Нержавеющая сталь — это материал, который имеет важное применение в различных отраслях промышленности, от аэрокосмической до автомобильной. Металлические сплавы, включая нержавеющую сталь, содержат смесь нескольких элементов. В нержавеющей стали железо смешивается с другими элементами. Точный состав нержавеющей стали определяет ее свойства, поэтому вы должны знать, что она содержит.Давайте обсудим это подробно.
Обзор состава нержавеющей стали
Не каждая сталь является сплавом нержавеющей стали: нержавеющая сталь характеризуется содержанием хрома не менее 10,5%.
Двумя другими широко используемыми компонентами являются никель и марганец. Помимо этого, вы также найдете молибден, кремний и углерод в различных количествах.Наличие и процентное содержание легирующих элементов влияет на свойства материала. Таким образом, степень его термостойкости, прочности, долговечности и устойчивости к ржавчине зависит от марки, которую вы используете.Другие важные свойства нержавеющей стали включают степень ее свариваемости и обрабатываемости — способность стали соединяться с другой стальной деталью или подвергаться резке, сверлению или фрезерованию на станках. Все эти характеристики зависят от химического состава нержавеющей стали.
Понимание легирующих агентов в нержавеющей стали
Нержавеющая сталь — это в основном железо с примесью хрома, никеля и марганца, в зависимости от сорта. Давайте обсудим это подробно.
1.Железо
Железо является основным компонентом любой стали и составляет основную часть состава. Обычно вы найдете его в диапазоне от 50% до 70% в нержавеющей стали, если не больше.
Различные категории нержавеющей стали имеют следующий состав железа:
- Аустенитная нержавеющая сталь содержит около 70% железа.
- Ферритная нержавеющая сталь имеет самое высокое содержание железа – около 70-75%.
- Мартенситные марки нержавеющей стали имеют более низкое содержание железа, около 50%.
- Содержание железа в нержавеющей стали определяет ее коррозионностойкие свойства. Как правило, чем больше железа, тем менее устойчива к коррозии сталь.
Слишком много железа приводит к более толстому пассивному оксидному слою, поскольку оно реагирует с хромом с образованием оксида железа и хрома, который будет менее стабильным. Это также приведет к локальному уменьшению содержания хрома в некоторых областях, что сделает его восприимчивым к коррозии. Но меньшее содержание железа обеспечит вашей стали более тонкий, но стабильный оксидный слой.
3.Хром
Этот металл имеет большое значение в производстве нержавеющей стали, так как благодаря пассивному оксидному слою он придает стали коррозионную стойкость. Этот слой оксида хрома является самовосстанавливающимся и может восстановиться в случае повреждения.
Но роль хрома в нержавеющей стали заключается не только в коррозионной стойкости: он также повышает твердость и прочность и улучшает свариваемость за счет снижения склонности стали к растрескиванию при сварке.
Содержание хрома в аустенитной нержавеющей стали составляет от 16 до 26%. В ферритных сталях он сильно варьируется, но всегда выше 10,5%. А в мартенситной нержавеющей стали она находится на отметке 14-18%.
3.Никель
Никель является важным компонентом нержавеющей стали. Это аустенитный металл, который придает аустенитной стали характерную форму кристаллов. Так, аустенитные стали богаты никелем.
Никель играет две главные роли в нержавеющей стали: защита от коррозии и прочность. Он также создает защитный оксидный слой от коррозии.
Прочность на растяжение стального сплава пропорциональна содержанию в нем никеля: добавление никеля может сделать вашу сталь более твердой и увеличить ее прочность на растяжение. Таким образом, вы можете использовать марки с высоким содержанием никеля в высококоррозионных средах, таких как морские системы, и в отраслях, требующих высокой прочности, таких как аэрокосмическая промышленность.
Можно использовать два типа никеля: никелевые сплавы и никелевый чугун. В первом есть другие материалы, такие как молибден и медь. А никелевый чугун является недорогой альтернативой никелевым сплавам, содержащим никель, углерод и железо.
4.Марганец
Этот важный компонент нержавеющей стали снижает ее хрупкость и улучшает механические свойства.
Марганец не оказывает прямого влияния на предотвращение коррозии в нержавеющей стали, поскольку не образует оксидного слоя. Однако он предотвращает точечную коррозию, стабилизируя аустенитную кристаллическую структуру стали.
Марганец также повышает твердость, прочность и долговечность металла, снижая вероятность его растрескивания и разрушения. Это полезно, поскольку вы можете использовать стали на основе марганца для приложений, которые сталкиваются с большими нагрузками, например, для строительства мостов.
Вы используете электролитический марганец или ферромарганец для изготовления нержавеющей стали. Электролитический марганец — это более чистая форма металла, используемая в сплавах с высокими эксплуатационными характеристиками. Ферромарганец — это марганец, смешанный с железом для изготовления сплавов из нержавеющей стали более низкого качества.
5.Другие элементы
Нержавеющая сталь может иметь и другие компоненты, в зависимости от ее марки.
Углерод
Вы найдете углерод в нержавеющей стали, чтобы сделать ее более твердой, но его количество необходимо контролировать. Слишком большое количество углерода может вызвать образование карбида, мешающего процессам металлообработки и снижающего коррозионную стойкость сплава. Обычно содержание углерода в нержавеющей стали составляет 0,03% или ниже.
Кремний
Кремний повышает термостойкость нержавеющей стали и делает ее менее уязвимой к окислению. Он работает аналогично хрому и никелю и образует на поверхности материала устойчивый слой оксида кремния.
Молибден.
Это еще один элемент, который вы добавляете в нержавеющую сталь для повышения ее коррозионной стойкости, особенно в суровых условиях, таких как морская вода или кислотные условия. Сталь, содержащая молибден, также более прочная, но при этом поддается сварке.
Медь
Медь также может улучшить коррозионную стойкость нержавеющей стали, особенно к ионам хлорида и серной кислоте. Он также защищает от коррозионного растрескивания под напряжением.
Аустенитные нержавеющие стали могут содержать титан для стабилизации аустенитной структуры при более высоких температурах и сопротивления точечной коррозии. Титансодержащая сталь также обладает хорошей свариваемостью.
Азот.
Вы можете использовать азот для улучшения прочности и коррозионной стойкости этого материала. Это в основном помогает против точечной коррозии: локальной коррозии, когда коррозионные агенты оставляют небольшие отверстия в стальной поверхности.
Фосфор и сера
Фосфор и сера обычно считаются загрязняющими веществами при производстве нержавеющей стали, поэтому их содержание должно быть низким.
Слишком много фосфора вызывает образование хрупких фосфидов, а слишком много серы вызывает образование сульфидов. Они вызывают растрескивание и коррозию, а также приводят к снижению прочности. Но в меньших количествах сера и фосфор могут улучшить обрабатываемость нержавеющей стали.
Факторы, влияющие на состав нержавеющей стали
На состав нержавеющей стали могут влиять несколько факторов. Некоторые из них включают:
1.Примеси
Распространенными примесями в процессе производства нержавеющей стали являются сера и фосфор. Иногда азот также может быть примесью. Эти примеси влияют на химический состав нержавеющей стали.
Например, они вызывают образование сульфидов и фосфидов и снижают общую прочность нержавеющей стали. Они также снижают пластичность стали, а их присутствие также снижает общее процентное содержание других элементов в сплаве.
2.Обработка
Методы обработки, такие как горячая и холодная прокатка, влияют на состав нержавеющей стали на уровне микроструктуры, вызывая фиксацию кристаллов в определенной форме. Выбор элементов, которые вы добавляете на этапе обработки, также влияет на окончательный состав нержавеющей стали.
3.Термическая обработка
Вы можете использовать процессы термообработки, такие как отжиг, закалка и отпуск, чтобы изменить микроструктуру материала и придать ему лучшую коррозионную и термостойкость. Например, если вы закаливаете аустенитную сталь, ее углерод остается внутри и образует мартенситную микроструктуру нержавеющей стали.
Термическая обработка влияет на коррозионную стойкость, термостойкость, прочность и пластичность изделия, влияя на его состав.
Каковы различные марки нержавеющей стали и их свойства?
Нержавеющая сталь существует в разных сериях, которые помогают классифицировать ее свойства:
- Серия 200: Серия 200 имеет более низкую коррозионную стойкость, чем другие серии. Однако он дешев и в основном используется там, где важны твердость и стоимость. Например, для бытового использования стали, например, кухонных столовых приборов, используется серия 200.
- Серия 300: Эта серия, также известная как аустенитная сталь более высокого качества, является одной из лучших марок стали для промышленного применения. В основном он содержит высокое содержание хрома и никеля, а некоторые сорта могут также содержать молибден и марганец. Вы используете его, когда вам требуется превосходная коррозионная стойкость, например, в пищевой или химической промышленности.
- Серия 400: Серия 400 в основном состоит из мартенситной нержавеющей стали, и вы используете ее там, где вам требуется дополнительная прочность, износостойкость и твердость, например, в деталях насосов. Обычно он содержит хром и углерод.
- Серия 600: Эта серия состоит из дуплексной нержавеющей стали. Это высококачественная нержавеющая сталь, обладающая отличной коррозионной стойкостью и используемая в реактивных двигателях и газовых турбинах.
Каковы наиболее распространенные применения нержавеющей стали и почему?
Промышленное применение нержавеющей стали в зависимости от ее состава. Общие включают в себя:
- Аэрокосмическая отрасль: для этой отрасли требуются марки нержавеющей стали, способные выдерживать высокие температуры и нагрузки. Рассмотрите такие сорта, как 15-5 PH и 17-4 PH для использования в аэрокосмической отрасли.
- Автомобилестроение: Автомобили также требуют стойкости к высоким температурам, так как двигатель может сильно нагреваться. Вам также нужна хорошая ударопрочность для автомобильного использования. Нержавеющая сталь 409 и 430 являются хорошими кандидатами.
- Нефть и газ: в этой отрасли требуется сталь, выдерживающая высокое давление и высокую температуру. Нержавеющая сталь 310 является популярным выбором.
- Химическая обработка: вам требуются марки стали с превосходной химической стойкостью, такие как молибденсодержащие марки, для использования в танкерах для химической обработки.
- Пищевая промышленность: Здесь вам потребуется нержавеющая сталь, устойчивая к коррозии, предпочтительно серии 300. Здесь популярны марки 304 и 316.
Как состав нержавеющей стали влияет на ее устойчивость
Состав нержавеющей стали может повлиять на ее устойчивость. Некоторые сплавы легче перерабатывать, чем другие, поэтому ваш состав определяет возможность вторичной переработки стали. Например, стали с более высоким содержанием никеля менее пригодны для повторного использования, поскольку переработка никеля требует значительно больших затрат.
Точно так же воздействие процесса производства нержавеющей стали на окружающую среду зависит от ее состава. Поскольку хром имеет высокую температуру плавления, марки стали с большим содержанием хрома потребляют больше энергии и производят больше выбросов, чем марки стали с меньшим содержанием хрома.
Заключение
Нержавеющая сталь представляет собой сплав железа с содержанием хрома не менее 10,5%, но конкретный состав нержавеющей стали варьируется. Каждая марка стали имеет разный состав с точки зрения используемых элементов и их соотношения.
Как правило, наиболее распространенными элементами, которые вы найдете в этом материале, являются хром, никель и марганец. Другие элементы, такие как молибден, медь, титан, углерод и кремний, также используются. Состав нержавеющей стали влияет на ее свойства, области применения и устойчивость.
Свяжитесь с нами сегодня для различных продуктов из нержавеющей стали в различных составах!
Часто задаваемые вопросы
1.Может ли нержавеющая сталь выдерживать высокие температуры?
Способность нержавеющей стали выдерживать высокие температуры зависит от ее марки. Как правило, нержавеющая сталь более термостойкая, чем другие виды стали, и многие марки нержавеющей стали могут выдерживать температуры до 870 градусов Цельсия без особых повреждений. Аустенитные стали особенно термостойки.
2.Можно ли сваривать нержавеющую сталь?
Нержавеющая сталь, как правило, поддается сварке, но точные сварочные свойства зависят от ее состава и марки. Обычно считается, что аустенитная нержавеющая сталь обладает наибольшей свариваемостью. Обычно вам потребуется обработка до и после сварки, чтобы ваша сталь не растрескалась в процессе сварки.
3.Насколько легко обрабатывать нержавеющую сталь?
Обрабатываемость нержавеющей стали зависит от ее сорта и состава, но большинство нержавеющих сталей легко поддаются механической обработке. Чем больше, тверже и сложнее сталь, тем сложнее будет ее обработка. Как правило, аустенитная нержавеющая сталь обладает отличной обрабатываемостью.
