Нержавейка – углеродистая сталь, химический состав и свойства сплавов из этой категории

Нержавеющая сталь в жизни человечества играет важную роль. Её можно встретить практически повсеместно. Разработка этого материала позволила сделать важный рывок не только в металлургии, но и во многих сферах. Современную жизнь без нержавеющей стали представить практически невозможно.

В чем состоит уникальность нержавеющих сталей

В 1913 году металлург Гарри Бреарли стал автором изобретения нержавеющей стали. Это открытие двинуло вперёд всю промышленность и другие отрасли промышленности. Наделить таким важным качеством сталь, получилось при помощи добавления хрома.

Именно этот элемент придаёт сплаву нержавеющие свойства. Для достижения хорошего сопротивления коррозии необходимо его содержание не менее 10,5 %. Хром придаёт металлу следующие характеристики:

• простота в обработке методом холодной деформации;
• довольно привлекательный внешний вид изделий из нержавеющей стали;
• высокая прочность;
• высочайшая способность сопротивлению коррозии;
• достаточно хорошая свариваемость;
• длительный срок эксплуатации, без потери первоначальных характеристик.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Нержавеющая сталь содержит в своём составе хром и железо. Они дополнят друг друга, что придаёт сплаву такие уникальные характеристики.

Это становится надёжным препятствием для образования коррозии. Для улучшения характеристик стали в неё добавляют легирующие элементы: титан, ниобий, никель, кобальт, молибден и другие. Благодаря этим добавкам в определённых пропорциях, получаются стали различных характеристик.

Соответственно и назначение различных сплавов будет отличаться. Человек уже привык к нержавеющей стали, и даже представить себе не может, как бы жилось без этого изобретения. Присутствие углерода способствует увеличению твёрдости и прочности металла.

Нержавейка используется во многих отраслях и производствах. Её применяют, где необходима эксплуатация деталей во влажной среде и постоянного воздействия агрессивных сред. Очень много изделий делается для бытового применения.

Химический состав

В зависимости от состава нержавейка делится на несколько типов. Самым популярным считается группа А2. Она содержит в себе основные элементы в следующих пропорциях: никель 10%, хром 18% и углерод 0,05%. Понятно, что основой является железо.

Зачастую сплавы этой группы имеют в составе молибден. Благодаря этому, сплав устойчив к воздействию кислоты и его порой называют «кислостойким». Этот тип металла хорошо поддаётся сварке. Его часто используют в промышленности.

Особое внимание придаётся сталям использующихся в пищевой промышленности. Они не должны содержать вредных примесей, которые могут повлиять на вкусовые качества продуктов. Классическая нержавейка имеет в составе около 13% хрома.

Для работы в агрессивных и кислотных средах, сплаву потребуется хрома чуть более 17%. Высокоустойчивые сплавы могут противостоять азотной кислоте в 50% насыщенности. Для противостоянию более сильных кислот, добавляют процент никеля и других компонентов.

Физические свойства

Нержавеющая сталь приобрела популярность, не только из-за коррозийной устойчивости, но и благодаря своим физическим свойствам. От количества и типа примесей в составе сплава, зависят его физические показатели. Такие свойства следует выделить отдельно:

1. Изделия изготовленные из нержавеющей стали имеют высокую прочность. Хорошая переносимость физических нагрузок, позволяет вещам не терять начальную форму.
2. Сталь не подвержена влиянию внешних агрессивных сред. Это позволяет долгое время сохранять эксплуатационные свойства изделиям.
3. Даже открытый огонь не навредит материалу. Нержавейка устойчива к высоким температурам. Она не повлияет на форму, размеры и свойства изделия.
4. Материал широко используется в пищевой промышленности. Потому что, не содержит вредных примесей. Сталь считается экологичной.
5. Самым главным свойством сплава считается противостояние возникновения ржавчины. Также на него не влияют кислоты и щёлочи.
6. Сталь имеет прекрасный внешний вид. Если наполировать поверхность изделия, оно будет иметь красивый, блестящий вид.
7. Сплав легко поддаётся обработке. Изделия из него можно сделать любого вида и размера.

Цели использования определяют физические свойства металла. Сегодня металлургическая промышленность продвинулась очень далеко. И для различных целей можно изготовить специальный сплав, с необходимыми характеристиками.

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Перечень и количество добавок влияют на коррозийные свойства стали. Также огромное влияние имеет содержание углерода. По структуре нержавеющая сталь делится на несколько типов. В разных странах деление немного отличается, но общий принцип сохраняется.

Область применения нержавеющих сталей

С момента разработки нержавеющей стали её применяли в высокотехнологичном производстве. Но сегодня сплав находит применение повсеместно и прочно закрепился в нашей жизни. Рассмотрим некоторые отрасли:

1. Сталь используется в химической промышленности и сопровождается использованием в агрессивных веществах. Зачастую требуется специальное оборудование. Для изготовления которого применяют аустенитные сплавы. Из них изготавливают производственные ёмкости, трубы и различные сосуды. Сталь подвергается воздействию химикатов и не теряет своих эксплуатационных свойств.
2. Металл широко применяется в машиностроении. Его используют для изготовления автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. В основном применяются ферритные и аустенитные сплавы.
3. Практически всё оборудование в целлюлозно-бумажной отрасли изготавливается из нержавеющей стали.
4. В энергетической промышленности используются только высокопрочные материалы. Особую роль играют прочность и надёжность рабочих узлов.
5. Сталь активно применяется в пищевой промышленности. К сплаву выдвигаются повышенные требования, при перевозке и хранению продуктов питания. С этой целью используют только стекло, пластик и нержавейку. Это обеспечивает повышенный уровень гигиены.
6. Сталь произведённая по специальным требованиям используется в авиационно-космической сфере. Её применяют для постройки самолётов, ракет и космических кораблей.
7. Высокий спрос сталь показывает в строительстве и дизайне. Детал из нержавейки не поддаются царапинам и при должной обработке выглядят довольно привлекательно.

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Маркировка нержавеющих сталей производится буквами цифрами. В сотых долях процента количество углерода, обозначают первые цифры в начале маркировки. Следующие далее буквы обозначают легирующие элементы. За ними могут идти цифры, которые равны процентному содержанию легирующего вещества в округлённом значении.

Если процентное содержание находится в пределах 1-1,5, то его значение не указывается. В российской маркировке для условного обозначения используется русский алфавит. Нормативная документация может включать в себя следующие символы:

Марки жаростойких и жаропрочных нержавеющих сталей

Свойство металла противостоять газовой коррозии при высоких температурах в нагруженном или малонагруженном состоянии называется – окалиностойкость или жаропрочность. В состав нержавеющих сталей для этих характеристик вводят хром, никель и алюминий.

При взаимодействии с кислородом эти элементы создают повышающую устойчивость стали к температуре выше +550 градусов. Стали которые функционируют при высоких температурах и не склонны к ползучести называют – жаропрочными.

Ниже представлена таблица областей применения жаропрочных сталей:

Нержавеющие стали для пищевой индустрии

Нержавеющие стали незаменимы в отросли пищевой промышленности. Из неё производят различное оборудование, инструменты и посуду, которые предназначаются для контакта с пищевыми продуктами. Преимущества нержавеющих сталей в этой отрасли:

• главной характеристикой является сопротивление различным видам коррозии. В каждом конкретном случае подбираются определённые марки стали. Которые устойчивы к средам с которыми они будут соприкасаться. Это солёная вода, кислые, щелочные и хлористые растворы;
• различные виды обработки стали позволяют ей получить поверхность без пор и трещин, куда могут проникнуть грязь и патогенные микроорганизмы. Таких свойств добиваются шлифованием и полировкой до зеркального блеска. Так сталь становится соответствующей санитарно-гигиеническим нормам;
• нержавеющая сталь хорошо поддаётся обработке. Её можно сварить, разрезать, обрабатывать на токарных, фрезерных и сверлильных станках;
• благодаря хорошим механическим характеристикам из сплава можно изготавливать конструкции меньшей толщины и массы без потери качественных свойств. Стали из группы аустенитных хорошо ведут себя при низких температурах, что нельзя сказать про металлы общего назначения;
• продукцию из нержавейки можно отполировать или сатинировать, что позволяет добиться прекрасного эстетического вида.

Сатинирование – надёжная обработка сталей

Процесс при котором поверхность стали становится идеально гладкой и с характерным блеском называется – сатинирование. Он применяется для изготовления технологичного оборудования и для элементов декора. После процесса поверхность становится идеально гладкая и практически глянцевая.

Суть процесса

В переводе с французского, сатин означает – атлас. После процедуры  на поверхности металла отсутствуют какие-либо шероховатости. Она напоминает гладкий атлас. После обычной полировки сталь быстро теряет эту характеристику.

Сатинирование отличается от обычной полировки тем, что после процедуры мелкие царапины не видны и сталь становится устойчивой к факторам окружающей среды.

Инструменты и приспособления

Чтобы получилось сатинирование, необходимо провести шлифовку и полировку изделия. Это можно сделать вручную или с помощью специального оборудования. В первом случае понадобится шлифок и шлифовальные листы.

А во втором лучше использовать пневматический напильник. Понадобятся шлифовальные ленты и машинка барабанного вида. На предприятиях производят сатинирование специальными агрегатами.

Механизм обработки

Процесс сатинирования можно условно разделить на два вида: устранение шероховатостей и наведение блеска. Для это следует действовать по инструкции:

1. Если имеются сварные швы, их необходимо удалить. Здесь применяются круги с большим зерном. Добейтесь получения ровной и гладкой поверхности.
2. Далее следует убрать шероховатость обрабатываемого участка. Для этого применяются круги с меньшим зерном. Эта обработка поможет дальнейшему процессу.
3. Для получения ровного стыка деталей используется жёсткий барабан с шлифовальной насадкой. Так производится направленная шлифовка.
4. Заключительным шагом будет использоваться полировочный круг. Он сгладит дефекты предыдущих шагов и поверхность должна приобрести равномерный блеск.

Где применяется сатинирование

Предметы обработанные сатинированием выглядят стильно. Элегантно и дорого. За ними не требуется специального ухода. Такой способ полировки подходит для следующих предметов:

• мебельные элементы;
• сантехника;
• лестницы, перила и перегородки;
• предметы интерьера и светильники;
• посуда и столовые принадлежности;
• детали для технологического оборудования.

Понятно, что список не полный, перечислять можно до бесконечности. Обработанная сталь прекрасно смотрится с деревом, текстилем и прочими материалами.

Как определить нержавейку

Из нержавеющей стали производят ножи, посуду, элементы станков и автомобилей. Также изготавливают промышленное оборудование в химической и нефтяной отрасли. Лом нержавейки стоит немало, но нужно уметь правильно определять сталь.

Металлы и сплавы, которые часто путают

Серебристого цвета сплав из железа и хрома подходит для производства различных вещей. Кухонная утварь, медицинские инструменты, подшипники, режущие элементы, выполняются из этих сплавов. Но их могут изготавливать и из других сталей:

• белый сплав меди с содержанием цинка более 25%, называется никелированная латунь;
• серебристо-белый металл из сплава меди с никелем – мельхиор;
• сплав с содержанием не менее 25% никеля – белая медь.

Полированный алюминий, нихром, нейзильбер и другие сплавы, которые могут блестеть также как и легированная сталь. Несмотря на сходный состав и высокое содержание никеля в пункте сбора металлолома их легко отличат от нержавейки и стоимость сырья будет другой.

Анализ с помощью магнита

Если необходимо определить нержавеющую сталь в домашних условиях, то можно прибегнуть к помощи магнита. В основном сплав не магнитится. Но такой метод может быть не совсем точным, ведь мартенситные и ферритные сплавы имеют магнитные свойства.

С помощью магнита можно определить только аустенитные и аустенитно-ферритные сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Из них производят посуду, сантехнику, холодильное оборудование, тару для пищевых жидкостей. Точность проверки магнитом не очень высока, но так можно выяснить разновидность стали.

Определяем пищевую нержавейку

На магнит не реагируют сплавы с низким содержанием углерода и большим составом никеля. Нержавеющая сталь с высоким содержанием углерода, более 0,9% магнитится, но она запрещена к применению в пищевой индустрии.

Для определения пищевой нержавейки используют несильные кислоты: лимонную, винную и уксусную. Такие сплавы содержат больше легирующих добавок, поэтому их поверхностная плёнка толще. Под воздействие перечисленных кислот нержавейка может покрыться патиной, что указывает на непищевое предназначение.

Проверка стали искрой

Такой способ применяется довольно широко, им не брезгуют даже профессионалы. Определить марку стали можно по следующим признакам:

Для проведения теста понадобится угловая шлифовальная машинка, проще – болгарка. Следует начать шлифовать поверхность стали и следить за реакцией. С помощью искр можно точно определить нержавейку.