2026-04-14
Визначення нержавіючої сталі
Нержавіюча сталь — загальна назва нержавіючих і кислотостійких сталей.
Нержавіюча сталь: Сталь, яка не піддається корозії в помірно корозійних середовищах, таких як атмосфера та прісна вода.
Кислотостійка сталь: Сталь, стійка до корозії в агресивних агресивних середовищах, таких як кислоти, луги, солі та морська вода.
Класифікація нержавіючої сталі
Сорти, хімічний склад і властивості нержавіючої сталі різноманітні. Найпоширеніші методи класифікації базуються головним чином на основному хімічному складі, мікроструктурі сталі та їх поєднанні.
1. Класифікація за основним хімічним складом
Найбільш поширеним є поділ нержавіючої сталі за хімічними елементами на дві основні групи: хромисті та хромонікелеві нержавіючі сталі.
(1).Хром
Якщо основним легуючим елементом у сталі, крім заліза, є хром, нержавіюча сталь називається хромистою нержавіючої сталлю.
(2). Хромонікелевий
Якщо основними легуючими елементами в сталі, крім заліза, є хром і нікель, то таку нержавіючу сталь називають хромонікелевою.
2. Класифікація за мікроструктурою сталі
Мікроструктура сталі відноситься до характеристик кристалічної структури та мікроструктури сталі. Залежно від мікроструктури нержавіючі сталі в основному поділяються на п’ять категорій: феритні, аустенітні, мартенситні, дуплексні (двофазні) і нержавіючі сталі, що твердіють дисперсійним зміцненням.
(1). Ферритна нержавіюча сталь
Феритна нержавіюча сталь — це сталь з об’ємноцентрованою кубічною кристалічною решіткою, вмістом вуглецю ≤ 0,20 %, вмістом хрому в діапазоні 10,5 %–32 %, що зберігає феритну структуру як при високих, так і при кімнатних температурах. Цей тип нержавіючої сталі не піддається загартуванню термічною обробкою.
Залежно від вмісту хрому феритні нержавіючі сталі поділяються на низькохромисті (вміст хрому 10,5–15,0 %), середньохромисті (вміст хрому 16–22 %) і високохромисті (вміст хрому 23–32 %). Феритна нержавіюча сталь - один з трьох основних класів нержавіючих сталей, які з'явилися майже одночасно з мартенситними і аустенітними сталями на початку 20 століття. За обсягом виробництва феритна нержавіюча сталь поступається лише хромонікелевим аустенітним сталям: у світовому виробництві нержавіючої сталі частка феритної сталі зазвичай становить близько 30%. Феритна нержавіюча сталь характеризується великими обсягами виробництва, широким спектром застосування та відмінними універсальними властивостями в тонких профілях. Оскільки такі сталі не містять нікелю або лише деякі сорти містять його невелику кількість, їх вартість і ціна є відносно низькими, що робить їх найважливішим класом нержавіючих сталей, економно легованих нікелем.
До 1950-1960-х років традиційні феритні нержавіючі сталі, виплавлені в електродугових печах без вторинного рафінування, мали нормальний рівень вуглецю та азоту, подальше відновлення яких було надзвичайно складним. Починаючи з 1960-х років, технологічний прогрес у виробництві нержавіючої сталі та використання вторинних процесів рафінування, таких як AOD і VOD, призвели до розробки сучасних феритних нержавіючих сталей з низьким і наднизьким вмістом вуглецю та азоту, які значною мірою подолали та успішно усунули низку недоліків традиційних феритних сталей. Їх виробництво зросло, а сфера їх застосування постійно розширюється.
(2). Аустенітна нержавіюча сталь
Аустенітна нержавіюча сталь зберігає свою аустенітну структуру як при високих, так і при кімнатних температурах, не зазнаючи структурних перетворень. Тому аустенітна нержавіюча сталь також відноситься до сталей, які не піддаються зміцненню термічною обробкою. Однак завдяки схильності до деформаційного зміцнення (гартування) його міцність можна підвищити холодною пластичною деформацією. Низька міцність таких сталей в загартованому стані свого часу вважалася одним з головних недоліків аустенітних нержавіючих сталей.
Щоб вирішити проблему міжкристалітної корозії в сенсибілізованому стані та підвищити стійкість до корозії, були розроблені аустенітні нержавіючі сталі з наднизьким вмістом вуглецю, як правило, із вмістом вуглецю ≤ 0,03%. З підвищенням корозійної стійкості міцність такої сталі дещо знижується. З 1970-х років доступні аустенітні нержавіючі сталі з контрольованим вмістом азоту (залишковий вміст азоту в сталі в стандартних межах, наприклад, [N] ≤ 0,10% або [N] ≤ 0,12%) або леговані азотом (максимальна кількість азоту, яку можна ввести в сталь при атмосферному тиску, напр. ≤ 0,40% або ≤ 0,40%) 0,50%), що дозволяє досягти досить високої міцності за рахунок зміцнення твердого розчину азотом. А аустенітні нержавіючі сталі з високим вмістом азоту, виготовлені за допомогою впорскування азоту під високим тиском (кількість азоту, що вводиться під тиском, тобто [N] > 0,4% або ≥ 0,5%), мають надзвичайно високу міцність і чудову в’язкість до руйнування. Поєднання зміцнення твердим розчином азоту та деформаційного зміцнення дозволило деяким аустенітним нержавіючим сталям увійти до категорії високоміцних нержавіючих сталей.
Хромонікелева аустенітна нержавіюча сталь серед існуючих п'яти основних класів нержавіючих сталей має найкращі комплексні властивості, має найбільшу кількість марок, має найповніший асортимент і специфікацію, найширшу сферу застосування, розвивається найшвидшими темпами, виробляється в найбільших обсягах і охоплює найширшу сферу споживання. У всьому світі та в основних країнах-виробниках нержавіючої сталі частка хромонікелевої аустенітної нержавіючої сталі зазвичай становить понад 50–60% від загального виробництва нержавіючої сталі.
Оскільки нікель є дефіцитним і дорогим елементом, його дефіцит особливо гостро відчувається у воєнний час. Впроваджені в 1940-х роках стандартні хромомарганцеві аустенітні нержавіючі сталі із заміною нікелю на марганець і азот (американська серія AISI 200), незважаючи на тривалий період розробки, мають вузьку сферу застосування і низький обсяг виробництва; у Сполучених Штатах їх річне виробництво становить лише кілька відсотків від загального виробництва нержавіючої сталі. В останні роки поява високоміцних і надвисокоміцних хромомарганцевих аустенітних нержавіючих сталей з високим вмістом азоту, а також прогрес у дослідженні марганцю без вмісту азоту.
(3) Мартенситна нержавіюча сталь
Мартенситна нержавіюча сталь — це клас нержавіючих сталей, властивості яких можна контролювати термічною обробкою (загартування, відпустка). За хімічним складом їх поділяють на мартенситні хромисті та мартенситні хромонікелеві нержавіючі сталі.
Мартенситні хромисті нержавіючі сталі в основному бувають трьох типів: з низьким вмістом вуглецю ([C] ≤ 0,15%), із середнім вмістом вуглецю ([C] 0,16%–0,40%) і з високим вмістом вуглецю ([C] > 0,40%). Вуглець є важливим і важливим легуючим елементом у мартенситних хромистих нержавіючих сталях.
Мартенситні хромисті нержавіючі сталі в основному включають традиційні сталі, такі як 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13. Вміст хрому в них становить не менше 11,5% і досягає 18%, що надає цим сталям нержавіючі властивості і стійкість до корозії в слабких середовищах. Вміст вуглецю змінюється залежно від вмісту хрому, як правило, від 0,10% до 1,0%, щоб забезпечити аустенітну структуру при високій температурі та мартенситну структуру при кімнатній температурі після загартування. За рахунок утворення пластинчастого високовуглецевого мартенситу і виділення карбідів ці сталі набувають високу міцність і високу твердість. Подальший відпуск після загартування знімає напруги гарту і формує однорідну стабільну структуру, що надає сталі певну пластичність, в'язкість і хорошу корозійну стійкість - набір властивостей. Оскільки мартенситні хромисті нержавіючі сталі за корозійною стійкістю поступаються всім іншим класам нержавіючих сталей, а також мають низьку пластичність і в'язкість, погано зварюються або взагалі не піддаються зварюванню, їх широке застосування обмежене.
Мартенситні хромонікелеві нержавіючі сталі були розроблені, щоб подолати деякі недоліки традиційних мартенситних сталей. На ранньому етапі знаменита сталь 1Cr17Ni2 була створена шляхом заміни вуглецю нікелем. Незважаючи на те, що його в’язкість підвищилася порівняно з мартенситними хромистими сталями та покращилася стійкість до корозії, він все ще непридатний для зварювання.
Сучасні (супер) мартенситні нержавіючі сталі, розроблені з 1960-х років, шляхом подальшої заміни вуглецю на нікель, досягнення наднизького вмісту вуглецю та введення 2%–6% Ni, зберігають аустенітну структуру при високих температурах, а після загартування та відпустки при кімнатній температурі набувають композитної структури, що складається з низьковуглецевого або наднизьковуглецевого пластинчастого мартенситу, повернутого аустеніт і невелика кількість фериту. Додаткове легування молібденом, міддю та іншими зміцнюючими елементами дозволяє цим сталям зберігати високу міцність мартенситних хромистих сталей, зберігаючи при цьому хорошу в'язкість і зварюваність. При однаковому вмісті хрому корозійна стійкість сучасних мартенситних сталей значно перевищує корозійну стійкість традиційних мартенситних хромистих сталей. Однак через низький вміст вуглецю сучасні мартенситні сталі втрачають властивості високої твердості, зносостійкості та високої гостроти кромки, властиві мартенситним хромистим сталям.
(4). Двофазна нержавіюча сталь
Майже сто років минуло з моменту виявлення того, що наявність невеликих кількостей фериту в аустенітній хромонікелевій нержавіючій сталі покращує стійкість до міжкристалітної корозії, що призвело до появи аустенітно-феритних (α+γ) хромонікелевих двофазних сталей і, зрештою, до формування класу двофазних сталей, офіційно визнаного поряд із трьома основними класами згадані вище нержавіючі сталі.
Оскільки вміст нікелю в широко використовуваних двофазних хромонікельових сталях α+γ зазвичай становить 5–7 %, що становить лише близько половини вмісту нікелю в широко використовуваних хромонікельових аустенітних сталях, а нещодавно розроблені економічні двофазні сталі містять лише 1–4 % Ni, двофазні сталі α+γ також є важливим класом економно нікелю. леговані нержавіючі сталі.
Розробка двофазних α+γ хромонікелевих нержавіючих сталей пройшла приблизно три важливі етапи. Залежно від характерних легуючих елементів, величини PRE (еквівалент стійкості до точкової корозії), зміни співвідношення α- і γ-фаз, періоду появи і особливостей властивостей двофазні нержавіючі сталі зазвичай поділяють на сталі першого, другого і третього поколінь. За характерними елементами в їх складі їх можна розділити на низьколеговані, середньолеговані та високолеговані двофазні сталі.
Через труднощі в контролі співвідношення двох фаз, обмежену оброблюваність у гарячому стані, зварюваність та економічні фактори обсяг виробництва двофазних сталей першого покоління був низьким. Однак поява сучасних двофазних нержавіючих сталей значною мірою подолала недоліки та обмеження сталей першого покоління, що дозволило їм розширити спектр застосування, і тепер вони є класом сталі з величезним потенціалом розвитку в галузі машинобудування.
Марки, розроблені до 1971 року, належать до першого покоління двофазних нержавіючих сталей, включаючи найпершу двофазну сталь 1Cr25Ni5Mo1.5, яка з'явилася в 1930-х роках. Вміст азоту в сталях першого покоління був на звичайному рівні, характерному для виплавки в електродугових печах. Незважаючи на те, що двофазні сталі першого покоління вже повністю продемонстрували свої характерні властивості, через відносно низьке значення PRE та значні відмінності у співвідношенні фаз у загартованому стані між різними марками, які також було важко точно контролювати, чудові властивості двофазних сталей у зоні зварного з’єднання були значно погіршені або навіть повністю втрачені, що серйозно загальмувало застосування та розвиток двофазних сталей у зварних конструкціях.
Марки, що з'явилися в період з 1971 по 1989 роки, відносяться до другого покоління двофазних нержавіючих сталей і характеризуються обов'язковим вмістом азоту. Оскільки азот є елементом, який активно утворює і стабілізує аустеніт, то зі збільшенням його вмісту в сталі, з одного боку, збільшується частка аустенітної фази в основному металі і підвищується стійкість аустеніту при високих температурах, що призводить до зменшення кількості матеріалу, що перетворюється на ферит при тій же температурі. З іншого боку, висока швидкість дифузії азоту при охолодженні від високих температур сприяє швидкому перетворенню фериту у вторинний аустеніт, що перешкоджає утворенню однофазної структури фериту на лінії сплавлення і в зоні термічного впливу після зварювання. Введення азоту створило умови для появи і розвитку двофазних сталей другого і наступних поколінь. Оскільки азот в нержавіючій сталі в основному розчинений в аустеніті, сприятливий вплив азоту на двофазні нержавіючі сталі насправді є відображенням впливу азоту на структуру та властивості фази аустеніту в двофазних сталях.
Марки, введені після 1990 року, належать до третього покоління двофазних нержавіючих сталей і характеризуються подальшим збільшенням вмісту молібдену та азоту, завдяки чому значення PRE таких сталей становить ≥ 40%, а корозійна стійкість, особливо стійкість до точкової та щілинної корозії, ще більше покращується. У наші дні їх також називають супер-двофазними нержавіючими сталями.
З початку 2000-х років розвиток двофазних нержавіючих сталей йшов у двох напрямках. З одного боку, вміст легуючих елементів продовжує зростати для досягнення ще більш високої міцності та чудової корозійної стійкості, таких як сталі SAF 2707 і SAF 3207, розроблені шведською компанією Sandvik, зі значенням PRE > 45%, які називаються гіпер-двофазними нержавіючими сталями. З іншого боку, існує тенденція до розробки економічних двофазних сталей з низьким вмістом нікелю та відсутністю або малим вмістом молібдену, щоб знизити вартість і ціну двофазних сталей, а також значно покращити їх гарячу оброблюваність і зварюваність, тим самим підвищуючи їх конкурентоспроможність порівняно з іншими типами нержавіючих сталей.
(5). Нержавіюча сталь з дисперсійним зміцненням
Дисперсійно зміцнювана нержавіюча сталь — це клас нержавіючих сталей, матрична структура яких при кімнатній температурі може бути мартенситною, аустенітною або феритною і які зміцнюються осадженням (старінням) інтерметалічних сполук, а також карбідів, нітридів та інших фаз на матриці в результаті відповідної термічної обробки.
В даний час широко використовувані нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням в основному поділяються на три типи: мартенситні нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням, напіваустенітні нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням і аустенітні нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням. Крім того, вони часто включають ультранизьковуглецеві мартенситно-старінні нержавіючі сталі.
Хоча принцип дисперсійного зміцнення нержавіючої сталі був відомий ще в 1930-х роках, після введення першого сорту дисперсійного зміцнення нержавіючої сталі, Stainless W, він не знайшов практичного застосування до 1946 року. Згодом через потреби авіаційної, аерокосмічної, ядерної та хімічної промисловості для сталей, які поєднують корозійну стійкість з високою міцністю до ваги у цьому співвідношенні почали з’являтися нові нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням. У Сполучених Штатах такі сталі були класифіковані як 600 серія. Ультранизьковуглецеві мартенситностареючі нержавіючі сталі з’явилися в 1960-х роках. Вони були розроблені з мартенситно-старих сталей шляхом додавання хрому для додання властивостей нержавіючої сталі. Як правило, вони також класифікуються як мартенситні нержавіючі сталі з дисперсійним зміцненням.
Мартенситно-дисперсійна нержавіюча сталь має нестійку аустенітну структуру, яка після обробки твердого розчину піддається мартенситному перетворенню. Подальше старіння призводить до виділення другої фази на мартенситній матриці, яка зміцнює сталь.
Нержавіюча сталь з ультранизьким вмістом вуглецю має властивості нержавіючої сталі; після обробки твердого розчину і старіння в ньому, друга фаза виділяється на матриці ультранизьковуглецевого мартенситу з високим вмістом нікелю, який зміцнює сталь.
Напіваустенітна нержавіюча сталь із дисперсійним зміцненням також є сталлю з нестабільним аустенітом, але її аустеніт більш стабільний, ніж аустеніт мартенситної дисперсійно-твердої сталі. У загартованому стані при кімнатній температурі напіваустенітна дисперсійно-гартована сталь має аустенітну структуру. Після холодної пластичної деформації, низькотемпературної обробки або нагрівання приблизно до 750 °C для коригування, аустеніт може бути перетворений на мартенсит, після чого шляхом наступного старіння на мартенситній матриці утворюється друга фаза, що зміцнює сталь.
Аустенітна дисперсійна нержавіюча сталь має стабільну аустенітну структуру. Після обробки твердим розчином і подальшого старіння з аустенітної матриці виділяється друга фаза, яка зміцнює сталь.
Shanghai Xinliang Stainless Pipe Industry Co., Ltd. позиціонується як експерт у обробці високоточних трубних компонентів, надаючи клієнтам комплексні рішення від проектування до доставки. Компанія спеціалізується на виробництві, обробці та продажу тонкостінних капілярних труб із нержавіючої сталі середнього та високого класу, ультрамалих тонкостінних капілярних трубок і компонентів.
Ми використовуємо високоякісну нержавіючу сировину та суворо контролюємо хімічний склад, гарантуючи чудову стійкість до корозії та механічні властивості продукції.
Зазвичай використовувані матеріали включають, але не обмежуються:
