Нержавеющие стали (коррозионностойкие)

Коррозия – процесс разрушения металла под действием внешней среды. Различают химическую коррозию и электрохимическую, развивающуюся при контакте с электролитами с образованием на поверхности сплава микрогальванических элементов на границах фаз, зерен, дефектах структур. Анодные участки растворяются в электролите, реализуется межкристаллитная коррозия. Под воздействием нагрузок коррозия усиливается, появляется коррозионное растрескивание.

Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются нержавеющими. Введение более 13% хрома резко изменяет электрохимический потенциал стали с отрицательного на положительный и делает сталь нержавеющей.

Хромистые нержавеющие стали содержат углерод от 0,03 до 0,40%, хром от 13 до 30%. Они могут быть ферритными (08Х17, 12Х17, 15Х25Т, 15Х28Т), мартенситно – ферритными (12Х13), мартенситными (20Х13, 30Х13, 40Х17 и др.). Стали термообрабатываются (закалка с отпуском) для получения определенных механических свойств. Для получения мелкого зерна хромистые стали легируют титаном.

Хромоникелевые нержавеющие стали получают путем ввода в хромистые стали от 9 до 28 % никеля, который обеспечивает лучшие механические свойства, меньшую склонность к росту зерна, большую коррозионную стойкость. В нержавеющих сталях может встречаться ά и γ- фазы в зависимости от содержания хрома, никеля (рис.53).

Рисунок 53 – Структурная диаграмма хромоникелевых нержавеющих сталей Шеффлера

При содержании никеля 8 – 10%, γ – фаза неустойчива, от 11 до 13% – γ – фаза метастабильная, при содержании никеля более 14% – γ – фаза стабильная. Практически все нержавеющие хромоникелевые стали закаливаются с температур 1050-1150°С в воде или масле для получения чистой аустенитной структуры без карбидов (Cr_23, C₆, Fe₃C).Чтобы затем при нагреве металла карбиды вновь не выпадали из твердого раствора, стали легируют титаном Ti = ( C×5+0,1)%, ниобием Б = (С×6+0,1 )% для связывания углерода в TiC, NbC, которые очень тугоплавки и не распадаются при высоких температурах. Межкристаллитная коррозия (МКК) в этом случае не проявляется.

Стали аусенитного класса: 03Х 18Н10Т, 12Х18Н10Т и др.

Стали аустенито-мортенситного класса: 09Х15Н8Ю, 09Х17Н7Ю.

Стали аустенисто-ферритного класса: 08Х22Н6Т, 03Х23Н6, 08Х21НМ2Т, 10Х25Н5М2, 08Х18Г8Н2Т часто микролегируют Nb, Cu, Si, Mo, Ti, Al, Cu . Ti и Al добавляют для интерметаллидного упрочнения при термомеханической низкотемпературной обработке.