Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали

Углеродистые и низколегированные стали подвержены коррозии, т.е. разрушаются от химического воздействия окружающей среды.

Коррозией – называется разрушение металла под действием окружающей среды, в результате ее химического или электрохимического воздействия.

Ущерб, причиняемый коррозией может быть:

* -прямым

* -косвенным

Прямой включает в себя стоимость замены подвергшихся коррозии частей машин и др. Если проржавела крыша дома, труба парового отопления, кузов автомобиля, их меняют или ремонтируют.

Для восстановления пораженных коррозией машин и конструкций ежегодно расходуется 20-25 млн тонн металла.

Косвенный ущерб от коррозии – это простой оборудования в результате аварий, увеличение расхода топлива, материалов.

По внешнему виду коррозия обычно проявляется в потере металлического блеска и появления на поверхности металла продуктов коррозии - ржавчины бурого цвета, а также резком падении механических свойств.

В зависимости от свойств окружающей среды различают следующие виды коррозии:

* химическую – протекающую под действием на металл газов и не электролитов (нефть и нефтепродукты)

* электрохимическую –вызываемую действием электролитов: кислот, щелочей и солей. К ней также относят атмосферную и почвенную коррозию.

Легированные стали с особыми свойствами

Электрохимическая коррозия может быть нескольких видов:

Если металл однороден (твердый раствор), то наблюдается равномерная коррозия, протекающая примерно с одной скоростью по всей поверхности металла.

В неоднородном металле, что является наиболее частым, коррозия носит локальный характер. Эту локальную коррозию подразделяют на:

* точечную

* пятнистую

* с язвами

Эти очаги являются концентраторами напряжений. Наиболее опасна так называемая интеркристаллитная коррозия, распространяющаяся по границам зерен, она быстро развивается по границам зерен вглубь металла, резко снижая механические свойства. Сталь, пораженная ею теряет металлический звук.

Существует коррозия под напряжением – она возникает под действием одновременно коррозионной среды и напряжений растяжения.

Разновидностью ее является коррозионное растрескивание, образование в металле тонкой сетки трещин, проходящих по объему зерна при воздействии коррозии и напряжений.

Сталь, устойчивую против электрохимической коррозии, называют КОРРОЗИОННО-СТОЙКИМИ или НЕРЖАВЕЮЩИМИ

Антикоррозионными свойствами сталь обладает в том случае, если она легированна большим количеством хрома или хрома и никеля. Таким образом, коррозионно-стойкие стали можно разделить на 2 основных класса:

Хромистые стали, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную, мартенситно-ферритную или мартенситную структуру

Хромо-никелевые - имеющие аустенитную, аустенито-мартенситную или аустенито-ферритную структуру.

Хромистые нержавеющие стали

Содержание хрома в них должно быть не менее 12 %. При меньшем его содержании сталь не способна сопротивляться коррозии, т.к. ее электродный потенциал становится отрицательным. Наибольшую коррозионную стойкость сталь достигает после соответствующих термической (закалка + высокий отпуск)и механической (шлифование и полирование) обработок.

Сталь обладает лучшей стойкостью против коррозии только при условии, что все содержание хрома в стали приходится на долю твердого раствора. В этом случае он образует на поверхности плотную защитную окисную пленку Сr2Oз.

Эти стали должны содержать малый процент углерода, так как увеличение процента углерода приводит к образованию карбидов, уменьшающих количество хрома в твердом растворе и соответственно понижает коррозионную стойкость.

Наиболее распространенные марки нержавеющих хромистых сталей:

* 12Х13 –сталь мартенситного класса,закалка от 1000-1100о в масле и отпуска (700-750о) и полировки.

Это сталь устойчива в слабоагрессивных средах (вода, пар), применяется для деталей с повышенной пластичностью ( клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода) σв =600-660Мпа δ = 16-20%

* 20Х13

* 30Х13-карбюраторные иглы

* 40Х13 – сталь также мартенситного класса, применяется после закалки от 1000-1050о и отпуска (180-200о) и шлифования и полирования. Это хирургический инструмент, бытовой режущий инструмент, шарикоподшипники, работающие в агрессивных средах. 52-55НРСэ.

* 12Х17 –более коррозионно-стойка ( кислоты и др. среды), ферритного класса.

* 15Х28 применяется для химического и пищевого оборудования. Однако она не пригодна для изготовления сварных конструкций.

* При нагреве происходит обеднение периферийной зоны зерен хромом, что приводит к межкристаллитной коррозии. Это наиболее опасный вид коррозионного разрушения по границам аустенитных зерен. Для предотвращения его в сталь вводят титан. Он связывает углерод и исключает образование карбидов хрома.

* 08Х17Т – для сварных конструкций.