на что влияет углерод в нержавейке

Влияние химических элементов на свойства стали.

Каталог

Наш Instagram

Влияние хим. элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe₃C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Источник

Нержавеющие стали: как состав влияет на свойства

Стоит заметить, что название «нержавеющая сталь» не совсем корректно отражает ее свойства. Любой железоуглеродистый сплав подвержен воздействию кислорода и агрессивных веществ, но для того, чтобы это отразилось на эксплуатационных свойствах, нужно разное время. Поэтому нержавеющие стали правильнее называть коррозиестойкими.

Классификация нержавеющих сталей

По составу

В качестве легирующих добавок, повышающих устойчивость железоуглеродистого сплава к образованию ржавчины, используются хром, никель, ванадий, молибден, титан и некоторые другие. Коррозионную стойкость также повышают вводимые для раскисления и нейтрализации серы марганец и кремний. По основным легирующим элементам нержавеющие стали классифицируются как хромистые, марганцовистые и т. д. Некоторые добавки используются для придания сталям особых структурных или технологических свойств, например, для дробления карбидов, повышения ударной вязкости.

Базовыми легирующими элементами нержавеек считаются хром и никель. Они оба входят в твердый раствор с железом, повышают сопротивляемость коррозии. При окислении они образуют на поверхности стального изделия тонкую непроницаемую для кислорода пленку, устойчивую к химическим, электрохимическим и атмосферным воздействиям. Никель расширяет область аустенита в железоуглеродистых сплавах. Хром сужает ее, но является карбидообразующим элементом и связывает углерод. Соотношение никеля и хрома оказывает определяющее влияние на ударную вязкость, свариваемость и способность воспринимать холодную деформацию.

Углерод, как один из обязательных компонентов сталей, отрицательно влияет на сопротивляемость к коррозии. Однако от его содержания зависит твердость и износостойкость стали. Например, 95Х18 имеет менее выраженные коррозионностойкие свойства в сравнении с 40Х13, несмотря на более высокое содержание хрома.

По свойствам

Более наглядное представление о сплавах дает разделение на группы по свойствам:

По структуре

По микроструктуре нержавеющие стали делятся на следующие классы:

Кроме них существуют промежуточные группы:

Большое влияние на устойчивость к коррозии оказывает термообработка, поскольку влияет на фазовый состав большинства нержавеющих сталей. Устойчивость снижается при возникновении карбидной неоднородности. Этим явлением обусловлена так называемая межкристаллическая коррозия. При нагреве сталей до температур в интервале 500 – 800 °C на границах зерен образуются цепочки карбидов и участки со сниженным содержанием хрома. В теле зерна содержание легирующих элементов остается высоким. Такой вид коррозии часто наблюдается в зонах сварных швов. Для борьбы с этим явлением состав стали стабилизируют введением небольшого количества титана.

Физико-химические свойства нержавеющих сталей

Аустенитные стали

При кристаллизации аустенитные стали образуют однофазную систему с кристаллической решеткой гранецентрированного типа. Один из наиболее ярких представителей класса – сплав 08Х18Н10. Благодаря высокому содержанию никеля в нержавейках этого класса (до 30%) аустенитная фаза сохраняет устойчивость вплоть до – 200 °C, содержание углерода не превышает 0,12%. Стали с такой структурой характеризуются отсутствием магнитных свойств. Большинство из них имеет хорошую механическую обрабатываемость.

Аустенитные стали обязательно подвергаются термообработке – закалке, отпуску или отжигу. Скорость охлаждения практически не изменяет твердости, однако оказывает влияние на устойчивость к жидким и газообразным агрессивным средам, стабилизирует размер зерна устойчивость к деформации.

В системы легирования аустенитных хромоникелевых сталей вводят дополнительные элементы:

Ферритные стали

В этот класс входят хромистые стали с низким содержанием углерода. Они имеют объемно-центрированную кубическую решетку, определяющую магнитные свойства. Ферритные стали обладают меньшей коррозионную устойчивость в сравнении с аустенитными, не могут быть упрочнены термообработкой, но имеют более высокие технологические свойства. Они легче подвергаются механической обработке и лучше свариваются, а их себестоимость значительно ниже. При температуре 300 – 400 °C стали приобретают высокую пластичность, и из них можно получать объемные штампованные детали сложной формы.

Содержание хрома в таких сталях достигает 27 %. В качестве стабилизирующих добавок используют молибден, титан и алюминий.

Мартенситные стали

Сплавы этого класса содержат не менее 0,15 % углерода и 11 % хрома. Мартенсит имеет микроскопическую игольчатую структуру и при увеличении выглядит так же, как и углеродистая сталь после закалки. Кристаллическая решетка имеет тетрагональную форму и характеризуется высокими внутренними напряжениями. Это определяет высокие прочностные свойства и твердость. Например, для 40Х13 она составляет до 52 – 55 HRC. В качестве дополнительных легирующих элементов вводятся молибден, ниобий, ванадий и вольфрам. Мартенситные стали из-за высокой твердости плохо поддаются резанию и имеют низкую пластичность.

Одно из основных технологических свойств коррозиестойких сталей с такой структурой – способность к самозакаливанию. Мартенситное превращение происходит при охлаждении на воздухе. Для повышения жаропрочности сталь после закалки подвергают отпуску на сорбит или троостит.

Источник

Полезное

Обозначение легирующих элементов в нержавеющих сталях

Х- хром
Н — никель
К — кобальт
М — молибден
В — вольфрам
Т — титан
Д — медь
Г — марганец
С — кремний
Ф — ванадий
Р — бор
А — азот
Б — ниобий
Е — селен
Ц — цирконий
Ю — алюминий

Влияние основных легирующих элементов на свойства нержавеющих сталей

Хром (Cr):

Никель (Ni):

Молибден (Mo):

Титан (Ti):

Углерод (C):

Соответствие зарубежных стандартов российскому ГОСТу.

В настоящее время почти весь нержавеющий металлопрокат, поставляемый к нам в страну маркируется по стандартам AISI, DIN, либо EN. Рассмотрим соответствие этих стандартов российскому ГОСТу.

AISI (American Iron and Steel Institute), Американский Институт Чугуна и Стали

Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали.
Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ. В то время как ферритные и мартенсистные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:

xxxL – Низкое содержание углерода стандарты принятые European Committee for Standartization (CEN) Европейским Комитетом по Стандартизации
В них марка стали представляется в виде 1.XXXX, где:

По номеру группы можно однозначно определить к какому типу относится та или иная сталь.

1.40ХХ – 1.45ХХ – нержавеющие стали
1.46ХХ – 1.49ХХ – жаропрочные и кислотостойкие стали

1.4016 — AISI 430 (12Х17)
1.4301 — AISI 304 (03Х18Н10)
1.4541 – AISI 321 (08х18Н10Т)
1.4842 – AISI 410S (10Х23Н18)

Таблица соответствия марок стали гост со стандартами других стран.

Немного теории: Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их.

Ферромагнетики — это такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт и никель способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля. Мы привыкли определять нержавеющую сталь при помощи магнита. Считается, что «настоящая нержавейка» не должна магнитится, но на практике такой способ диагностики не всегда позволяет получить достоверный результат. Почему так происходит?

Под термином «нержавейка» понимают различные материалы, состав которых может содержать в своей структуре феррит, мартенсит или аустенит, а также их различные комбинации. Характеристики нержавеющей стали зависят от фазовых составляющих и их соотношения. Итак, какая нержавейка магнитится, а какая нет?

Нержавеющие стали, которые магнитятся.

Мартенситы и ферриты – сильные ферромагнетики. Таким материалам не страшна коррозия, но при этом магнит на них воздействует, как и на обычную углеродистую сталь. К представленной группе нержавейки относятся хромистые или хромоникелевые стали следующих групп:

Нержавеющие стали, которые не магнитятся.

Чаще всего для производства нержавеющей стали используется хромоникелевый или хромомаргенцевоникелевый сплав. Эти материалы являются немагнитными.

При добавлении в сплав марганца свыше 9% он становится немагнитным.

Примером являются импортные стали AISI 201 (12Х15Г9НД) и AISI 202 (12Х17Г9АН4).

Что такое «Пищевая нержавейка»?

Нередко нам приходится слышать термин «пищевая нержавейка». Разберёмся, что за этим кроется. Ни где в Российском ГОСТе такого термина мы не найдём, так как это название было придумано в быту.
«Пищевая нержавейка» это то, с чем мы ежедневно сталкиваемся у себя на кухне (окантовка поверхности многих кухонных плит, вытяжка, камера микроволновой печи и т.п.), в ванной комнате (барабан стиральной машины), в торговых центрах (лестничные перила) и т.д. и т.п.

В целом «пищевая нержавейка» — универсальный продукт для многих сфер деятельности, где требуется определённая коррозионная стойкость, кислотостойкость, жаростойкость и жаропрочность. Вот некоторые наиболее распространённые и востребованные на сегодняшний день марки пищевой «нержавейки» и сферы их применения:

Источник

Свойства нержавеющей стали

Вопросы, рассмотренные в материале:

Современную жизнь сложно представить без антикоррозийной стали. Уникальные свойства нержавеющей стали применяются во многих сферах: в металлургии, машиностроении, химической и пищевой промышленности. Нержавейка устойчива к воздействию коррозии, что позволяет использовать ее в довольно агрессивных условиях.

Однако свойства стали не являются постоянными и могут изменяться от количества и типа примесей в ней. Различают разные виды и марки нержавеющей стали, каждая из которых подходит для определенной отрасли. Чтобы понять, какой вид изделий необходим для конкретного случая, стоит подробно ознакомиться с характеристиками материала.

Физические свойства нержавеющей стали

Патент на нержавеющую сталь был выдан в 1913 г. в Великобритании. Ее создателем стал металлург Гарри Бреарли. Изобретение дало огромный толчок в развитии сталелитейной и иных отраслей промышленности.

Свою популярность нержавеющая сталь получила благодаря большому многообразию физических свойств, в том числе антикоррозийных. Новые стали изготавливаются с добавлением к основному компоненту разного рода примесей. Физические свойства нержавейки зависят от типа и объема добавок.

Рекомендуем статьи по металлообработке

При длительной эксплуатации ряд марок нержавеющей стали может поддаваться коррозии. На это оказывают влияние примеси различных металлов, входящих в ее состав. Однако такие сплавы имеют и ряд достоинств, благодаря которым вероятность окисления уже не имеет столь серьезного значения.

Главными физическими свойствами нержавейки, отличающими ее от некоторых иных металлов, являются:

Перед выбором металла с заданными физическими свойствами следует определить цели, для которых он необходим. Ученые разработали множество различных компонентов и примесей, которые помогают сделать металл с заданными характеристиками.

Как химический состав влияет на свойства нержавеющей стали

Как можно достичь стойкости металла к коррозии? При производстве в него добавляют ряд химических элементов, в результате вся поверхность покрывается оксидной пленкой. Она нерастворима и защищает сплав от образования ржавчины.

В качестве основного материала для изготовления нержавейки можно использовать никель и железоникель, а также сплавы на их основе. Добавление к базовому легирующих элементов придает стали различные свойства, в том числе и качества нержавеющей:

Благодаря своим исключительным характеристикам нержавейка и отличается от других металлов. Это дает возможность применять ее в таких сферах промышленности и жизнедеятельности, которые требуют использования конструкций, оборудования и изделий при высокой влажности, а также при регулярном влиянии агрессивной среды. Примером может служить использование материала для изготовления столовых приборов, а также ножей, оград, разных частей коммуникаций, элементов оборудования и пр.

Виды нержавеющих сталей и их свойства

Уникальные характеристики нержавейки проявляются благодаря химическому составу и строению материалов.

Стали, входящие в группу нержавеющих, делятся на четыре группы в зависимости от указанных параметров:

1. Хромистые или ферритные.

Свое название данная группа сталей получила из-за 20%-ного содержания хрома. Он сильно повышает сопротивляемость металла агрессивным средам. Ферромагнитные свойства нержавеющей стали данной группы достаточно высоки.

Хромистые стали используются на промышленных предприятиях, относящихся к химической и тяжелой промышленности. Из них изготавливают, например, отопительные приборы и их части. Данная группа нержавеющих сталей востребована на рынке в значительной мере, уступая только категории, имеющей аустенитную структуру. Однако стоимость их существенно ниже.

2. Аустенитные стали.

В химическом составе нержавеющих сталей этой группы содержание никеля и хрома не более 33 %. Покупатели ценят в этом материале значительную прочность и практически абсолютную стойкость к коррозии.

Стали, относящиеся к аустенитной группе подразделяются на следующие типы:

3. Ферритно-мартенситные и мартенситные.

Особая структура таких сплавов дает им чрезвычайно высокую прочность – самую лучшую из всех сталей. Помимо вышеуказанного, они содержат в составе минимум вредных примесей и отличаются прекрасной износостойкостью. К данной категории относится сталь жаропрочная коррозионностойкая. Она активно сопротивляется процессам окисления и может постоянно использоваться при высоких температурах окружающей среды, сохраняя изначальные состав и свойства нержавеющей стали.

4. Комбинированные.

Структура сталей данной группы имеет комбинированный тип: аустенитно-мартенситный и аустенитно-ферритный. Инновационные материалы этой группы сочетают все самые лучшие свойства нержавеющей стали, описанные ранее, в том числе и магнитные.

Указанные выше типы сталей не являются всеми видами нержавеек. Причина в том, что даже незначительное изменение соотношения компонентов сплава может очень сильно изменить свойства нержавеющей стали. Данные о принадлежности марки сплава к той или иной группе дает возможность оптимального выбора материала, который поможет в решении поставленных технологических задач.

Популярные марки нержавеющей стали, свойства этих сплавов и сферы их применения

Специалисты для подбора нержавейки, необходимой для производства изделий определенного назначения, используют особые справочники. В них приведены марки, свойства нержавеющей стали и ее характеристики. В каждой группе материалов имеются типы, набирающие популярность, их потребители и выбирают чаще всего.

Рассмотрим некоторые:

Как определить свойства нержавеющей стали по маркировке

Нормативные документы устанавливают правила, по которым маркируется нержавейка:

В основном, правила маркировки нержавеющей стали не отличаются от общепринятых обозначений иных типов стальных сплавов.

Маркировка нержавеющей стали AISI

Маркировку AISI ставят не только на продукции, поступающей из США. Сегодня такую отметку проставляют уже и на российской, китайской или европейской. AISI – это система классификации, которую впервые приняли в Соединенных Штатах, что и отражено в ее названии: A – American (американский), I – Iron (чугун), S – Steel (сталь), I – Institute (институт). Такой классификатор полюбился производителям, покупателям продукции и трейдерам.

Легированная и углеродистая сталь промаркирована четырехзначным кодом. В нем первая цифра – это главный легирующий элемент, вторая – вторичный легирующий компонент, третья и четвертая – указывают на наличие углерода в сплаве.

Пониженное количество углерода в сплаве обозначается литерой «L», расположенной в конце. Если же «L» появляется в середине маркировки, то она обозначает легирование свинцом, что делается в целях улучшения механических свойств нержавейки, подвергаемой обработке. Расположенная в конце «N» указывает на азотную обработку. Это делается для того, чтобы повысить при других равных условиях предел прочности. «B» в середине обозначает легирование сплава бором.

Современная промышленность различает в соответствии с классификацией AISI около 150 марок стали. Ознакомьтесь с основными, самыми популярными типами и их применением.

1. Трехсотая серия стали.

Это группа хромоникелевых сплавов:

2. Четырехсотая серия сплавов.

Это группа ферритных и мартенситных сталей:

3. Пятисотая серия сплавов.

Марки этой серии – жаропрочные хромистовые стали.

4. Шестисотая серия сплавов.

Изначально эта серия была предназначена для прошедших патентование марок стали, которые не подпадали под существующую классификацию. Однако на сегодняшний день это семейство изменилось и представляет собой:

В каких сферах применимы свойства нержавеющей стали

С момента своего появления стали с высоким показателем коррозийной стойкости использовались исключительно в высокотехнологичном промышленном производстве: атомной энергетике, машино- и авиастроении, нефтехимической отрасли. Однако в наше время нержавеющие стали начали применяться в самых разных сферах жизни.

Вот основные сферы использования нержавейки:

Пищевая промышленность требует, как правило, использования сплавов, в которых не должно быть много компонентов, поскольку на приборы не воздействуют ни высокие температуры, ни агрессивные среды и вещества. В производстве холодильных установок используют материалы с повышенной морозостойкостью.

Нержавеющая сталь очень популярна за счет своих особых свойств, которые и определили области ее применения. Простые углеродистые стали не обладают такими уникальными характеристиками. Современная промышленность выпускает большое количество марок нержавейки. Это дает возможность подобрать необходимую сталь, которая «впишется» в процесс и поможет успешно решить поставленную задачу.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник