5.2.3. Металічні сплави

Сплави – системи, які складаються із двох чи декількох металів або металів і неметалів. Сплави мають найрізноманітніші властивості, тому в техніці їх використовують частіше, ніж чисті метали.

У хімічному апарато- і машинобудуванні використовують різні метали й сплави на їх основі, які класифікують, таким чином:

1) вуглецеві сталі;

2) леговані сталі;

3) чавуни;

4) кольорові метали та сплави.

Вуглецеві сталі

Основною продукцією чорної металургії є сталь. Вуглецева сталь промислового виробництва – це складний сплав заліза з вмістом вуглецю менше 2,14 %, в якому крім вуглецю, що вводиться спеціально, є декілька інших елементів – постійних домішок. Вони потрапляють у сталь внаслідок особливостей технологічних процесів одержання сталі. Властивості вуглецевих сталей, насамперед, визначаються місткістю в них вуглецю. Вплив основних домішок при малій їх місткості (марганцю – не більше 0,6 %, силіцію – не більше 0,3 %, фосфору – не більше 0,4 %, сірки – не більше 0,2 %) не суттєвий. При більш високій місткості ці домішки впливають на механічні властивості та корозійну стійкість.

У хлоридній, ортофосфатній, нітратній і розбавленій сульфатній кислотах вуглецеві сталі сильно кородують. У концентрованій сульфатній кислоті (більше 80 %) та в лужних розчинах при нормальній температурі вуглецеві сталі стійкі.

Вуглецеві сталі використовують переважно для виготовлення металоконструкцій, які експлуатуються в атмосферних умовах, і обладнання, що працює в інертних середовищах.

Леговані сталі

Леговані сталі за вмістом легованих елементів розподіляють на низьколеговані (до 2,5 %), середньолеговані (2,5-10 %) і високолеговані (10-50 %). В залежності від основних легованих елементів (табл. 5.1) розрізняють 12 груп сталей з різними фізико-механічними, технологічними, експлуатаційними властивостями і умовами термічної обробки.

Таблиця 5.1

Основні леговані елементи та їх символи в марках легованих сталей

Елемент	Символ	Елемент	Символ	Елемент	Символ
Алюміній Нітроген (Азот) Ванадій Вольфрам	Ю А Ф В	Силіцій Манган Купрум Молібден	С Г Д М	Нікол Ніобій Титан Хром	Н Б Т Х

Високолеговані сталі

Для виготовлення хімічної апаратури, яка працює в жорстких умовах, в основному використовують сталі трьох груп:

I група – корозійностійкі (нержавіючі) сталі для експлуатації в агресивних середовищах;

II група – жаростійкі сталі, які мають стійкість у газових середовищах при температурі вище 550⁰С;

III група – жаростійкі сталі, які працюють у навантаженому стані при високих температурах.

Основними типами високолегованих сталей є хромисті, хромонікелеві та хромонікельмолібденові сталі.

Хромисті сталі містять 13, 17, 25, 28 % хрому та відносяться до групи сталей підвищеної стійкості, що обумовлено здатністю хрому до пасивації. Сталі, які містять 13 % і більше хрому, називають нержавіючими.

Хромонікелеві сталі більш технологічні, корозійностійкі, що обумовлено введенням до їх складу нікелю. Недоліком хромонікелевої сталі є характерна для металів схильність до точкової корозії (особливо в зоні зварювальних швів) у розчинах, які містять йони хрому та окисника.

Хромонікельмолібденові сталі виготовляються на основі хромонікелевих сталей з додаванням до них 4 % молібдену, а іноді й міді. При цьому підвищується корозійна стійкість.

Чавуни

Чавуни – це сплави заліза з вуглецем, де вміст останнього більше 2 %. За структурою розрізняють білий чавун (з білим зламом), який містить Карбон у формі цементу і сірий чавун (із сірим зламом), у якому Карбон знаходиться у формі графіту.