Список наиболее распространенных видов нержавеющей стали

Среди самых распространенных металлических материалов нержавеющая сталь пользуется большим спросом благодаря своему свойству не подвергаться коррозии, быть прочной, долговечной и эстетически привлекательной. Начиная с кухонной утвари и заканчивая медицинским оборудованием, химической промышленностью и строительством зданий - во всех сферах применения этот материал находит жизненно важное применение.

Виды и семейства нержавеющей стали

По сути, нержавеющая сталь представляет собой сплав на основе железа с содержанием хрома не менее 10,5%. Высокая концентрация хрома позволяет создать на поверхности тонкий оксидный слой. Кроме того, не все виды нержавеющей стали одинаковы. Скорее, вариации, основанные на сплавах и микроструктуре, приводят к появлению различных семейств нержавеющей стали с разными свойствами.

Нержавеющие стали можно разделить в основном на основе металлургических свойств, которые зависят от химического состава стали и процесса термообработки. Эти четыре основных типа: аустенитный, ферритный, мартенситный и дуплексный - охватывают большую часть всего объема нержавеющей стали, используемой во всем мире. Эти типы сталей обладают различными свойствами, такими как стойкость, твердость, свариваемость и цена.

Знание этих семейств позволяет инженеру, конструктору или покупателю определить наиболее подходящую нержавеющую сталь для выполнения поставленной задачи, в отличие от использования универсальной нержавеющей стали.

Распространенные типы аустенитной нержавеющей стали

Аустенитные нержавеющие стали являются наиболее распространенным типом, на них приходится более половины общего объема производства нержавеющей стали в мире. Они известны своей отличной коррозионной стойкостью, превосходной формуемостью и хорошей устойчивостью к диапазону температур.

Наиболее популярными разновидностями аустенитной нержавеющей стали являются стали серии 300, которые включают в себя нержавеющую сталь марок 304 и 316. Они содержат хром, никель, а в случае 316 - молибден, который обеспечивает защиту от хлоридов и агрессивных химических веществ.

Аустенитная нержавеющая сталь немагнитна в отожженном состоянии и не поддается закалке. Однако они закаляются при холодной обработке. Благодаря своей пластичности аустенитная нержавеющая сталь очень легко поддается обработке, ее можно формировать, гнуть или сваривать. Таким образом, аустенитная сталь широко используется в таких областях, как пищевое оборудование, медицинские инструменты, резервуары для хранения химикатов, теплообменники и архитектурные сооружения.

Одним из главных преимуществ аустенитной нержавеющей стали является ее устойчивость к коррозии в различных средах. Но за это приходится платить ценой, поскольку в аустенитной нержавеющей стали присутствует никель, и поэтому аустенитная нержавеющая сталь дороже ферритной.

Ферритная нержавеющая сталь

Ферритная нержавеющая сталь содержит хром, но очень мало никеля, если он вообще есть. Их структура основана на феррите, что делает их магнитными и относительно более дешевыми по сравнению с аустенитной нержавеющей сталью.

Распространенными примерами ферритной нержавеющей стали являются 409, 430 и 446. Они обладают хорошей устойчивостью к окислению, а также умеренной коррозионной стойкостью. Хотя по сравнению с аустенитной нержавеющей сталью они не обладают коррозионной стойкостью, они надежны при более высоких температурах.

Ферритная нержавеющая сталь находит широкое применение в выхлопных системах автомобилей, бытовой технике, декоративной отделке и промышленном оборудовании. Этот тип стали может похвастаться благоприятными значениями теплопроводности и низкими показателями расширения.

Однако ферритные нержавеющие стали, как правило, обладают меньшей вязкостью и свариваемостью по сравнению с аустенитными аналогами. Они также имеют более низкие показатели формуемости, особенно когда речь идет о толстых секциях. Это делает их подходящими для тех случаев, когда необходимо учитывать стоимость, но при этом нет необходимости в высоком уровне коррозионной стойкости.

Мартенситная нержавеющая сталь

Мартенситные нержавеющие стали обладают высокой прочностью и твердостью. В отличие от аустенитных и ферритных типов, мартенситные нержавеющие стали можно закаливать. Поэтому их можно использовать в тех случаях, когда требуется износостойкость и прочность.

К распространенным мартенситным маркам относятся: 410, 420 и серия 440. Эти мартенситные серии нержавеющей стали содержат большую концентрацию углерода. Присутствие большого количества углерода делает нержавеющую сталь более твердой, а также менее устойчивой к коррозии.

Мартенситная нержавеющая сталь обладает низкой коррозионной стойкостью и может работать в условиях слабой коррозии. Она широко используется для изготовления ножей, хирургических инструментов, лопаток турбин, деталей клапанов и валов, требующих высокой прочности и износостойкости.

Основным недостатком мартенситной нержавеющей стали по сравнению с другими видами нержавеющей стали является пониженная пластичность и свариваемость. Однако мартенситные марки все еще очень важны в соответствующих областях применения из-за приоритета механических свойств над антикоррозионными.

Дуплексные нержавеющие стали

Дуплексные нержавеющие стали содержат характерное сочетание свойств как аустенитных, так и ферритных марок нержавеющей стали, что обеспечивает микроструктуру, состоящую почти из равного количества тех и других. Их уникальная микроструктура является ключевым фактором в обеспечении прочности, коррозионной стойкости, а также устойчивости к коррозионным трещинам под напряжением.

Распространенными типами дуплекса являются 2205 и 2507. В состав таких сплавов входят хроматы, умеренное количество никеля, а иногда молибден и азот. Благодаря такому составу дуплексная нержавеющая сталь обладает повышенной устойчивостью к агрессивным средам, особенно при наличии хлоридов.

Дуплексная нержавеющая сталь находит широкое применение в нефте- и газоперерабатывающих, химических, опреснительных установках, морских сооружениях и сосудах, работающих под давлением. Более высокая прочность позволяет конструкторам работать с уменьшенной толщиной, что дает преимущества в стоимости больших конструкций.

Хотя дуплексная нержавеющая сталь обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики, она требует более строгих требований к свариваемости и контролю процесса изготовления. Нежелательное тепловое воздействие может нарушить фазовый баланс, что может повлиять на механические и коррозионно-стойкие свойства.

Таблица данных: Свойства различных типов нержавеющих сталей

Более коррозионностойкие материалы можно найти в Stanford Advanced Materials (SAM).

Заключение

Нержавеющая сталь - это не материал, а группа различных сплавов, которые были разработаны для решения различных задач. Аустенитные нержавеющие стали доминируют в областях применения, требующих коррозионной стойкости и пластичности, в то время как ферритные марки предлагают экономичные решения для умеренных сред. Мартенситные нержавеющие стали отличаются высокой прочностью и износостойкостью, а дуплексные нержавеющие стали обеспечивают оптимальный баланс прочности и коррозионной стойкости для самых сложных условий эксплуатации.