Семейство нержавеющих сталей

Нержавеющие стали имеют применение в широком спектре инженерных задач, и это привело к разработке широкого диапазона различных нержавеющих сталей, которые имеются в наличии на сегодняшний день. Существуют четыре основных вида нержавеющей стали:

Аустенитные нержавеющие стали

Данная группа нержавеющих сталей используется наиболее широко и включает «родовые» сорта 304 и 316. Данные материалы   являются идеальными для применения при переработке пищевых продуктов, молока, пивоварения, фармацевтической, химической и нефтехимической промышленности.

Нержавеющие стали сорта 304 содержат около 18 % хрома и 10 % никеля и демонстрируют великолепную сопротивляемость коррозии. Там, где требуется особо высокая сопротивляемость коррозии в экстремальных условиях, особенно там, где имеются хлориды, используются стали сорта 316, содержащие около 17 % хрома, 12 % никеля и 2,2 % молибдена.

В отличие от других сортов нержавеющих сталей, аустенитые сорта немагнитны и, как следствие, магнитные частицы не прилипают к стенкам системы, что могло бы в ином случае вызвать засорение.

Ферритные нержавеющие стали

Ферритные нержавеющие стали имеют меньшую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными сортами 304 и 316 и используются там, где требования не столь высоки, например, для домашнего хозяйства и отделки автомобилей. Данный сорт нержавеющих сталей несколько более хрупок по сравнению с аустенитными сортами.

Ферритные стали содержат от 11,5 до 16,5 % хрома и менее 0,5 % никеля. Данная группа сталей является магнитными сталями и будет вызывать прилипание магнитных частиц, что может привести к проблемам с загрязнением. Ферритные стали непригодны для изготовления дренажных изделий.

Мартенситные нержавеющие стали

Мартеситные стали магнитны и имеют наибольшую прочность в группе нержавеющих сталей; одновременно они имеют наименьшую сопротивляемость коррозии. Они могут проходить термическую закалку и в основном применяются для изготовления ножевого инструмента.

Мартенситные стали содержат около 12,5 % хрома и имеют довольно высокое содержание углерода – около 0,3 % (аустенитные и ферритные стали содержат около 0,02 и 0,04 % углерода соответственно).

Плохая сопротивляемость коррозии мартенситных сталей делает их непригодными для изготовления дренажных систем.

Дуплексные нержавеющие стали

Дуплексные нержавеющие стали имеют эффективную аустенитно–ферритную структуру и характеризуются хорошей коррозионной стойкостью, высокой прочностью и, в особенности, хорошей сопротивляемостью образованию трещин при коррозии.

Дуплексные стали содержат около 22 % хрома, 5,5 % никеля, 3 % молибдена и 0,02 % углерода. Данная группа сталей магнитна и будет притягивать магнитные частицы, что может привести к проблемам с загрязнением; таким образом, они непригодны для изготовления дренажных систем.

Коррозионная стойкость

Первым наиболее важным качеством нержавеющих сталей и причиной их появления и широкого распространения является их способность противостоять коррозии. Несмотря на их наименование, на нержавеющей стали могут образовываться пятна и она может подвергаться коррозии при неправильном обращении.
Причиной высокой коррозионной стойкости является образование очень тонкой невидимой пленки оксида, которая формируется на поверхности материала в окисляющей среде, например на воздухе или в воде.

Данная пленка является богатым хромом оксидом, которая защищает сталь от воздействия агрессивных сред. Когда в сталь добавляется хром, наблюдается резкое снижение скорости коррозии благодаря образованию данной пленки. Для того, чтобы получить плотную и непрерывную пленку, требуется содержание хрома не менее 11 %. Защищенность увеличивается довольно быстро при увеличении содержания хрома вплоть до 17%.

Наиболее важным элементом сплава, таким образом, является хром, но многие другие элементы, такие как никель молибден и азот, также вносят свой вклад в антикоррозионные свойства нержавеющей стали. Другие элементы также могут добавляться в сплав для увеличения коррозионной стойкости в особых средах.
Нержавеющая сталь должна окислиться для того, чтобы сформировать пассивную, богатую хромом пленку. Нержавеющая сталь имеет сильные пассивирующие свойства, и лишь небольшое количество окислительного агента достаточно для пассивации - воздуха и воды достаточно для ее пассивации, и, конечно же, данный слой оксида спонтанно регенерируется при контакте с кислородом. Важным фактором, о котором следует помнить, является то, что пленка является самовосстанавливающейся; таким образом, если материал подвергается резке, механической обработке, химическим или механическим повреждениям, пассивный слой «самоизлечивается» или репассивируется в окисляющей среде — в отличие от лакокрасочных покрытий на углеродистой стали.

Выбор правильного сорта материала для каждого вида применения является важным фактором в процессе проектирования. Важно помнить, что даже нержавеющие стали сортов 316 не имеют защиты от всех видов химического воздействия; использование с восстанавливающими растворами, такими как соляная и щавелевая кислоты, особенно в концентрированном и/или нагретом состоянии требует тщательного взвешивания.