Нержавека или лигированная сталь

В Википедии написано так:

Сталь не подвержаная коррозии - нержавейка

Коррозия – процесс, в ходе которого металл разрушается под негативным воздействием окружающей среды. Механизм протекания таких процессов позволил разделить их на химическую, электрохимическую коррозию, а также возникающую под воздействием электролитов (кислот, щёлочей, солей, почвы, повышенной влажности и т.д.), неэлектролитов (нефти) и газов. Основной легирующий элемент, содержащийся в нержавеющей стали, определяющий её коррозионную стойкость – это хром. Чем больше его содержится в металле, тем он более устойчив к вредным воздействиям.

Нержавеющие (устойчивые к коррозии) стали

Коррозионностойкими, или иначе говоря, нержавеющими сталями, называются устойчивые к электрохимической коррозии металлы с содержанием хрома выше 17%. Чтобы сделать сталь более устойчивой к коррозии, в неё вводят элементы, которые образуют на поверхности нерастворимые, очень плотные и тесно связанные с основанием плёнки окислов. Они препятствуют прямому контакту с внешней средой и повышают электрохимический потенциал стали в данной среде. Немалую роль в коррозийной стойкости стали играет состояние её поверхности. Коррозийная стойкость будет гораздо выше в том случае, если поверхность материала полирована и лишена точечных дефектов, нередко являющихся концентраторами разрушительных процессов. Для нержавеющей стали существует аббревиатура «МКК» – межкристаллитная коррозия. Это понятие описывает неравномерную (зерновую) структуру металла, из-за которой во время нагрева на границах зерён могут активно образовываться карбиды хрома (Cr23C6). Это приводит к тому, что основная структура зерна объединяется хромом ниже 12% порога.

Наиболее часто такому явлению подвержены закаливаемые нержавеющие стали, которые имеют слишком высокое процентное содержание углерода при пониженном содержании хрома (13%). В то же время закаливаемость стали позволяет достичь большей твердости материала в том случае, если процентное содержание углерода выше чем хрома, правда, при этом теряется пластичность. Но такие характеристики как твёрдость и способность закаливания могут быть не главными требованиями к нержавеющей стали. В этом случае содержание в составе углерода стараются снизить до минимума, чтобы уменьшить склонность металла к МКК. Снижения вероятности возникновения МКК также добиваются при помощи введения в состав материала сильных карбидообразующих элементов, примерами которых являются ниобий и титан. В этих случаях наблюдается образование карбидов типа NbC и TiC, в то время как хром сохраняется в твёрдом растворе, придавая тем самым стали антикоррозийные свойства. Дополнительное легирование молибденом применяется для придания ещё более высоких антикоррозионных свойств и стойкости стали к особо агрессивным средам.

Деление нержавеющих сталей на классы

Все нержавеющие стали по структуре можно разделить на три основных класса: мартенситные, ферритные и аустенитные нержавеющие стали. Существуют также смежные классы нержавеющих сталей, например, аустенитно-ферритные и так далее. Мартенситные и ферритные стали отличаются от аустенитных способностью к намагничиванию. Поэтому при помощи магнита можно лишь определить к какому из трёх классов относится нержавеющая сталь, но ни в коем случае не оценить её качество.

О легирующих элементах

Марганец и никель – два основных легирующих элемента, которые определяют аустенитную структуру стали. Помимо этого, данные элементы оказывают влияние и на некоторые механические свойства материала. Пример: сталь, имеющая в своём составе около 18% хрома и 9% никеля, обладает хорошей пластичностью и поддаётся глубокой вытяжке при штамповке. Правда, цена на никель в последнее время возросла, и вместо него используются более дешёвые заменители. Таким образом, появились экономно легированные стали с содержанием никеля около 4-5% и в качестве заменителя дорогого никеля - 8-10% марганца. Чтобы стабилизировать структуру этого типа стали, в её состав также вносят около 2% меди. В отличие от своего более дорогого аналога, экономно легированная сталь при глубокой вытяжке нередко даёт трещины: такая склонность к трещинообразованию – главный недостаток этого типа стали. Стоит отметить, что появление трещин можно зафиксировать как в процессе вытяжки, так и по прошествии некоторого времени. Но вероятность образования трещин зависит прежде всего от толщины стали – если лист тонкий, то вероятность появления таких проблем гораздо выше, чем при вытяжке толстого листа.

Хорошая свариваемость – преимущество сталей аустенитного класса. При механической полировке такие стали получают отличный зеркальный блеск. Они хорошо полируются при помощи электрохимической и электролитно-плазменной полировок: при этом повышенное содержание никеля даёт лучший результат.

Ферритные нержавеющие коррозионностойкие стали – это, прежде всего, безникелевый материал с высоким содержанием хрома (до 23%). Такие стали отличаются повышенной жёсткостью по сравнению с аустенитными, при этом совершенно могут не уступать им по коррозионной стойкости. Это происходит благодаря наличию в структуре ниобия или титана при пониженном % углерода. Хорошая свариваемость, способность к глубокой вытяжке, более низкая цена по сравнению с хромоникелевыми аустенитными сталями – главные преимущества этого класса. Но есть и заметный минус: ферритная сталь плохо поддаётся механической полировке. Метод ЭПП (электролитно-плазменная полировка) вполне подходит для этого класса, но из-за матовой поверхности идеального блеска добиться не удастся.

Мартенситный класс нержавеющих сталей представлен, по большей части, безникелевыми сталями с низким содержанием хрома (около 13%), но при этом с повышенным содержанием углерода (минимум - 0,2%Главное преимущество таких сталей – отличная способность к закаливанию, но из-за недостаточного содержания хрома такой материал склонен к МКК. Зато в закаленном состоянии твердость поверхности стали очень высока (HRC 45-65). Во избежание выгорания хрома, а также карбидообразования, закалка мартенситных сталей происходит в среде инертных газов. Дополнительное легирование титаном и молибденом нередко применятся для таких сталей с целью повышения коррозионной стойкости и снижения вероятности МКК. Для обработки мартенситных сталей применяется метод ковки и штамповки в незакаленном состоянии. После закалки используют механическую полировку. Мартенситная сталь малопригодна для полировки при помощи ЭПП из-за потери блеска и приобретения чёрного цвета в растворе электролита для хромоникелевой стали.

Во всём мире имеется лишь несколько систем стандартизации нержавеющих сталей. В странах СНГ (как было в СССР) – это система ГОСТ, в Америке – AISI, в Европе – EN, отдельно в Германии – DIN, в Японии – JIS.