Группа сплавов, которая сегодня составляет семейство нержавеющей стали, родилась в Шеффилде, Англия, в 1913 году; Гарри Брэйли пробовал некоторые из возможных сплавов стали артиллерийского ствола и заметил, что образцы, вырезанные при одном из испытательных нагревов, не были ржавыми и их было трудно травить. Когда он исследовал этот странный материал, он содержал около 13% хрома. Это привело к разработке столовых приборов из нержавеющей стали, и Шеффилд был известен этим. По совпадению, примерно в то же время Франция также занималась разработкой и в конечном итоге произвела первую аустенитную нержавеющую сталь.

Потребление нержавеющей стали растет во всем мире. Нержавеющая сталь используется в строительной и строительной промышленности из-за ее красоты, коррозионной стойкости, низкого технического обслуживания и прочности, и ее спрос растет. Нержавеющая сталь также используется во многих других отраслях промышленности по тем же причинам и не требует обработки, покрытия или краски при вводе в эксплуатацию, хотя она дороже, чем обычная углеродистая сталь. Доказательства, подтверждающие это, поступают от производителей бытовой техники, где все больше и больше продуктов, традиционно называемых « белыми товарами», изготавливаются из нержавеющей стали.

Семейство из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь представляет собой сплав на основе железа с минимальным содержанием хрома около 10,51 т1т; Это образует защитную самовосстанавливающуюся оксидную пленку, поэтому эта группа сталей обладает своей характерной « неувядающей » или коррозионной стойкостью. Способность оксидного слоя к самовосстановлению означает, что сталь устойчива к коррозии независимо от того, насколько удалена поверхность. Это не относится к случаям, когда углеродистая или низколегированная сталь защищена от коррозии металлическими покрытиями, такими, как цинк или кадмий, или органическими покрытиями, такими, как краски.

Хотя все нержавеющие стали зависят от присутствия хрома, для улучшения их характеристик обычно добавляются другие легирующие элементы. Классификация нержавеющей стали в металлах необычна, потому что она основана на свойствах ее металлургической структуры-используемая терминология обозначает расположение атомов, составляющих зерна стали, которое можно наблюдать при наблюдении полированного сечения листа материала с большим увеличением под микроскопом. В зависимости от точного химического состава стали микроструктура может состоять из стабильной фазы аустенита или феррита, "двухфазной" смеси этих двух фаз, фазового мартенсита, образующегося при быстром закалке некоторых сталей при высоких температурах, или структуры, затвердевшей в результате осаждения микроэлементов.

Отношения между различными семьями показаны на рисунке 1. В таблице 1 приводится приблизительное сравнение свойств различных семейств.

Диаграмма 1. Серия из нержавеющей стали.

Аустенитная нержавеющая сталь 

Эта группа содержит как минимум 16% хрома и 6% никеля (базовый сорт 304 называется 18/8), а также высоколегированные или « супераустениты», такие как 904L и 6% молибдена.

Другие элементы, такие как молибден, титан или медь, могут быть добавлены для изменения или улучшения их характеристик, чтобы сделать их пригодными для многих ключевых применений, связанных с высокой температурой и коррозионной стойкостью. Эта группа сталей также подходит для низкотемпературных применений, поскольку роль содержания никеля в аустенизации стали позволяет избежать проблемы низкотемпературной хрупкости других типов стали.

Связь между различными сортами аустенита показана на рисунке 2.

Диаграмма 2. Аустенитная нержавеющая сталь

ферритная нержавеющая сталь 

Это обычные сорта хрома (от 10,5 до 18%), такие как 430 и 409. Среди более высоких сортов сплавов, таких как 434 и 444 и запатентованных сортов 3Cr12, их средняя коррозионная стойкость и плохие производственные характеристики были улучшены.

Соотношение между различными сортами феррита показано на рисунке 3.

Диаграмма 3. Серия ферритная нержавеющая сталь.

мартенситная нержавеющая сталь

Мартенситная нержавеющая сталь также содержит хром в качестве основного легирующего элемента, но по сравнению с ферритной нержавеющей сталью она имеет более высокое содержание углерода и, как правило, более низкое содержание хрома (например, 121тп1т для сортов 410 и 416); содержание хрома для сорта 431 составляет около 161тп1т, но, несмотря на высокое содержание хрома, микроструктура мартенситной, поскольку в сорте также содержится 21тп1т никеля.

Соотношение между различными мартенситными сортами показано на рисунке 4.

Диаграмма 4. Семейство мартенситной нержавеющей стали.

дуплексная нержавеющая сталь

Нержавеющие дуплексные стали, такие как 2304 и 2205 (эти марки обозначают состав 23% хрома, 4% никеля и 22% хрома, 5% никеля, но обе марки содержат небольшое количество легирующих добавок), имеют микроструктуру, состоящую из смеси аустенита и феррита. Феррит-аустенитная дуплексная сталь сочетает в себе некоторые характеристики каждой стали: они устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением, хотя и не так устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением, как ферритная сталь; Их ударная вязкость лучше, чем у ферритной стали, но не так хороша, как у аустенитной стали, и их прочность примерно в два раза выше, чем у (отожженной) аустенитной стали. Кроме того, общая коррозионная стойкость дуплексной стали больше или равна 304 и 316, а общая стойкость к точечной коррозии лучше, чем 316. После воздействия ниже -50°C и выше 300°C их ударная вязкость снижается, поэтому их используют только между этими температурами.

Взаимосвязь между различными дуплексными уровнями показана на рисунке 5.

Диаграмма 5. Семейство дуплексной нержавеющей стали.

Осажденная закаленная нержавеющая сталь

Это стали, содержащие хром и никель, которые могут развивать очень высокую прочность на растяжение. Наиболее распространенным сортом в этой группе является « 17-4pH», также известный как сорт 630, который состоит из 17% хрома, 4% никеля, 4% меди и 0,3% ниобия. Самым большим преимуществом этих сталей является то, что они могут поставляться в условиях « обработки раствором». В этом случае сталь может быть обработана. После механической обработки, формования и т. Д. Сталь может быть упрочнена путем термической обработки « старением » при более низкой температуре, которая не вызывает деформации деталей.