2.14. Коррозионно-стойкие стали.

Коррозионно-стойкие стали - легированные стали, устойчивавые к коррозии на воздухе, в воде, а также в некоторых агрессивных средах (табл. 2.7, рис. 2.14.).

Коррозионно-стойкие стали по травиальной, сложившейся в практике номенклатуре называют также нержавеющими сталями. Термин «нержавеющие» нельзя признать полностью корректным, так как в агрессивных средах, при температурах выше эксплуатационных коррозионно-стойкие стали всёже подвергаются коррозии. Вместе с тем термин нержавеющая сталь очень широко используется и тому есть причины. В технически допустимых условиях эксплуатации скорость коррозии коррозионно-стойких сталей весьма мала и после многих лет эксплуатации внешний вид изделий из стали мало изменяется. По тексту используются оба термина коррозионно-стойкие стали и нержавеющие стали.

Основным легирующим элементом коррозионно-стойких сталей является хром (Cr), содержание которого может изменяться в пределах от 12 до 20 %. На поверхности коррозионно-стойких сталей образуется тонкая пленка нерастворимых окислов, которая препятствует разъеданию стали в условиях окружающей среды. При содержании 12% хрома нержавеющая сталь обладает высокой коррозионной стойкостью в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, при 17% хрома - в более агрессивных окислительных и других средах, в частности в азотной кислоте. Кроме хрома в коррозионно стойкую сталь входят углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P). Для придания стали необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости в нее также добавляют никель (Ni), титан (Ti), ниобий (Nb), кобальт (Co), молибден (Mo).

Увеличение количества хрома в сплаве увеличивает устойчивость к коррозии. Добавление никеля и молибдена также способствует устойчивости стали к ржавчине. Никель добавляется для улучшения пластичности и вязкости сплава, повышает коррозионную стойкость, механическую прочность. Титан, ванадий, медь и неметаллы (углерод, азот и кремний) используются для улучшения структуры стали.

Высокоуглеродистая коррозионно-стойкая сталь содержит не менее 0,3% углерода. Чем выше содержание углерода, тем прочнее сталь.

Высокая прочность, коррозионная стойкость, эстетичность нержавеющей стали создают предпосылки для ее использования как материала для изготовления мебели, декоративных элементов и аксессуаров интерьера. В целлюлозно-бумажной промышленности из коорозионно-стойких сталей изготавливают оборудование целлюлозных и бумагоделательных заводов (табл. 2.7.).

Таблица 2.7.

Марки, состав, характеристики коррозионно-стойких сталей.

	Марки сталей	Содержание легирующих элементов, %								Характеристики
	ГОСТ	C	Mn	Si	Cr	Ni		Mo	Ti
	12Х18Н9	0,12	2,0	0,75	18,0-19,0	8,0-10,0				Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная, незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, легко поддается сварке.
	03Х18Н11	0,03	2,0	1,0	18,0-20,0	10,0-12,0				Сталь аустенитная незакаливаемая, пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой устойчивостью к воздействию межкристаллической коррозии.
	03Х17Н14М2	0,08	2,0	1,0	16,0-18,0	10,0-14,0		2,0-2,5		Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Технические свойства при повышенной температуре гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибдена
	08Х18Н10Т	0,08	2,0	1,0	17,0-19,0	9,0-12,0			5хС-0,7	Сталь хромоникелевая с добавкой титана, аустенитная, незакаливаемая, немагнитная, особенно рекомендуется для изготовления сварных конструкций, устойчива к коррозии.
Рис. 2.14. Зеркальная скульптура из нержавеющей стали в Чикаго, храм в Таиланде.

Области применения коррозионно-стойких сталей: машиностроение (катализаторы, выхлопные трубы), авиационно-космическая промышленность (оборудования авиалайнеров, космических кораблей), химическая промышленность (все емкости, баки, реакторы, выхлопные трубы), электроэнергетика, пищевая промышленность, медицина и здравоохранение (медицинские инструменты, оборудования). В строительстве и архитектуре нержавеющая сталь используется для отделки фасадов и интерьеров, а также в качестве материала для строительных конструкций и сооружений: противопожарные двери, бассейны, лифты. Сталь применяется также в отделке интерьеров, комбинируется с другими материалами – деревом, камнем, стеклом, пластиком.

Резюме.

Содержание железа в земной коре составляет около 4,5%. Ниже температуры 911 °C железо существует в низкотемпературной модификации -Fe, с объёмно-центрированной кубической элементарной ячейкой (ОЦК), а=0,286нм. От 911°C до 1392°C существует модификация -Fe с гранецентрированной элементарной ячейкой (ГЦК), а=0.364нм. Температура плавления железа составляет 1539 °С.

В системе железо-углерод существуют следующие фазы: жидкий расплав, твердые растворы (феррит и аустенит), химическое соединение Fe₃C (цементит), свободный углерод в виде графита. К структурным составляющим относят перлит и ледебурит, представляющие собой механические смеси сосуществующих фаз.

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий до 2.14 масс% углерода. В зависимости от химического состава различают стали углеродистые и легированные. По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особовысококачественные. Элементы, специально вводимые в сплав с целью изменения его строения и свойств, называют легирующими, a данный сплав- легированным.

В изотермических режимах охлаждения получают фазово-зёренные структуры сталей: перлит, сорбит, тростит, бейнит, мартенсит. Выделяют четыре основных вида термической обработки сталей: отжиг, нормализация, закалка, отпуск.

Сведения по ряду важнейших сталей (инструментальные стали и твердые сплавы, жаростойкие, жаропрочные стали, нержавеющая сталь) – систематизированы.