Нержавеющие стали — эту группу коррозиестойких сталей объединяет общая черта — содержание минимум 10.5 % хрома. Также могут присутствовать другие легирующие элементы — Никель, Молибден, Титан, Ниобий и др., так же определяющие свойства стали. Механические свойства и поведение в обслуживании различных типов зависят в первую очередь от их состава. Правильный выбор марки — гарантирует длительный и успешный срок службы стали. Постоянное увеличение использования нержавеющей стали во многих отраслях промышленности связано с ее выдающимися качествами: превосходного сопротивления коррозии, высокой прочности, хорошей свариваемости и легкости при холодной формовке.
Cотношения между Ni и Cr для различных типов нержавеющих сталей. [PH steels -дисперсионно-упрочненные (закаленные) стали]
Есть пять основных категорий нержавеющей стали, основанных на их микроструктурах — Аустенитные (Austenitic), Ферритные (Ferritic), Дуплексные, Мартенситные (Martensitic), Жаропрочные — (Рис). Сорта Аустенические — не магнитные и в дополнение к хрому, обычно на уровне на 18 %, содержат никель, который увеличивает сопротивление коррозии. Аустенитные нержавеющие стали — наиболее широко используемая группа нержавеющих сталей. С повышенным содержанием хрома, 20 % — 25 % и никеля, 10 % — 20 %, аустенитные нержавеющие стали — лучше сопротивляются окислению при высоких температурах и могут использоваться в частях печей, топках, муфельных печах: они называются жаропрочными сталями. Ферритные сорта -магнитные, имеют низкое углеродистое содержание и Хром как главный элемент, обычно на и уровне 13 % — 17 %. Дуплексные нержавеющие стали имеют смешанную, ферритно/аустенитную структуру. Содержание хрома изменяется от 18 % до 28 % и никеля от 4.5 % до 8 %. Дуплексные сорта находят свое применение в средах, где высокое содержание хлорида. Мартенситные сорта магнитные, содержат обычно 12 % хрома и умеренный уровень углерода. Они — упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят поэтому применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Упрочненные стали (Рис. 2) имеют содержание хрома обычно в 17 % с дополнениями никеля, меди и ниобия. Поскольку эти стали могут быть укреплены и хорошо сопротивляются процессу старения, они идеальны для шахтных насосов, шпинделей клапанов и космических компонентов.
Аустенитные и ферритные сорта составляют приблизительно 95 % среди используемых нержавеющих сталей.
AISI 304
Аустенитная, с низким содержанием углерода. Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллитной коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электрополировке. Является наиболее универсальной и широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Используется в установках для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической и бумажной промышленности.
AISI 310
Сталь тугоплавкая аустенитная жаростойкая. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100°С и до 1000°С в восстанавливающей среде, но в любом случае в атмосфере содержащей менее 2 гр. серы (S) на 1 м3.
AISI 310S
Является низкоуглеродистой версией AISI 310 и предлагается для использования в условиях, где возможна коррозия высокотемпературными газами или конденсатами. Используется в установках для термической обработки и при гидрогенизации, а также теплообменниках для печей; изготовлении дверей, штифтов, кронштейнов, деталей установок для конверсии метана, газопроводов, камер сгорания. Может применяться как материал для нагревательных элементов в производстве подогревателей воздуха. А также, как материал для конвейерных лент в транспортерах печей, отводных трубах газовых турбин и моторов.
AISI 316
Улучшенная версия AISI 304 (с добавлением молибдена), что делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден. Молибден (Mo) делает сталь более защищенной от питтинговой коррозии в хлористой среде, морской воде и парах уксусной кислоты.
AISI 316L
Сталь аналогичная AISI 316 с очень низким содержанием углерода. Особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллитной коррозии, применяется в температурных режимах до 450°С.
AISI 316 и 316L используются для химического оборудования, инструментов, вступающих в контакт с морской водой и атмосферой, при изготовлении оборудования для проявления фотопленок, в установках для переработки пищи, емкостях для отработанных масел.
AISI 316Ti
Наличие титана (Ti), в пять раз превышающее содержание углерода, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов.
AISI 321
Хромоникелевая сталь с добавкой титана (Ti), особенно рекомендуется в изготовлении сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С. Устойчива к коррозии. Применяется в оборудовании для нефтеперерабатывающей промышленности, химическом оборудовании и оборудовании, устойчивом к высоким температурам. Также применяется для изготовления сварного оборудования в разных отраслях промышленности (трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, реторты, патрубки и коллекторы выхлопных систем).
AISI 430
Наиболее широко применяемые ферритные хромистые стали. Имеют хорошие прочностные и механические характеристики, что обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода; хорошо деформируются, используются в процессах вытяжки и штамповки. В отличие от аустенитных никельсодержащих сталей, низкоуглеродистые хромистые ферритные стали устойчивы к процессам коррозии в различных серосодержащих средах. Поэтому изделия из стали AISI 430 могут быть использованы в системах для перекачивания газа, нефти и чистых нефтепродуктов. Конструкции из AISI 430 меньше изменяют размеры при колебаниях температур.
Благодаря низкому коэффициенту термического расширения, сталь оптимальна для изделий, испытывающих перепады температур, а высокая теплопроводность определяет преимущества использования этой стали в системах теплообмена. Обладая сравнительно низкой тепловой инерцией (удельной теплоемкостью), сталь AISI 430, при меньших энергозатратах, быстрее прогревается и охлаждается, что позволяет избежать возможного перегрева в процессе приготовления пищевых продуктов.