Питання до контрольної роботи за темою 3

1. На які групи діляться конструкційні сталі за вмістом вуглецю і легуючих елементів?

2. Чим характеризується якість сталей і як це відображається в їхньому маркуванні?

3. Опишіть систему маркування вуглецевих сталей.

4. Опишіть систему маркування легованих сталей.

5. У яких галузях промисловості використовують леговані конструкційні сталі?

6. Які групи сталей відносять до високоміцних?

4 Корозія й корозійностійкі сталі

Корозією металів називають руйнування, викликане хімічним і електрохімічним впливом зовнішнього середовища.

Хімічна корозія не пов'язана з переносом електричних зарядів. До неї відноситься окислювання металів при нагріванні в парах і газах палива що згоряє, у рідинах, які не проводять електричного струму.

Електрохімічна корозія здійснюється при наявності електролітів (вологому повітрі, морській воді, розчинах лугів і кислот).

За характером руйнування корозія може бути загальною (рівномірною по поверхні матеріалу), місцевою в окремих ділянках (точковою або пітинговою) і міжкристалітною (по межах зерен). Швидкість загальної корозії оцінюється або втратою маси одиницею площі за одиницю часу (кг/м² · с), або глибиною руйнування виробу в мм/рік. Оцінюють її також і за десятибальною шкалою:

1. 1-му балу відповідає швидкість корозії < 0,001 мм/рік (стійкі сталі);

2. 2 – від 0,001 до 0,003 мм/рік;

3. 3 – від 0,003 до 0,01 мм/рік (досить стійкі сталі);

4. 4 – від 0,01 до 0,03 мм/рік;

5. 5 – від 0,03 до 0,1 мм/рік (стійкі сталі) й т.д. (для кожного бала швидкість корозії збільшується приблизно в 3 рази).

10-му балу відповідає швидкість корозії, що перевищує 10 мм/рік (нестійкі сталі).

Існують різні способи підвищення корозійної стійкості матеріалів:

1) розробка спеціального складу сталей і сплавів;

2) різні способи нанесення захисних покриттів (лудіння, цинкування,

напилювання різних металів і неметалічних матеріалів);

3) хімічна обробка середовища, у якому протікає корозія, шляхом уведення спеціальних добавок (інгібіторів), що сповільнюють корозію.

4.1 Корозійностійкі сталі

Корозійностійкими або нержавіючими називають групу хромистих, хромонікелевих і хромонікельмарганцевих сталей із вмістом хрому більше 12 %. Такі сплави здатні чинити опір корозійному впливу зовнішнього середовища при кімнатній і близьких до неї температурах.

Хромисті корозійностійкі сталі найбільш дешеві. Залежно від вмісту в них хрому й вуглецю вони за структурою можуть бути феритними (напр., сталі 08Х13 або 08Х17Т), ферито-мартенситними (сталь 12Х13) і мартенситними (20Х13, 30Х13). Феритні хромисті сталі мають порівняно невисоку міцність (σ_в = 400600 МПа), вони добре загартовуються й зварюються. Їх використовують для різних ємностей, що зварюються, у харчовій промисловості та ін. виробів. Сталі ферито-мартенситного класу також добре загартовуються, штампуються й зварюються. Крім того, вони володіють підвищеною ударною в'язкістю (для сталі 12Х13, наприклад, KCU=0,9 МДж/м²). Їх використовують для ємностей, що зварюються, (у харчовій промисловості), обичайок теплообмінних апаратів та інших виробів. Хромисті сталі мартенситного класу (20Х13, 30Х13 та ін.) використовуються для виготовлення деталей, які працюють в умовах циклічних навантажень в різних агресивних середовищах (шестерні, пружини, підшипники, корпуси насосів та ін.). Сталь 30Х13 використовують для виготовлення ножів для різання хліба й скальпелів у медичній промисловості.

Найбільш широке використання в харчовій, нафтопереробній, хімічній галузях промисловості одержали хромонікелеві корозійностійкі сталі (14Х17Н2, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т та ін.). Сталь 08Х22Н6Т використовується для виготовлення устаткування, контактуючого з кислими середовищами. Наприклад, для виготовлення деталей насосів, клапанів при виробництві дріжджів, глюкози, кислот. Недоліком цієї сталі є схильність до міжкристалічної корозії.

Зазначеного недоліку позбавлені сталі аустенітного класу 08Х18Н10Т або 12Х18Н10Т. Їх використовують для виготовлення деталей випарних апаратів у цукробуряковій промисловості, при виробництві оцтової кислоти й ін. галузях. Аустенітні хромонікелеві сталі можуть працювати в області температур від –196 ºС до +600 ºС і тисках до 5 атмосфер. Їх використовують для виготовлення вакуумних камер, різних трубопроводів і фільтрів у теплообмінних апаратах харчової та нафтопереробної промисловості, при виробництві ліків у фармацевтичній, хіміко-фармацевтичній промисловості, для медичного інструменту. Широко використовують сталі типу 08Х18Н10Т й інші нержавіючі аустенітні сталі для плакування виробів з вуглецевих і низьколегованих сталей (плакування – нанесення захисного шару шляхом спільного прокатування двох або декількох шарів різних матеріалів). Так, у хлібопекарській промисловості плакують сталлю 08Х18Н10Т діжки зі сталі Ст3, у рибопереробній і м'ясопереробній промисловості плакують ємності, що працюють із розсолами.

Широко використовуються хромомарганцові сталі: 10Х14Г14Н4Т, Х14Г14Н3Т, Х17АГ14 (сталь з азотом, від 0,15 до 0,35 вводиться при виплавці), а також сталь Х20Н4Г11 та ін. Зазначені сталі, поєднують порівняно високу міцність (σ_в – 650700 МПа) з високою пластичністю й ударною в'язкістю (δ від 35 до 40 %). Вони можуть бути використані для виготовлення устаткування, безпосередньо контактуючого з агресивними середовищами.

Сталь 10Х14Г14Н4Т рекомендується для виготовлення вузлів устаткування, що працює в слабоагресивних середовищах, зокрема в кондитерській промисловості для виготовлення шоколадних форм. Її використовують у холодильному устаткуванні й для виготовлення ємностей, які з'єднуються з миючими середовищами (мийного устаткування й пральних машин).

Література: 1, 2.