5 типы нержавеющей стали

Hержавеющей стали, под этим названием целое семейство сплавов железа с хромом и другими элементами, ключевое свойство которых – выдающаяся коррозионная стойкость. Однако не вся “нержавейка” одинакова. Основным критерием классификации, определяющим ее свойства, технологичность и сферы применения, является внутренняя микроструктура, формируемая составом сплава и термообработкой.

 

В данной статье мы подробно рассмотрим пять фундаментальных типов нержавеющей стали – аустенитную, ферритную, мартенситную, дуплексную и дисперсионно-твердеющую, – раскрывая их отличительные особенности, распространенные марки, методы обработки и ключевые области использования.

 

5 типы нержавеющей стали

 

типы нержавеющей стали

 

Кристаллическая структура сплава является его “внутренним скелетом”, напрямую диктующим механические свойства, коррозионное поведение, магнитные характеристики и технологичность. Нержавеющую сталь по своей структуре можно разделить на следующие типы:

 

типы нержавеющей стали

 

Аустенитная: Характеризуется гранецентрированной кубической решеткой. Эта структура стабильна при комнатной температуре благодаря высокому содержанию никеля, марганца, азота и, в некоторых случаях, меди, в дополнение к хрому. Аустенитные стали составляют самый большой и наиболее широко используемый класс нержавеющих сталей.

 

Ферритная: Имеет объемноцентрированную кубическую решетку. Стабильность этой структуры обеспечивается умеренным содержанием хрома и очень низким содержанием углерода. Никель в этих сталях либо отсутствует, либо присутствует в незначительных количествах.

 

Мартенситная: Также обладает объемноцентрированной кубической решеткой, но сильно искаженной из-за высокого содержания углерода и быстрого охлаждения с высоких температур. Формируется из аустенита при отсутствии достаточного количества стабилизирующих элементов. Мартенсит – это твердая, но хрупкая структура.

 

Дуплексная: Представляет собой уникальную смесь примерно 50% феррита и 50% аустенита в микроструктуре. Достигается тщательным балансом хрома, никеля, молибдена и азота. Эта комбинация объединяет преимущества обеих фаз.

 

Дисперсионно-твердеющая: Имеет сложную структуру, которая изначально может быть аустенитной или мартенситной. Их ключевая особенность – способность к значительному упрочнению за счет выделения интерметаллидных фаз при проведении относительно низкотемпературной термообработки после решения или закалки.

 

Аустенитная Нержавеющая Сталь

 

Аустенитная Нержавеющая Сталь

 

Аустенитная нержавеющая сталь в основном состоит из аустенитной структуры. К распространенным примерам относятся сплавы марок 304, 316 и др.

 

Она немагнитна и упрочняется преимущественно холодной деформацией. Ее механические свойства не могут быть изменены методами термической обработки, а упрочняются только холодной деформацией.

 

Хорошие низкотемпературные свойства, легкая формуемость и свариваемость являются важными характеристиками этого типа стали.

 

Характеристики обработки: Отличная способность к холодной и горячей штамповке. Из-за холодного упрочнения и высокой вязкости сталь трудно резать.

 

Характеристики сварки: Подходит для всех видов сварки, таких как TIG, MIG/MAG, MMA, SAW и др. Основные риски включают деформацию, коробление и межкристаллитную коррозию при определенных условиях. Для ответственных конструкций из марок 304/316, 304L, 316L или 321, 347 обычно используются сплавы.

 

Ферритная Нержавеющая Сталь

 

Ферритная Нержавеющая Сталь

 

Ферритная нержавеющая сталь – это нержавеющая сталь с ферритной структурой в качестве основной структуры при использовании. К распространенным примерам относятся марки 405, 430 и др.

 

Ее стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением превосходит стойкость аустенитной нержавеющей стали; она обладает сильным магнитным полем при комнатной температуре; не закаляется термической обработкой и обладает отличной холодной обработкой.

 

Благодаря стабильному наличию ферритной фазы закалка не упрочняет ферритную нержавеющую сталь. В отожженном состоянии она обладает наивысшей пластичностью и коррозионной стойкостью. Она магнитна при комнатной температуре.

 

Ферритная сталь обладает высокой теплопроводностью, малым коэффициентом расширения, хорошей стойкостью к окислению и отличной стойкостью к коррозии под напряжением. Она в основном используется для изготовления деталей, устойчивых к атмосферной коррозии, воздействию водяного пара, воды и окислительной кислотной коррозии.

 

  • Однако феррит обладает недостатками: низкой пластичностью, значительно сниженной пластичностью и коррозионной стойкостью после сварки, что ограничивает ее применение.

 

  • Обрабатываемость: Сталь легко обрабатывается штамповкой, но её пластичность ниже, чем у аустенитной стали. Обрабатываемость выше, чем у аустенитной стали.

 

  • Сварка: Основная сложность заключается в росте зерна и охрупчивании зоны термического влияния. Предпочтительны методы сварки с низким тепловложением. Для предотвращения роста зерна обычно используют стали марок 439 и 444. После сварки термическая обработка обычно не проводится, а в процессе сварки необходимо тщательно удалять примеси.

 

В основном она используется для внутренней отделки зданий, изготовления деталей мазутных горелок, бытовой техники и деталей бытовой техники.

 

Мартенситная Нержавеющая Сталь

 

Мартенситная Нержавеющая Сталь

 

Мартенситная нержавеющая сталь относится к стали с мартенситной структурой, например, 403, 416, 420, 440 и т.д.

 

Основной характеристикой мартенситной нержавеющей стали является её высокая магнитная проницаемость при комнатной температуре. Её коррозионная стойкость не очень высокая, но прочность высокая, что позволяет использовать её в качестве высокопрочной конструкционной стали.

 

Она имеет сильную тенденцию к закалке и склонна к образованию холодных трещин. В области нагрева сварного шва выше 1150 °C размер зерна значительно увеличивается. Слишком быстрое или слишком медленное охлаждение может привести к охрупчиванию шва, а при температуре 475 °C – к охрупчиванию. Склонность к межкристаллитной коррозии низкая. 30Cr13, 40Cr13, 40Cr17Mo и 95Cr18 имеют более сильную тенденцию к закалке и, как правило, не свариваются.

 

Мартенситная нержавеющая сталь имеет чёткую точку фазового перехода и может быть упрочнена закалкой. Она также отличается высоким содержанием хрома и хорошей прокаливаемостью. Её твёрдость, прочность и вязкость можно регулировать в широком диапазоне отпуском.

 

Высокоуглеродистая мартенситная нержавеющая сталь обладает высокой твёрдостью, поэтому её можно использовать как конструкционную, так и инструментальную сталь.

 

  • Обработка: Обычно поставляется в отожжённом состоянии для механической обработки и формовки. Конечные свойства достигаются после закалки и отпуска. Механическая обработка в отожжённом состоянии удовлетворительна. После закалки механическая обработка весьма затруднена.

 

  • Сварка: Сварка затруднена, поскольку зона термического влияния очень склонна к образованию закалочных трещин. Для снятия напряжений и восстановления пластичности в зоне термического влияния при сварке требуются предварительный и последующий нагрев, строгий контроль промежуточных температур и последующий высокотемпературный отпуск. Для сварки требуются специальные ферритно-мартенситные или аустенитные присадочные материалы. Риск образования холодных трещин высок.

 

Мартенсит обычно используется для изготовления валов, поршневых штоков, насосов, клапанов и других деталей, требующих высоких механических свойств, высокой прокаливаемости и стойкости к коррозии азотной кислотой и органическими кислотами, а также пружин и крепёжных деталей.

 

Дуплексная Нержавеющая Сталь

 

Дуплексная Нержавеющая Сталь

 

Дуплексная нержавеющая сталь – это нержавеющая сталь, в которой феррит и аустенит составляют около 50%, а содержание менее активной фазы обычно должно достигать не менее 30%. Эта сталь обладает характеристиками как аустенитной, так и ферритной нержавеющей стали. Примером может служить марка 2205.

 

По сравнению с ферритной, дуплексная сталь обладает более высокой пластичностью и вязкостью, отсутствием хрупкости при комнатной температуре, значительно улучшенной стойкостью к межкристаллитной коррозии и свариваемостью, сохраняя при этом хрупкость при температуре 475 °C и высокую теплопроводность ферритной нержавеющей стали, а также обладает свойствами сверхпластичности.

 

По сравнению с аустенитной нержавеющей сталью она обладает высокой прочностью и значительно улучшенной стойкостью к межкристаллитной коррозии и хлоридной коррозии под напряжением.

 

Дуплексная нержавеющая сталь, содержащая молибден, обладает хорошей стойкостью к хлоридной коррозии под напряжением при низких напряжениях.

 

Хорошая стойкость к коррозионной усталости и износу. При использовании в условиях определённых коррозионных сред она подходит для изготовления энергетического оборудования, такого как насосы и клапаны.

 

Хорошие комплексные механические свойства. Обладает повышенной прочностью и усталостной прочностью.

 

Хорошая свариваемость, низкая склонность к термическому растрескиванию, как правило, не требует предварительного подогрева перед сваркой и термообработки после сварки.

 

По сравнению с аустенитной нержавеющей сталью, обладает высокой теплопроводностью и низким коэффициентом линейного расширения, подходит для футеровки оборудования и производства композитных пластин. Она также подходит для изготовления сердцевины теплообменников, а её эффективность теплопередачи выше, чем у аустенитной нержавеющей стали.

 

Не подходит для работы при температуре выше 300 °C.

 

  • Обработка: Высокая прочность затрудняет холодную штамповку. Горячая обработка возможна. Благодаря своей прочности, мартенситные стали сложнее резать, чем аустенитные, но мартенситные стали лучше подходят для закаленного состояния.

 

  • Сварка: Обычно используются методы контролируемого подвода тепла, такие как сварка TIG и сварка под флюсом (SAW). Необходимо использовать дуплексную или супердуплексную проволоку. Быстрое охлаждение до критической температуры 1200–800 °C минимизирует риск образования интерметаллических соединений. Крупногабаритные или ответственные детали требуют обработки на твердый раствор после сварки.

 

Дуплексная нержавеющая сталь может использоваться для изготовления теплообменников, холодных душей и устройств, устойчивых к морской воде, высоким температурам и концентрированной азотной кислоте, в нефтеперерабатывающей, химической, химической промышленности, производстве удобрений, бумаги и нефтяной промышленности.

 

Дисперсионно-твердеющая Нержавеющая Сталь

 

Дисперсионно-твердеющая Нержавеющая Сталь

 

Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь – это нержавеющая сталь с аустенитной или мартенситной структурой, упрочняемая методом дисперсионного твердения. Примеры: 630, 660 и т.д.

 

Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь сочетает в себе характеристики этих типов стали, коррозионную стойкость аустенитной нержавеющей стали и высокую прочность мартенситной нержавеющей стали.

 

Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь обладает высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью. Её коррозионная стойкость зависит не только от химического состава, но и от термической обработки, особенно от температуры старения.

 

Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь – это высокопрочная нержавеющая сталь, и при промышленном применении особое внимание следует уделять водородному растрескиванию и коррозионному растрескиванию под напряжением.

 

  • Обработка: Обычно поставляется в состоянии «обработанной на твердый раствор» – относительно мягкой и пластичной, подходящей для обработки и формовки. После формовки проводится старение для достижения максимальной прочности. Резка в состоянии, обработанном на твердый раствор, обычно даёт удовлетворительные результаты.

 

  • Сварка: Сварка возможна, но требуются специальные методы. Сварка обычно выполняется в состоянии, обработанном на твердый раствор. Зона термического влияния переходит в мартенситное состояние и теряет способность к старению. Используйте специальные присадочные материалы, которые не затвердевают при старении, но обеспечивают пластичность сварных швов. Рекомендуется сварка с низким тепловложением.

 

Широко применяется в деталях, требующих как высокой прочности, так и высокой коррозионной и окислительной стойкости, таких как валы турбин низкого давления, направляющие лопатки, рабочие лопатки, рамы вентиляторов, детали камер сгорания авиационных двигателей, а также в нефтехимической промышленности, судостроении, ядерных реакторах, паровых турбинах, высокопрочных поковках, деталях клапанов систем высокого давления и т. д.

 

Заключение

 

Каждый типы нержавеющей стали сочетанием механических свойств, коррозионной стойкости, магнитных характеристик и технологичности. Наш завод, обладая глубокими знаниями в области металлургии нержавеющих сталей и строгим контролем качества на всех этапах производства – от выбора сырья до финишной обработки – гарантирует поставку продукции, точно соответствующей требованиям стандартов (ASTM, EN, ISO, ГОСТ) и спецификациям заказчика.

 

Пожалуйста, оставьте нам сообщение