Нержавеющие стали

Стали с особыми свойствами.

Для горячего деформирования

Марка стали	Элементы	Прочие элементы
C	Cr	W	Mo
5ХНМ	0,5-0,6	0,5-0,8	—	0,15-0,3	1,4-1,8Ni
5ХГМ	0,5-0,6	0,6-0,9	—	0,15-0,3	1,2-1,6Mn
5ХНВ	0,5-0,6	0,5-0,8	0,4-0,7	—	1,4-1,8Ni
3Х2В8Ф	0,3-0,4	2,2-2,7	7,5-8,5	—	0,2-0,5V
5Х3В3МФС	0,42-0,52	2,5-3,2	3-3,6	0,8-1,1	1,5-1,8V 0,5-0,8Si

К сталям с особыми свойствами относятся нержавеющие, жаропрочные, жаростойкие и др. стали.

Антикоррозийными свойствами обладает сталь в том случае, если она содержит большое количество хрома или хрома и никеля.

Основными являются стали аустенитного класса, обладающие высокими антикоррозийными свойствами.

Марка стали	Класс стали	Элементы	Прочие элементы
C	Cr	Ni
12Х13	Мартенситно-ферритный	0,09-0,15	12-14	—	—
40Х13	Мартенситный	0,36-0,45	12-14	—	—
12Х17	Ферритный	≤0,12	16-18	—	—
08Х17Т	»	≤0,08	16-18	—	5.С-0,8 Ti
12Х18Н9	Аустенитный	≤0,12	17-19	8-10	—
12Х18Н9Т	»	≤0,12	17-19	8-10	5.С-0,8 Ti
04Х18Н10	»	≤0,04	17-19	9-11	—
10Х14Г14Н3	»	0,09-0,14	12,5-14	2,8-3,5	13-15 Mn
09Х15Н8Ю	Аустенитно-мартенситный	≤0,09	14-16	7-9,4	0,7-1,3 Al
08Х21Н6М2Т	Аустенитно-ферритный	≤0,08	20-22	5,5-6,5	1,8-2,5 Mo 0,2-0,4 Ti

Типичной нержавеющей сталью аустенитного класса является сталь Х18Н9.

Структура хромоникелевой стали в разновесном состоянии состоит из

аустенита и карбидов. Для получения наибольшей устойчивости против

коррозии сталь закаливают в воде с температуры 1050-1100 ⁰ С.

Как указано в классификации сталей по применению, к этой группе относят стали с особыми химическими свойствами (нержавеющие стали) и с особыми физическими свойствами (магнитные, с малым и заданным коэффициентом расширения и др.). Рассмотрим стали с особыми химическими свойствами Нержавеющие стали. Углеродистые и низколегированные стали не устойчивы против коррозии. Антикоррозионными свойствами обладает сталь в том случае, если она содержит большое количество хрома или хрома и никеля.

Химический состав(%) некоторых нержавеющих сталей

(ГОСТ 5632-72)

Хромистые нержавеющие стали. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12%. При меньшем содержании хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так, как ее электродный потенциал становится отрицательным.

Наибольшая коррозионная стойкость стали 12Х13 (мартенситно-ферритного класса) достигается после закалки в масле с температуры 1000-1100 ^оС, отпуска при 700-750 ^оС и полировки. Структура после термической обработки – феррит и карбиды хрома. Твердость НВ200-250. Это сталь стойка в слабоагрессивных средах (воздух, вода, пар). Применяется для деталей с повышенной пластичностью (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода и др.).

Сталь 40Х13(мартенситного класса) применяют после закалки в масле с температуры 1000-1050^оС и отпуска при температуре 180-200^оС со шлифованной поверхностью. После термической обработки эта сталь обладает высокой твердостью (НRС52-55),структура мартенсит; применяется для хирургических инструментов, пружин, предметов домашнего обихода и др.

Более коррозионностойка (в кислотных средах) сталь ферритного класса 12Х17, применяемая (в отожженном состоянии) для оборудования азотнокислотных заводов и заводов пищевой промышленности. Для изготовления сварных конструкций это сталь не рекомендуется в связи с тем, что при нагреве ее до температур выше 900-950^оС и быстрого охлаждения(при сварке) происходит обеднение периферийной зоны зерен хромом (ниже 12%),вследствие выделения карбидов хрома на их границах, что приводит к межкристаллитной коррозии.

Для предотвращения этого вида коррозии применяют сталь с титаном (08Х17Т). Титан связывает углерод в тугоплавкие карбиды ТiC, не растворяющиеся в феррите при нагреве, и поэтому выделения карбидов хрома и обеднения хромом периферийной зоны зерен не происходит. Сталь 08Х17Т применяют для тех же целей, что и сталь 12Х17, а также и для сварных конструкций.

Хромоникелевые нержавеющие стали. Эти стали содержат большое количество хрома и никеля, мало углерода и относятся к аустенитному классу. Кроме аустенита, в этих сталях находятся карбиды хрома.

Для получения однофазной структуры аустенита сталь (например, 12Х18Н9) закаливают в воде с температуры 1100-1150^оС; при этом достигается наиболее высокая коррозионная стойкость, но прочность сравнительно невысокая. Для повышения прочности сталь подвергают холодной пластической деформации и применяют в виде холоднокатаного листа и ленты для различных деталей.

Так же как и хромистая сталь ферритного класса, сталь 12Х18Н9 склонна к межкристаллитной коррозии при нагреве закаленной стали до 550-750^оС (например, при сварке или при работе в условиях повышенных температур). Причины возникновения межкристаллитной коррозии те же—обеднение периферийной зоны зёрен хромом ниже 12% вследствие выделения из аустенита карбидов хрома.

Для предотвращения межкристаллитной коррозии в состав стали вводят титан (например, сталь12Х18Н9Т) или снижают в стали содержание углерода (например сталь 04Х18Н10).

Хромоникелевые нержавеющие стали аустенитного класса имеют большую коррозионную стойкость, чем хромистые нержавеющие стали и их широко применяют в химической, нефтяной и пищевой промышленности, в автостроении, транспортном машиностроении, а также в строительстве.

Для экономии дорогостоящего никеля его частично заменяют марганцем. Например, сталь 10Х14Г14Н3 рекомендуется как заменитель стали 12Х18Н9. Сталь аустенитно-мартенситного класса 09Х15Н8Ю применяют для тяжелонагруженных деталей, работающих в атмосферных, уксуснокислых и других солевых средах и для упругих элементов. Сталь аустенитно-ферритного класса 08Х21Н6М2Т применяют для изготовления деталей и сварных конструкций, работающих в средах повышенной агрессивности - уксуснокислых, сернокислых, фосфорнокислых.