Состав нержавеющей стали
Как вы знаете, материалы из нержавеющей стали состоят из различных металлических и неметаллических элементов - конечно, мы говорим здесь об аустенитной нержавеющей стали. Поэтому сегодня мы кратко расскажем о составе нержавеющей стали и характеристиках каждого элемента.
a) Хром - основной элемент в нержавеющей стали
Хром является самым основным элементом, определяющим коррозионную стойкость нержавеющей стали. В окислительной среде хром может образовывать нерастворимую и богатую хромом окислительную пленку, препятствующую прохождению коррозионной среды. Эта пленка очень плотная, она прочно соединяется с металлом, защищая сталь от дальнейшего окисления внешней средой. Кроме того, хром может способствовать повышению электродного потенциала стали. Когда количество атомов в хроме превышает 12,5%, электродный потенциал стали может быть изменен с отрицательного потенциала на положительный. Таким образом, коррозионная стойкость стали может быть значительно улучшена. Если содержание хрома больше, то коррозионная стойкость стали будет выше. Когда содержание атомов хрома достигнет 25% и 37,5%, произойдут вторая и третья мутации, в результате чего сталь приобретет более высокую коррозионную стойкость.
b) Никель - не может сам по себе образовывать нержавеющую сталь
Никель оказывает влияние на коррозионную стойкость нержавеющей стали, но его эффективность может быть полностью достигнута только при наличии хрома. Если для низкоуглеродистой никелевой стали требуется чистая аустенитная структура, то содержание никеля в ней должно достигать 24%. Или если есть необходимость изменить коррозионную стойкость стали в некоторых средах, содержание никеля должно превышать 27%. Поэтому никель не может сам по себе образовывать нержавеющую сталь. Однако при нормальной температуре, когда никель 9% смешивается с хромистой сталью 18%, сталь может получить единую аустенитную структуру, что может улучшить коррозионную стойкость стали к неокислительной среде (такой как разбавленная, фосфорная кислота и т.д.), и может улучшить характеристики сварки и процесса холодной гибки стали.
c) Марганец и азот - замена никеля
По сравнению с никелем, марганец и азот выполняют аналогичные функции в нержавеющей стали. Эффективность марганца в два раза ниже, чем у никеля. Что касается азота, то его эффективность в 40 раз выше, чем у никеля. Поэтому марганец и азот могут быть использованы для замены никеля в структуре аустенита. Однако при добавлении марганца в нержавеющую сталь с низким содержанием хрома коррозионная стойкость снижается. Кроме того, аустенитная сталь с трудом поддается обработке. Поэтому никель не будет полностью заменен марганцем в нержавеющей стали.
d) Молибден и медь - улучшение коррозионной стойкости нержавеющей стали
Молибден и медь могут улучшить коррозионную стойкость нержавеющей стали к некоторым агрессивным средам, таким как уксусная кислота. Что касается молибдена, то он также может значительно улучшить коррозионную стойкость к хлоридсодержащим средам, таким как органические кислоты. Однако нержавеющая сталь, содержащая молибден, не может применяться в азотной кислоте, поскольку скорость коррозии нержавеющей стали, содержащей молибден, удваивается, если поместить ее в кипящую азотную кислоту 65%. Кроме того, при добавлении меди в Cr-Mn нержавеющую сталь ускоряется межкристаллитная коррозия нержавеющей стали.
Молибден оказывает негативное влияние на структуру аустенита в стали. Поэтому для того, чтобы сталь с содержанием молибдена имела единую структуру аустенита после термической обработки, содержание никеля, марганца и других элементов должно быть соответственно увеличено.
e) Кремний и алюминий - улучшение устойчивости нержавеющей стали к окислению
Кремний может значительно повысить стойкость хромистой стали к окислению. Для стали с 5% хрома и 1% кремния, ее стойкость к окислению равна 12% хромовой стали. Если требуется, чтобы сталь была устойчива к окислению при температуре 1000℃, то на 0,5% кремния, содержащегося в стали, должно приходиться 22% хрома. Однако, если содержание кремния достигает от 2,5% до 3%, то требуется только 12% хрома. Данные также показывают, что при добавлении 2,5% кремния в хромоникелевую сталь Cr15Ni20, ее стойкость к окислению эквивалентна хромоникелевому сплаву Cr15Ni60.
Кроме того, добавление алюминия в высокохромистые стали также улучшает стойкость к окислению. Функции алюминия подобны кремнию.
Целью добавления кремния и алюминия в высокохромистую сталь является дальнейшее повышение стойкости стали к окислению и экономия хрома. Добавление кремния и алюминия может значительно повысить стойкость к окислению, но оно также имеет много недостатков. Самый главный из них - это увеличение крупности зерна и хрупкости.
f) Вольфрам и ванадий
Добавление вольфрама и ванадия в сталь в основном способствует повышению термической прочности стали.
ж) Бор
Добавление 0,005% бора в высокохромистую ферритную нержавеющую сталь (Cr17Mo2Ti) улучшит коррозионную стойкость стали в кипящей 65% уксусной кислоте. А если добавить следовые количества бора (около 0,0006 ~ 0,0007%), то улучшится горячая пластичность аустенитных нержавеющих сталей. Бор оказывает хорошее влияние на улучшение термической прочности нержавеющей стали, что может значительно улучшить термическую прочность нержавеющей стали. Кроме того, Cr-Ni аустенитные нержавеющие стали, содержащие бор, находят особое применение в атомной энергетике.
Однако добавление бора в нержавеющую сталь снижает пластичность и ударную вязкость стали.
h) Прочие
Помимо перечисленных выше элементов, добавление некоторых элементов из редких металлов или редкоземельных элементов также улучшит производительность трубы и фитинги из нержавеющей стали.
RU 
EN 
ES 
PT 
FR 
