Нержавіючі сталі мають багато різновидів, які зазвичай класифікуються на основі їх хімічного складу, мікроструктури та застосування. За основними легуючими елементами нержавіючі сталі можна класифікувати як Cr (хромосодержащая сталь), CrMo (хромо-молібденова сталь), CrNi (хромо-нікелева сталь), CrNiMn (хромо-нікель-марганцева сталь або сталь з високим-марганцевим вмістом) і CrMnN (хром-марганцева-азотна сталь). Залежно від мікроструктури після термічної обробки їх можна розділити на п’ять основних категорій: феритна нержавіюча сталь, мартенситна нержавіюча сталь, аустенітна нержавіюча сталь, аустенітна-феритна дуплексна нержавіюча сталь і нержавіюча сталь-дисперсійного зміцнення.
Аустенітна нержавіюча сталь
Аустенітну нержавіючу сталь розроблено на основі сталі 18-8 CrNi. Щоб підвищити корозійну стійкість, до сталі 18-8 часто додають ферит-утворюючі елементи, такі як Ti, Nb, Mo та Si, одночасно збільшуючи вміст Cr і знижуючи вміст C. Його загальна корозійна стійкість в основному визначається вмістом цих легуючих елементів, Cr, Ni, Mo і Si. В окисних середовищах або середовищах, що містять окислювачі, ефект пасивації забезпечує чудову стійкість до корозії в таких середовищах, як азотна кислота, що робить його широко використовуваним у хімічному обладнанні для виробництва азотної кислоти. Однак у середовищах із сильним окисненням (таких як азотна кислота з високою-концентрацією,-температурою або азотна кислота з додаванням окислювачів) потенціал має тенденцію зміщуватися до зони над{19}}пасивації, прискорюючи корозію. Як правило, сталі стійкі лише до розведеної або середньої концентрації азотної кислоти, а не до концентрованої азотної кислоти. Однак сталі, що містять певні елементи (такі як Si) (наприклад, 0Cr20Ni24Si4Ti з моєї країни, NAR-SN1 з Японії та 00Cr8Ni20Si6 з Радянського Союзу), стійкі до концентрованої азотної кислоти. Для стійкості до розведеної сірчаної кислоти додавання Mo, Cu та Si може зменшити швидкість корозії. Сталі, такі як 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti, виявляють гарну стійкість до сірчаної кислоти, тоді як суворі умови, такі як гаряча сірчана кислота, потребують сплавів Ni (наприклад, Ni70Mo27V). Стійкість до корозії в лужних розчинах чудова, і вона зростає зі збільшенням вмісту Ni.
Під час термічної обробки або зварювання карбідні фази легко осідають на границях зерен, що спричиняє міжкристалітну корозію. 18-8 сталь типу часто обробляють розчином (гартують) при 900-1100 градусів, щоб перетворити структуру на одно-фазний аустеніт і підвищити стійкість до міжкристалітної корозії. Цього також можна уникнути, обмеживши вміст С (менше або дорівнюючи 0,03%), додавши сильні карбідо-утворюючі елементи, такі як Ti/Nb, і стабілізувавши приблизно при 900 градусах. Однак він чутливий до SCC. До середовищ, які викликають SCC, належать водні розчини хлоридів із високою-концентрацією вище 80 градусів, розчини сульфідів (політіонова кислота, розчини H₂S), гарячі концентровані луги, вода під високим тиском 150-350-градусів тощо; точкова та щілинна корозія також схильні до виникнення у хлорид-водних розчинах. Інгібування осадження карбіду, зменшення сульфідних включень і підвищення чистоти можуть зменшити цю проблему. Такі легуючі елементи, як Cr, Mo та N, можуть покращити стійкість до точкової корозії, а Si та Ni також відіграють певну роль. Феритна нержавіюча сталь Феритна нержавіюча сталь відноситься до хромистої нержавіючої сталі з феритовою структурою при кімнатній температурі. За вмістом Cr він поділяється на тип Cr13, тип Cr16-19 і тип Cr25-28. Зі збільшенням вмісту Cr підвищується стійкість до корозії та стійкість до окислення окисної кислоти; в окисних середовищах, таких як азотна кислота, корозійна стійкість подібна до аустенітної нержавіючої сталі Cr-Ni з таким же вмістом Cr, але поступається останній у відновних середовищах. Незважаючи на те, що феритна сталь із високим вмістом -Cr має високу межу текучості, високу теплопровідність і низьку вартість, вона є крихкою (укрупнення зерна в зоні-термічного впливу після зварювання робить її крихкішою), має низьку стійкість до точкової корекції та чутлива до надрізів. Сфера його застосування вужча, ніж аустенітної нержавіючої сталі Cr-Ni. [2] Його міжкристалічна корозія виникає внаслідок розкладання перенасиченого твердого розчину, а осадження Cr-вмісних сполук C і N на границях зерен призводить до виснаження Cr в околицях. Феритна нержавіюча сталь звичайної чистоти має вищу схильність до міжкристалітної корозії через швидке випадання вуглецю Cr і нітридів. Це може відбуватися не тільки в сильних корозійних середовищах, але і в слабких середовищах (таких як водопровідна вода). Покращення можна досягти шляхом збільшення вмісту Cr, зменшення співвідношення C/N, додавання стабілізуючих елементів, таких як Ti/Nb, або виконання помірного відпалу при 700-800 градусах. Стійкість до хлориду SCC є кращою, ніж у аустенітної нержавіючої сталі (площини кубічної гратки з центром тіла легко ковзають, утворюючи мережеві дислокації, які менш імовірно утворюють лінійні канавки). Однак SCC все ще може виникати через міжкристалітну корозію та ямкову корозію, яким можна запобігти додаванням Ti та Nb. Феритну нержавіючу сталь високого ступеня чистоти, стійку до точкової корекції, можна отримати шляхом додавання Мо та рафінування для зменшення домішок, таких як співвідношення C/N і неметалічних включень.
Мартенситна нержавіюча сталь
Мартенситна нержавіюча сталь — це хромиста нержавіюча сталь з мартенситною структурою при кімнатній температурі. Він містить високі рівні Cr (wCr=13%-18%) і C (wC=0.1%-0,9%). Типові марки включають 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 і 95Cr18. При звичайних температурах гарту він утворює чистий аустеніт, який при охолодженні перетворюється на мартенсит. Збільшення вмісту вуглецю підвищує міцність, твердість і зносостійкість, але знижує стійкість до корозії. Його часто використовують у виробництві приладів і вимірювальних інструментів з високими механічними властивостями і певним ступенем стійкості до корозії.
Сталь Cr13 демонструє чудову загальну корозійну стійкість у слабо корозійних середовищах, таких як повітря та слабкі розчини органічних кислот/солей. Його стійкість до корозії пов'язана з його мікроструктурою; після загартування стійкість до корозії залишається відповідною до різного вмісту вуглецю. Загартування нижче 450 градусів мало впливає на стійкість до корозії. Однак високо{5}}температурний відпуск призводить до утворення твердого розчину, збідненого Cr- через утворення карбідів Cr, що знижує стійкість до корозії. Загартування при 700-750 градусів підвищує корозійну стійкість за рахунок зменшення градієнта концентрації Cr у фериті. У відпаленому стані збільшення вмісту вуглецю в сталі ще більше виснажує феритову фазу, знижуючи стійкість до корозії. Щоб покращити продуктивність, часто додають такі елементи, як Ni, Mo, V, Co, Si та Cu. Збільшення вмісту Cr також може підвищити стійкість до корозії, але вміст C має бути відповідно збільшений для досягнення мартенситної структури. Заміна C на Ni має подібний ефект. 14Cr17Ni2 — це мартенситна сталь із чудовою стійкістю до корозії.
Дуплексні нержавіючі сталі
Розроблені для поєднання різних мікроструктур і властивостей, ці марки включають мартенситну-феритодуплексну та аустенітно-феритодуплексну нержавіючу сталь. Представницький сорт мартенситного-фериту, 12Cr13, забезпечує стійкість до корозії, подібну до стійкості мартенситної нержавіючої сталі, але з меншою твердістю, вищою пластичністю та кращою зварюваністю. Аустенітні -феритові нержавіючі сталі, включаючи Cr18, Cr21 і Cr25, характеризуються високою міцністю (σ₀.₂ приблизно вдвічі перевищує аустенітну нержавіючу сталь), низьким коефіцієнтом розширення, високою теплопровідністю, чудовою стійкістю до міжкристалічної корозії, корозії під напругою/корозійної втоми та точкової/щілинної корозії, а також низький вміст Ni та низька вартість призвели до швидкого розвитку. Окрім дуплексної нержавіючої сталі, у складнофазній нержавіючій сталі також є тип нержавіючої сталі з дисперсійним-твердінням. Його основна мета полягає в тому, щоб створити фазу дискретного-твердіння в мартенситній або аустенітній структурі шляхом відповідного додавання легуючих елементів і термічної обробки, що призводить до над-високо{17}}нержавіючої сталі.
Пластина та стрічка з нержавіючої сталі для обладнання, що працює під тиском
Нержавіюча сталь, спеціально розроблена для посудин під тиском, має чіткі вимоги до класифікації та позначення, розмірів, форми, допусків, технічних вимог, методів випробувань, правил перевірки, пакування, маркування та сертифікації якості продукції. Загальні марки включають 06Cr19Ni10 і 022Cr17Ni12Mo2 з цифровими кодами, такими як S30408 і S31603. Він в основному використовується в санітарно-технічному обладнанні, такому як харчова промисловість і фармацевтичне обладнання.
