Что такое коррозионностойкая сталь и в чем преимущества таких стальных листов. Коррозионностойкая сталь что это такое

Коррозионно-стойкая немагнитная износостойкая сталь. Коррозионностойкая сталь

Что такое коррозионностойкая сталь и в чем преимущества таких стальных листов

Коррозионностойкая сталь – это разновидность сплава, который способен противостоять всевозможной степени электрохимического варианта коррозийного процесса. Она может сопротивляться такой разновидности коррозии в связи с тем, что здесь имеется довольно плотная и весьма прочнейшая защитная пленка. Она препятствует возникновению непосредственного взаимодействия материала с самой агрессивной средой.

Коррозионностойкая сталь: что это такое?

Коррозионностойкие стали и сплавы – это специальный материал, обладающий защитной пленкой. Этого удается достичь за счет присутствия в них определенного вида веществ. Они увеличивают электрохимический потенциал. В современное время все разновидности такой стали можно разделить на отдельные группы, куда первоначально стоит отнести:

Хромоникелевые варианты.
Хромистую сталь.

Последний вариант представляется под видом сплава, где содержится до 27 процентов хрома. В ситуации, когда там имеется только 13 процентов этого элемента, тогда процентное содержание самого углевода может находиться в пределах 0,08-0,4%. Структура и основные характеристики сплава напрямую зависят именно от процентного содержания данных элементов. С учетом структуры отличаются и наиболее разнообразные классы. Нержавеющие листы со слишком низким показателем содержания углевода характеризуются присутствием следующих особенностей:

Отличные показатели пластичности.
Прекрасный уровень свариваемости.
Возможность легкой обработки давлением.

pellete.ru

Что такое коррозионностойкая сталь и в чем преимущества таких стальных листов

Коррозионностойкая сталь: что это такое?

Хромоникелевые варианты.

Хромистую сталь.

Отличные показатели пластичности.
Прекрасный уровень свариваемости.
Возможность легкой обработки давлением.

Под видом термической обработки сплава может выступать и такая процедура, как закалка в масле. В любой ситуации такой материал великолепно подходит для изготовления деталей, часто подвергающихся всевозможному варианту ударных нагрузок, а также воздействию со стороны слабоагрессивной среды. Изделия, производящиеся из малоуглеродистых металлов, способны в течение длительного периода времени функционировать даже при температурном режиме, находящем в районе 450 градусов. К примеру, сюда стоит отнести такие виды продукции, как турбины и лопатки. А при температуре до 550 градусов изделие будет работать в течение короткого периода времени.

Среднеуглеродистая сталь характеризуется присутствием следующих неоспоримых характеристик:

Отличные показатели твердости.
Высочайший уровень прочности.

Термическая обработка подобной разновидности материала основывается на осуществлении такой процедуры, как закалка в масле. Она производится при температуре до 1050 градусов и применяется для производства пружин, хирургического инструмента, а также карбюраторных игл.

Высокохромистая разновидность стали характеризуется наличием высочайшего уровня устойчивости к коррозии, если брать в сравнении с вариантом, где содержится всего 13 процентов хрома. Такая разновидность марки не подвергается термической обработке и чаще всего применяется под видом окалиностойкого варианта — подробнее узнать точные характеристики и выбрать подходящие листы стальные https://sortmet.ru/katalog/listovoj-prokat/.

Дополнительно в зависимости от собственной структуры нержавейку можно разделить и на следующие виды: аустенитно-мартенситные, аустенитные, а также аустенитно-ферритные.При этом сама структура в данной ситуации напрямую зависит от такого показателя, как содержание там хрома, никеля и остальных элементов. Состав, где присутствует до 10 процентов никеля, а содержание хрома находится на уровне 18 процентов, характеризуется присутствием следующих особенностей:

Высочайший уровень пластичности.
Устойчивость к коррозии даже в кислой среде.
Отличные показатели технологических характеристик.

Что еще необходимо знать о коррозионностойкой стали?

Сталь этого вида представляется в качестве металлического сплава, обладающего увеличенными показателями устойчивости к возникновению коррозии в разнообразных атмосферных, а также климатических условиях. Сюда стоит отнести не только щелочи и кислоты, но и пресную, а также соленую воду.

Существуют различные классы такой стали, при разделении которых учитываются структурные характеристики. Дополнительно детальную классификацию подобного рода принято считать конечной и условной структурой. Она получается за счет медленного охлаждения в результате сильнейшего нагрева металла. Вся процедура выполняется в пределах производственной площади.

Главным химическим элементом в данной ситуации выступает именно хром. Благодаря ему и достигается отличный уровень антикоррозийной устойчивости. Элемент этого вида сам обладает высочайшими показателями такой характеристики. За счет него возможно образование специальной защитной пленки. Она формируется непосредственно на самой поверхности материала, и считается главным вариантом обеспечения защиты. Другими словами, чем больше в сплаве окажется такого элемента, как хром, тем более высоким уровнем противодействия коррозии будет обладать само изделие. Кстати, этого можно достичь вне зависимости от разновидности имеющейся среды.

Таким образом, отвечая на вопрос, что такое коррозионностойкая сталь, первоначально необходимо отметить, что она обладает прекрасными показателями противостояния к возникновению коррозии, даже при присутствии слишком агрессивных условий.

weller.ru

Коррозионностойкая сталь

В металлургии, нержавеющая сталь, также известна как Коррозионностойкая сталь, определяется как стальной сплав с минимумом 10,5% до 11% содержанием хрома по массе.

Нержавеющие стали не подвержены коррозии, ржавчины или влаге, как обычная сталь, но несмотря на то что сталь имеет название нержавеюшая, это не в полной мере имеет доказательство того что она не будет ржаветь, особенно при эксплуатации при низком уровне кислорода, высокой солености, или плохой окружающей среды содержания.

Есть разные сорта и наименование сплавов из нержавеющей стали в соответствии с эксплуатацией и воздействия окружающей среды где она будет использоваться и должна будет сопротивляться всем условиям которые на нее будут воздействовать. Нержавеющая сталь используется, когда свойства стали и стойкость к коррозии не требуется.

Нержавеющая сталь отличается от углеродистой стали на процент содержания хрома. Незащищенная углеродистая сталь ржавеет легко при контакте с воздухом и влагой. Это оксид железа, пленка (ржавчина) является активным и ускоряет процесс коррозии путем формирования более оксида железа, и в связи с разнородными размер железа и оксида железа молекул (оксид железа больше) они имеют тенденцию отслаиваться и отпадать. Нержавеющие стали содержат достаточно хрома для формирования пассивной пленки окиси хрома, которая предотвращает дальнейшую коррозию поверхности и блоки коррозии распространение во внутреннюю структуру металла, и в связи с аналогичным размером стали и оксидов молекул они связаны очень сильно и по-прежнему прикреплены к поверхности.

Сопротивление только в том случае, если доля хрома достаточна высока и кислород присутствует.

Высокое окислительно - сопротивления в воздухе при комнатной температуре обычно достигается с добавками минимум 13% (по весу) хрома, и до 26% если используется в суровых условиях. хром образует пассивации слой хрома (III ) оксид (Cr 2 O 3) при контакте с кислородом. Слой является слишком тонким, чтобы быть видимым, а металл остается блестящим. Слой непроницаем для воды и воздуха, и несет защиту металла под ним. Кроме того, этот слой быстро восстанавливается, когда поверхность поцарапана. Это явление называется пассивацией и наблюдается в других металлах, таких как алюминий и титан. Коррозионная стойкость может крайне негативно сказаться, если компонент используется в не в кислородной среде, типичным примером является например болты под водой.

Так же, как сталь, нержавеющая сталь является не очень хорошим проводником электричества, около нескольких процентов от электропроводности меди. Ферритные и мартенситные нержавеющие стали обладают магнитными свойствами. Аустенитные нержавеющие стали не являются магнитными.

Коррозионностойкие стали повышенной прочности стали типа 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3 широко используются в отраслях современной техники.

Заменители некоторых марок сталей:

12Х18Н10Т - 08Х18Г8Н2Т, 08Х17Т, 15Х25Т, 12Х18Н9Т;

20Х23Н18 - 20Х23Н13, 15Х25Т;

420Х13 - 0Х13.

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии и окрашиванию, низкие эксплуатационные расходы и знакомый блеск делает ее идеальным материалом для многих сооружений. Есть более чем 150 сортов нержавеющей стали, из которых пятнадцать наиболее часто используются. Сплав измельченный в рулоны, листы, плиты, прутки, проволоку, трубы, которые будут использоваться в посуде, столовых приборах, бытовых аппаратах, хирургических инструментах, крупной бытовой техники, промышленного оборудования, и в автомобильной и аэрокосмической промышленности а также структурой сплава и строительных материалах в больших зданиях.

Резервуары для хранения и танкеры используемые для транспортировки апельсинового сока и других продуктов питания часто делаются из нержавеющей стали, благодаря своей коррозионной стойкости и антибактериальными свойствами. Это также влияет на ее использование в коммерческих кухнях и предприятий пищевой промышленности, так как могут быть очищены и стерилизованы паровой обработкой и не нуждаются в покраске как другие поверхности.

Нержавеющая сталь используется для ювелирных изделий и часов, она не окисляется и чернеет.

Некоторое огнестрельное оружие включает детали из нержавеющей стали. Некоторые модели пистолетов, такие как Smith & Wesson Model 60 и Colt M1911. Пистолет, может быть сделан полностью из нержавеющей стали. Это выглядит с высоким блеском отделки которая похожа на никелирование. В отличие от покрытий, отделка не подлежит отслаивание, шелушение, имеет защиту от трения (например, когда неоднократно достается из кобуры), или ржавчины, когда имеются царапины.

Некоторые производители автомобилей использовать нержавеющую сталь в качестве декоративной отделки в своих автомобилях.

Нержавеющая сталь используется для зданий для практических и эстетических соображений. Нержавеющая сталь была в моде в стиле ар-деко. Самым известным примером этого является верхняя часть Крайслер-билдинг. Некоторые закусочные и рестораны быстрого питания используют большие декоративные панно и из нержавеющей светильников и мебели. Благодаря прочности материала, многие из этих зданий сохраняют свой первоначальный внешний вид.

Нержавеющая сталь используется на внешней стороне обеих башен-близнецов Петронас и Jin Mao зданий, два из самых высоких в мире небоскребов.

Парламент Австралии в Канберре имеет нержавеющая сталь флагшток весом более 220 тонн (240 коротких тонн).

Переработка и повторное использование

Нержавеющая сталь на 100% поддается вторичной переработке. В среднем нержавеющая сталь состоит из около 60% переработанных материалов, из которых примерно 40% происходит от конца срока службы продукции и около 60% приходится на производственные процессы.

По данным Международных ресурсов группы, на душу населения изделий из нержавеющей стали используются в обществе 80-180 кг в более развитых странах и 15 кг в менее развитых странах.

Существует вторичный рынок, который перерабатывает полезный лом из нержавеющей стали для многих рынков. Продукт в основном катушки, листы и бланки. Этот материал приобрел в менее чем себестоимость и продаются коммерческим штамповщики качества и домов из листового металла. Материал может иметь царапины, ямы и вмятины, которые внесенные в текущие спецификации.

Коррозионностойкая сталь

Изобретение относится к металлургии, в частности к составу аустенитной коррозионностойкой особо чистой свариваемой стали, используемой в изделиях для хранения и транспортировки жидких и газообразных сильно агрессивных сред, вакуумно-плотных деталей и установок, приборов космической техники, атомной и термоядерной энергетики, электрофизической аппаратуры. Целью изобретения является создание особо чистой коррозионностойкой вакуумно-плотной аустенитной свариваемой стали, не обладающей склонностью к выкрашиванию карбидов, нитридов и карбонитридов титана, с очень малым содержанием сульфидов, фосфидов, оксидов и легкоплавких примесей. Коррозионностойкая сталь содержит компоненты при следующем соотношении, мас. углерод 0,005 0,015; кремний 0,1 0,3; марганец 1,3 1,8; сера 0,005 0,015; фосфор 0,005 0,015; хром 17 18; никель 13 14, медь 0,05 0,15; титан 0,01 0,03; ниобий 0,1 0,3; азот 0,005 0,015; кислород 0,001 0,005, церий, скандий (сумма) 0,01 0,06; железо остальное. 4 табл.

Изобретение относится к металлургии аустенитных коррозионностойких особо чистых свариваемых сталей, используемых в изделиях для хранения и транспортировки жидких и газообразных сильно агрессивных сред, вакуумно-плотных деталей и установок в целом, приборов космической техники, атомной и термоядерной энергетики, электрофизической аппаратуры и др.

Аустенитные хромоникелевые стали типа 18-8 (стали марок 08Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, Х18Н10Б и др.), применяемые для упомянутых изделий, при всех их достоинствах обладают склонностью к выкрашиванию карбидов и нитридов титана (и ниобия). Это часто приводит к потере герметичности изделий, особенно тонкостенных (твэлы, мембраны, оболочки и др.), ибо названные ранее фазы иногда выкрашиваются. Кроме этого они "отравляют" содержимую среду. Карбиды титана (TiC), нитриды титана (TiN) или их карбонитриды Ti(C,N) как и ниобийсодержащие подобные фазы в аустенитных сталях в большинстве случаев залегают в виде скоплений, строчек. Это приводит не только к снижению вязко-пластических свойств, но и, как правило, к возникновению в этих местах микротрещин. Таким образом, карбиды, нитриды и карбонитриды титана (и ниобия) не благоприятны в аустенитных стабилизированных сталях (и сплавах). Однако они необходимы, как известно, для предотвращения или ослабления склонности к межкристаллитной коррозии, так как предотвращают обеднение приграничных участков хромом, вследствие выпадения карбидов Cr23C6. Предотвратить склонность к межкристаллитной коррозии можно и путем удаления углерода. Но последний при обычном металлургическом процессе не может полностью быть выведен из стали вследствие особых трудностей. Так за период с 1958 г. по настоящее время минимальное содержание углерода в аустенитных хромоникелевых сталях и сплавах при обычной выплавке уменьшилось с 0,08 до 0,02% Это достигалось как чистотой железа (матрицы), так и чистотой легирующих элементов, а также применением специальных видов вакуумных переплавов. Предотвращение попадания азота также неизбежно требует применения защит, т. е. исключение контакта жидкого металла с воздухом. Это также достигается применением чистых шихтовых материалов и специальной технологии выплавки. Качество металла и его рабочей поверхности зависит и от содержания сульфидов, фосфидов, оксидов и легкоплавких примесей. Они не только ухудшают чистоту, делают металл более легкоплавким, повышают анизотропность, например между телом и его границами, но и способствуют вакуумной неплотности. Описанное показывает неизбежность применения вакуумной выплавки. Теоретические исследования и эксперимент показывают, что применение одного из способов вакуумного переплава (индукционный, дуговой, плазменный и др.) не эффективно для достижения высокой чистоты металла. Для этой цели необходим, как минимум, двойной вакуумный переплав. Но это приводит к увеличению расхода металла, применению чистых шихтовых материалов, задолженности технологического оборудования, усложнению металлургического процесса и др. т.е. к значительному удорожанию полуфабрикатов. Резкое снижение содержания углерода в стали, будет способствовать увеличению -феррита, а также появлению мартенсита при операциях холодной пластической деформации. Этот элемент, как и азот, является сильным аустенитно-образующим элементом. Отсутствие или значительное уменьшение углерода, а также и азота, может быть компенсировано только никелем или марганцем. Марганец более слабый аустенизатор, чем никель. Кроме того, он заметно понижает сопротивляемость общей коррозии. Изложенное показывает, что повышение стабильности коррозионностойкой аустенитной стали неизбежно требует повышение содержания в ней никеля до 13-14% Указанное свидетельствует о довольно сложной проблеме получения аустенитной коррозионностойкой технологичной свариваемой стали особо высокой чистоты и вакуумной плотности. Ближайшим прототипом является американская нестабилизированная аустенитная сталь марки 342, широко применяемая в ядерной энергетике. Эта сталь содержит, мас. Углерод не более 0,03 Кремний не более 1,0 Марганец не более 2,0 Сера не более 0,030 Фосфор не более 0,045 Хром 18-20 Никель 8-12 Железо Остальное Нестабилизированная титаном сталь обычной выплавки с довольно высоким содержанием серы и фосфора (а также легкоплавких элементов) может быть использован в промышленности только в изделиях, не подвергающихся сварке и при низких и умеренных температурах. В других случаях она подвержена межкристаллитной коррозии вследствие отсутствия стабилизатора титана (или ниобия и тантала) при значительно высоком содержании углерода (С 0,03%). Преимущество рекомендованного в данном случае подхода очевидно и в связи с этим предлагается особо чистая коррозионностойкая вакуумно-плотная аустенитная сталь при следующем содержании компонентов, мас. Углерод 0,005-0,015 Кремний 0,1-0,3 Марганец 1,3-1,8 Сера 0,005-0,010 Фосфор 0,005-0,015 Хром 17,0-18,0 Никель 13,0-14,0 Медь 0,05-0,15 Титан 0,01-0,03 Ниобий 0,1-0,3 Азот 0,005-0,015 Кислород 0,001-0,005 РЗМ (Ce+Sc) 0,01-0,06 Железо Остальное Была произведена вакуумно-индукционная выплавка стали и произведен последующий вакуумно-дуговой переплав, а затем осуществлена горячая поковка и термическая обработка. Также была оценена балльность по неметаллическим включениям, исследована равномерность их распределения по сечению поковки, склонность к трещинообразованию материала, оценена склонность к межкристаллитной коррозии и исследована величина зерна стали после относительно низкой (мелкозернистая сталь) и высокой (крупнозернистая сталь) термической обработки. Результаты испытаний предлагаемой и известной сталей приведены в табл. 1-4. Предлагаемая сталь имеет очень низкое содержание неметаллических включений (табл. 2). Если в стали-прототипе балльность составляет 2,5-3,0, то предложенная сталь двойного вакуумного переплава была довольно чистой и максимальная балльность была в пределах 0,5-1,0. Низкое содержание оксидов, силикатов, сульфидов, карбидов и нитридов титана связывается также и с чистотой шихтовых материалов. Предложенная сталь не склонна к межкристаллитной коррозии при испытании по методу АМ ГОСТ 6032-86. После провоцирующего нагрева при температуре 650оС, выдержке в течение 1 ч сталь не обнаружила склонности к межкристаллитной коррозии (табл.3). Это значит, что изделия из этого металла может подвергаться сварке. Сталь-прототип, как и следовало ожидать, склонна к межкристаллитной коррозии. Предлагаемая сталь менее склонна к росту зерна после высокотемпературной аустенизации (табл. 4). Это связывается с микролегированием стали ниобием (0,1-0,3% ). Карбиды ниобия NbC, располагаясь по границам зерен, тормозят их рост. Это особенно важно при сварке крупногабаритных изделий. Ниобий также подавит и возможную склонность к межкристаллитной коррозии. Небольшое содержание меди (0,05-0,15%) способствует повышению коррозионной стойкости. Введение редкоземельных элементов (церий+скандий) в количестве (0,01-0,06%) способствует не только улучшению качества металла против выкрашивания включений (особенно граничного вещества), но и их более равномерного распределения по сечению зерна. В этом случае металл становится более изотропным, что способствует повышению его пластичности. Ожидаемый технико-экономический эффект выразится в возможности создания новых образцов специальной техники с улучшенными тактико-техническими данными.

Формула изобретения

КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит медь, титан, ниобий, азот, кислород, церий и скандий при следующем содержании компонентов, мас. Углерод 0,005 0,015 Кремний 0,1 0,3 Марганец 1,3 1,8 Сера 0,005 0,015 Фосфор 0,005 0,015 Хром 17,0 18,0 Никель 13,0 14,0 Медь 0,05 0,15 Титан 0,010 0,03 Ниобий 0,1 0,3 Азот 0,005 0,015 Кислород 0,001 0,005 Церий + скандий 0,01 0,06 Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии легированных сталей и сплавов и может быть использовано в энергетическом машиностроении при производстве теплообменного оборудования АЭС

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к свариваемой стали, применяемой в машиностроении, строительстве

Изобретение относится к металлургии, в частности к аустенитной метастабильной стали

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к составам коррозинно - стойкой стали, используемой для изготовления зубных протезов

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сталей, которые используются для изготовления деталей машин и механизмов, элементов строительных конструкций

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составу нестабильной аустенитной стали, и может быть использовано в качестве материала для изготовления высокопрочных коррозионно-стойких упругих элементов, работающих при температурах до 300°С, таких как цилиндрические пружины тормозной аппаратуры большегрузных автомобилей

Изобретение относится к металлургии, а именно к коррозионно-стойкой стали, используемой в химическом машиностроении и отраслях промышленности и работающих в хлоридосодержащих коррозионных средах, инициирующих питтинговую и межкристаллитную коррозии

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам сталей, используемым для производства изделий, работающих в условиях повышенных механических нагрузок

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к высокопрочным сталям для деталей, работающих в условиях ударно-циклических нагрузок - бурового инструмента, машиностроения

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к химическому составу низкоуглеродистых холоднокатаных сталей, предназначенных для изготовления изделий сложной конфигурации, преимущественно деталей автомобиля

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сталей, и касается высокопрочной низколегированной среднеуглеродистой мартенситной стали

Изобретение относится к металлургии, в частности к стали для изготовления деталей, подвергающихся в процессе работы повышенному износу, например зубьев экскаваторов, зубчатых колес

Изобретение относится к металлургии, а именно к высокопрочной, хладостойкой, свариваемой стали, применяемой для изготовления несущих конструкций, работающих в условиях Крайнего Севера

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сплавам группы стали, и может быть применено для изготовления конструкций, работающих при низких температурах, например для резервуаров и трубопроводов сжиженных газов

Изобретение относится к аустенитной нержавеющей стали, содержащей включения выбранного состава, полученные произвольно, состав в зависимости от общего состава стали выбирают таким, чтобы физические свойства этих включений благоприятствовали их горячей трансформации стали

www.findpatent.ru

состав, свойства, виды и применение. Состав нержавеющей стали

Многие знают, что сталь - это продукт, получаемый в процессе плавки других элементов. Но каких? Что входит в состав стали? На сегодняшний день эта субстанция представляет собой деформируемый сплав железа с углеродом (его количество составляет 2,14%), а также малой долей других элементов.

Общие сведения

Стоит отметить, что сталью называют сплав, имеющий именно до 2,14% углерода в своем составе. Сплав же, в котором есть более 2,14% углерода, уже называется чугуном.

Известно, что состав углеродистой стали и обычной неодинаков. Если в обычный субстрат входит углерод и другие легирующие (улучшающие) компоненты, то в углеродистом продукте легирующих элементов нет. Если же говорить о легированной стали, то ее состав намного богаче. Для того чтобы улучшить эксплуатационные характеристики данного материала, в его состав добавляют такие элементы, как Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti и др. Важно отметить, что наилучшие свойства этой субстанции обеспечиваются именно за счет добавления легированных комплексов, а не одного или двух веществ.

Классификация

Провести классификацию рассматриваемого нами материала можно по нескольким показателям:

Первый показатель - это химический состав стали.
Второй - это микроструктура, которая также очень важна.
Конечно же, стали отличаются по своему качеству и способу получения.
Также каждый вид стали имеет свое применение.

Более подробно состав можно рассмотреть на примере химического состава. По этому признаку различают еще два вида - это легированные и углеродистые стали.

Среди углеродистых сталей существуют три разновидности, главное отличие которых заключается в количественном содержании углерода. Если в состав субстанции входит менее 0,3% углерода, то ее относят к малоуглеродистой. Содержание этого вещества в районе от 0,3% до 0,7% переводит конечный продукт в разряд среднеуглеродистых сталей. Если же сплав содержит более 0,7% углерода, то сталь относится к разряду высокоуглеродистых.

С легированными сталями дела обстоят примерно также. Если в составе материала содержится менее 2,5% легирующих элементов, то он считается малолегированным, от 2,5% до 10% - среднелегированным, а от 10% и выше - высоколегированным.

Микроструктура

Микроструктура стали отличается в зависимости от ее состояния. Если сплав является отожженным, то его структура будет делиться на карбидную, ферритную, аустенитную и так далее. При нормализованной микроструктуре субстанции, продукт может быть перлитным, мартенситным или аустенитным.

Состав и свойства стали определяют принадлежность продукта к одному из этих трех классов. Наименее легированные и углеродистые стали - это перлитный класс, средние относятся к мартенситному, а высокое содержание легирующих элементов или углерода переводит их в разряд аустенитных сталей.

Производство и качество

Важно отметить, что такой сплав, как сталь, может включать и некоторые негативные элементы, большое содержание которых, ухудшает показатели продукта. К таким веществам относят серу и фосфор. В зависимости от содержания этих двух элементов состав и виды стали разделяют на следующие четыре категории:

Рядовые стали. Это сплав обыкновенного качества, содержит до 0,06% серы и до 0,07% фосфора.
Качественные. Содержание вышеуказанных веществ в этих сталях снижается до 0,04% серы и 0,035% фосфора.
Высококачественные. Содержат всего лишь до 0,025% как серы, так и фосфора.
Высшее качество сплаву присваивается в том случае, если процентный показатель содержания серы не более чем 0,015, а фосфора - не более 0,025%.

Если говорить о процессе производства рядового сплава, то чаще всего его получают в мартеновских печах или же в бессмеровских, томасовских конвертерах. Разлив данного продукта производится в большие слитки. Важно понимать, что состав стали, ее строение, а также качественные характеристики и свойства определяются именно способом ее изготовления.

Для получения качественной стали также используются мартеновские печи, однако к процессу плавки здесь предъявляют более строгие требования, чтобы получить качественный продукт.

Плавка же высококачественных сталей осуществляется лишь в электропечах. Это объясняется тем, что применение этого типа промышленного оборудования гарантирует практически минимальное содержание неметаллических добавок, то есть снижает процентное соотношение серы и фосфора.

Для того чтобы получить сплав особо высокого качества, прибегают к методу электрошлакового переплава. Производство этого продукта возможно лишь в электропечах. После окончания процесса изготовления эти стали всегда получаются только легированными.

Виды сплавов по применению

Естественно, что изменение состава стали сильно влияет на эксплуатационные характеристики этого материала, а значит меняется и сфера его использования. Существуют конструкционные стали, которые могут применяться в строительстве, холодной штамповке, а также могут быть цементируемыми, улучшаемыми, высокопрочными и так далее.

Если говорить о строительных сталях, то к ним чаще всего относят среднеуглеродистые, а также низколегированные сплавы. Так как применяются они в основном для возведения зданий, то наиболее важной характеристикой для них является хорошая свариваемость. Из цементируемой стали чаще всего изготавливаются различные детали, основным предназначением которых являются работа в условиях поверхностного износа и динамическая нагрузка.

Другие стали

К другим типам стали можно отнести улучшаемую. Этот вид сплава используют только после проведения термообработки. Сплав подвергается воздействию высоких температур для закалки, а после этого подвергается отпуску в какой-либо среде.

К типу высокопрочных сталей относят те, у которых после подбора химического состава, а также после прохождения термообработки прочность достигает практически максимума, то есть примерно вдвое больше, чем у обычного типа этого продукта.

Можно выделить также пружинные стали. Это сплав, который в результате своего производства получил наилучшие качества по пределу упругости, сопротивлению нагрузкам, а также усталости.

Состав нержавеющей стали

Нержавеющая сталь относится к типу легированных. Основное ее свойство - это высокое сопротивление коррозии, которое достигается за счет добавления такого элемента, как хром, в состав сплава. В некоторых ситуациях вместо хрома может быть использован никель, ванадий или марганец. Стоит отметить, что при плавке материала и добавлении в него нужных элементов, он может получить свойства одной из трех марок нержавеющей стали.

Состав этих видов сплава, конечно же, отличается. Самыми простыми считаются обычные сплавы с повышенной устойчивостью к коррозии 08 Х 13 и 12 Х 13. Последующие два типа этого коррозионностойкого сплава, должны обладать высоким сопротивлением не только при нормальных, но и при повышенных температурах.

fb.ru

Коррозионностойкие стали

Устойчивость против коррозии повышается при введении в состав стали хрома, алюминия, кремния. Эти элементы образуют непрерывную прочную оксидную пленку и повышают электродный потенциал, т. е. увеличивают электроположительность стали. Алюминий и кремний повышают хрупкость стали и применяются реже хрома. При содержании хрома более 12 % сталь резко изменяет электродный потенциал с электроотрицательного (–0,6 В) на электроположительный (+0,2 В). На поверхности образуется плотная защитная пленка оксида Сr2О3.

Сталь, содержащая 12 – 14 % Сr, устойчива против коррозии в атмосфере, морской воде, ряде кислот, щелочей и солей. Кроме хрома, в состав коррозионностойких сталей вводят также другие элементы – чаще никель. С ростом содержания хрома коррозионная стойкость стали растет.

Коррозионностойкие стали (corrosion-resistant steel) обычно делят на хромистые ферритные, содержащие 12 – 25 % Сr и 0,07 – 0,2 % С и хромистые мартенситные, содержащие 12 – 18 % Сr и 0,15 – 1,2 % С, а также аустенитные стали, содержащие 12 – 18 % Сr, 8 – 30 % Ni и 0,02 – 0,25 % С.

Хромистые стали коррозионностойки при температуре до 300°С в водопроводной воде, влажной атмосфере, растворах азотной кислоты и многих органических кислотах. В морской воде хромистые стали подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением.

Содержание углерода в коррозионностойких аустенитных сталях ограничено, и желательно, чтобы оно было ниже предела растворимости углерода в легированном никелем аустените при 20°С, составляющего 0,04 %. Присутствие в стали более высоких концентраций углерода может приводить к образованию карбидов хрома типа Сr23С6, вследствие чего твердый раствор обедняется хромом и создается двухфазная структура. При этом снижается коррозионная стойкость стали. Для предотвращения образования карбидов хрома, особенно при технологических нагревах, связанных с проведением операций сварки или пайки и опасностью возникновения межкристаллитной коррозии, в сталь вводят дополнительно титан, ниобий или тантал. Эти элементы связывают углерод в карбиды типа TiC, NbC, TaC, оставляя хром в твердом растворе. Необходимое количество титана для введения в сталь определяют по формуле

Ti = (С – 0,02)*5 - (6.9)

где С – содержание углерода в стали.

Стали, не склонные к межкристаллитной коррозии, называют стабилизированными. Эффект стабилизации может быть достигнут, помимо введения сильных карбидообразующих элементов, снижением содержания углерода ниже 0,04 %.

Хромоникелевые коррозионностойкие стали содержат дефицитный и дорогостоящий никель и поэтому имеют высокую стоимость. В ряде случаев применяют более дешевые стали, в которых весь никель или часть его заменены марганцем. Например, до температур –196°С и в слабоагрессивных средах вместо стали 12Х18Н10Т может быть использована сталь 10Х14Г14Н4Т.

Азот повышает стабильность аустенита, поэтому для повышения коррозионной стойкости можно использовать более высокие концентрации хрома и молибдена, не увеличивая склонность стали к выделению интерметаллидных фаз. Примером может служить сталь 03Х20Н16АГ6, используемая в криогенной технике.

uas.su

Коррозионностойкая сталь

Изобретение относится к металлургии, в частности к коррозионностойкой стали для литых деталей аппаратуры, используемой для обустройства скважин нефтяных и газовых месторождений. Цель изобретения - повышение предела текучести и предела прочности, против охрупчивания в среде, содержащей сероводород и ионы хлора, при достаточном уровне пластичности, общей коррозионной стойкости и с учетом экономической целесообразности. Коррозионностойкая сталь содержит следующие компоненты, мас.%: углерод 0,04 - 0,08; хром 23 - 27; никель 3,5 - 5; марганец 3,5 - 6; молибден 2,5 - 3,5; медь 1,5 - 2,5; кремний 0,8 - 1,5; азот 0,15 - 0,35; ниобий 0,20 - 0,40; цирконий 0,05 - 0,15; гафний 0,10 - 0,20; редкоземельные металлы 0,005 - 0,05; лантан 0,05 - 0,30; железо остальное. 2 табл.

Изобретение относится к изысканиям новых литейных аустенитных и аустенитно-ферритных коррозионностойких сталей для литья деталей аппаратуры, используемой для обустройства скважин нефтяных и газовых месторождений, например корпусных деталей устьевого оборудования. Одним из определяющих факторов при подборе материала для таких деталей является коррозионная стойкость, и, в частности, стойкость к сероводородному растрескиванию, поскольку рабочие среды содержат влагу, сероводород, углекислый газ, ионы хлора. Освоение глубинных скважин, в которых металлические детали испытывают более высокие давления, требуют материалов с повышенным уровнем прочности. Отливки не должны иметь внутренних дефектов (газовых раковин, засоров, рыхлот), т.е. материал должен быть технологичен при литье.

Известна легированная сталь с высоким сопротивлением против коррозионного растрескивания (Заявка Японии N 57-203739, кл. С 22 С 19/05, С 22 С 30/00, 1982, содержащая, %: углерод 0,1 кремний 1 марганец 2 алюминий 0,5 никель 20-60 хром 22,5-35 ниобий титан тантал 0,5-4 цирконий ванадий молибден 7,5 вольфрам 15 медь 2 кобальт 2 РЗМ 0,1 магний 0,10 кальций 0,10 железо остальное Предлагаемая сталь содержит в больших количествах дефицитные и дорогостоящие элементы (никель, кобальт, вольфрам) и не является экономичной. Сталь не подвержена коррозионному растрескиванию при температурах до 200оС, но разработана как деформированная, предназначена для труб нефтяного сортамента и не технологична при литье. Известна коррозионностойкая сталь (авт.св. N 1002399, кл. С 22 С 38/50, 1983), содержащая: углерод 0,01-0,015 хром 13,5-14,5 никель 2,5-3,5 марганец 1,0-1,6 молибден 0,02-0,5 титан 0,15-0,35 кальций 0,005-0,1 азот 0,001-0,015 кремний 0,1-0,4 железо остальное Сталь является экономичной и обладает высоким уровнем прочности: В = 800 МПа и 0,2 = 700 МПа при достаточном уровне пластичности, однако из-за довольно низкого содержания хрома, никеля и молибдена, а также отсутствия меди, она не обладает достаточным уровнем коррозионной стойкости в сероводородной среде, содержащей ионы хлора. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является сталь типа Уранус 50, разработанная французской фирмой "Sprint metal" (Отечественные и зарубежные коррозионностойкие стали и сплавы для элементов аппаратуры, работающих в сероводородсодержащих средах, обзорная информация "черная металлургия", серия МиТО, вып.1, 1986). Сталь имеет следующий химический состав: углерод менее 0,06 кремний 0,7-1,0 марганец 0,03-0,07 хром 19-21 никель 7,5-8,5 молибден 2,5-3,0 мель 1,5-2,0 титан 0,1-0,2 железо остальное Сталь имеет довольно высокую коррозионную стойкость в сероводородсодержащих средах, (при содержании h3S 6%), однако значения предела текучести (410-440 МПа) и предела прочности (630-690 МПа) не позволяют использовать стали для деталей, испытывающих большие давления в скважине, например до 700 атм. Кроме того, сталь склонна к охрупчиванию после выдержки в сероводородсодержащей среде. Цель изобретения - повышение предела текучести и предела прочности, а также стойкости против охрупчивания в среде, содержащей сероводород и ионы хлора при достаточном уровне пластичности, общей коррозионной стойкости и экономической целесообразности. Для достижения указанной цели коррозионностойкая сталь, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, железо, дополнительно содержит азот, ниобий, цирконий, гафний, РЗМ и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,04-0,08 хром 23-27 никель 3,5-5 марганец 3,5-6 молибден 2,5-3,5 медь 1.5-2,5 кремний 0,8-1,5 азот 0,15-0,35 ниобий 0,20- 0,40 цирконий 0,05-0,15 гафний 0,10-0,20 РЗМ 0,005-0,15 лантан 0,05-0,30 железо остальное Описываемая сталь отличается наличием азота, ниобия, циркония, гафния, РЗМ и лантана, отсутствием титана, более высоким верхним пределом содержания углерода и кремния, более высоким содержанием хрома и марганца, более низким содержанием никеля. Азот, образуя твердый раствор внедрения, упрочняет матрицу сплава, что приводит к значительному повышению предела текучести и прочности. Введение азота в количестве менее 0,15% мало влияет на указанные характеристики, введение азота в количествах более 0,35% может привести к выделению азота в молекулярном виде, т.е. в виде газа, и к получению газовой пористости в отливках, т.к. такое содержание азота превышает его растворимость в стали данного состава. Кроме того, азот является аустенитообразующим и стабилизирующим аустенит - элементом, что дает возможность снизить содержание никеля в стали и сделать ее более экономичной. Для увеличения содержания азота сталь необходимо легировать марганцем, увеличивающим, как хром, растворимость азота в железе. Содержание марганца менее 3,5% не обеспечивает необходимый уровень растворимости азота, а увеличение содержания Mn выше 6% вызывает ухудшение коррозионной стойкости стали в сероводородсодержащих средах. Поскольку сталь содержит азот, нецелесообразно использовать титан, как стабилизирующий углерод элемент, поскольку он обладает способностью активно образовывать нитриды и тем самым выводит азот из твердеющего раствора. В качестве стабилизатора углерода использован ниобий, а также, в определенной мере, цирконий и гафний. Наличие трех элементов, являющихся более активными карбидообразователями чем хром, объясняется более высоким верхним пределом содержания углерода по сравнению с прототипом. Однако эти элементы выполняют и другие функции. При содержании ниобия ниже 0,20%, определенное количество углерода остается несвязанным и возможно образование карбидов хрома, что приводит к образованию в структуре стали зон, обедненных хромом, и возникновению межкристаллической коррозии. При введении ниобия выше 0,40% возможно образование интерметаллидных соединений или сложных карбидов, что нежелательно так как способствует неоднородности структуры, и ухудшению общей коррозионной стойкости. Наличие в стали ниобия способствует увеличению вязкости зоны термического влияния при сварке и повышает стойкость к окислению. Особенно хорошие результаты по повышению стойкости к окислению достигаются при совместном легированиии ниобием и цирконием. При содержании циркония менее 0,05% не наблюдается улучшения стойкости к окислению и стабилизирующего влияния циркония. При содержании циркония более 0,15% в структуре стали наблюдаются крупные карбиды, карбонитриды, интерметаллиды, что приводит к ухудшению коррозионной стойкости, пластичности и ударной вязкости стали. Гафний вводится в сталь как с целью стабилизации углерода, так и для повышения пластичности стали. Было установлено, что сталь микролегированная гафнием и цирконием имеет более высокие характеристики пластичности, чем сталь, микролегированная одним цирконием. При содержании гафния менее 0,1% характеристики пластичности находятся на уровне стали без гафния. Превышение содержания гафния над максимальным уровнем 0,20% вызывает тот же эффект, что и при повышении верхнего уровня ниобия и циркония - образование интерметаллидов, сложных карбидов, увеличение неоднородности структуры и ухудшение коррозионной стойкости. Микролегирование стали РЗМ оказывает положительное влияние на коррозионные свойства стали, кроме того РЗМ оказывает рафинирующее воздействие и способствует повышению жидкотекучести стали и, как следствие, улучшает заполняемость форм и технологичность стали. Введение РЗМ менее 0,005% не оказывает рафинирующего воздействия на сталь, введение же РЗМ в количествах, превышающих 0,05%,0 нецелесообразно из-за образования соединений РЗМ, не успевающих всплывать в шлак и в прибыльную часть и остающихся в теле отливки. Микролегирование стали лантаном способствует повышению стойкости против коррозионного растрескивания, поскольку лантан связывает фосфор, отрицательно влияющий на стойкость стали против коррозионного растрескивания. Введение лантана в количестве менее 0,05% не оказывает заметного рафинирующего действия, введение лантана в количествах, превышающих 0,30%, приводит к образованию больших количеств соединений лантана, не успевающих всплывать в шлак и в прибыльную часть, и загрязняющих сталь. Для определения оптимального химического состава опытной стали и ее физико-механических свойств было выплавлено 5 вариантов стали (табл.1). Металл выплавляли в индукционной печи ЛГПЗ-37 с основной футеровкой на малоуглеродистых шихтовых материалах под слоем шлака. Азот вводили в виде азотированного феррохрома. Гафний вводился в виде лигатуры ГФГ-5 (5 % никеля, 1% циркония, ост. - гафний), лантан - в виде лигатуры La-Ni, содержащий 80% La. РЗМ вводили при разливке - под струю металла в ковш. Для исследования свойств опытной стали были отлиты пробы типа "трефы", из которых изготавливались образцы для проведения механических и коррозионных испытаний. Коррозионные испытания на общую коррозию проводились в лаборатории Физико-механического института АН УССР (г.Львов) в 5%-ном растворе NaCl с добавлением 0,5% уксусной кислоты при насыщении раствора сероводородом при расходе газа 2000-2550 мг/л, в течение 50 ч (МСКР-01-85). Образцы цилиндрической формы взвешивались до и после испытаний, по величине потери массы определялась скорость коррозии Vк г/м2 ч. Образцы для механических испытаний на растяжение подвергались испытаниям в состоянии литья, затем - после выдержки в раствоpе вышеприведенного состава с насыщением h3S с записью диаграммы растяжения. Охрупчивание в результате выдержки в сероводородной среде оценивалось по уменьшению относительного удлинения в % по отношению к относительному удлинению образца в исходном состоянии, без выдержки. Результаты испытаний приведены в табл.2. В табл. 2 приведены средние значения по 3-6 образцам. По представленным результатам испытания видно, что предлагаемая сталь имеет предел текучести на 120-285 МПа и предел прочности на 100-185 МПа более высокие, чем известная сталь. Характеристики пластичности и ударной вязкости у предлагаемой стали ниже, чем у прототипа, но остаются на достаточном для литейной стали уровне. Самым значительным преимуществом предлагаемой стали является стойкость против охрупчивания после выдержки в сероводородной среде. Если уменьшение относительного удлинения у прототипа после выдержки достигает 80%, то предлагаемой стали это уменьшение составляет всего 6-15%. Такое улучшение стойкости против охрупчивания в среде сероводорода, содержащей ионы хлора, объясняется наличием в стали азота (наряду с молибденом), который увеличивает стойкость стали против питтингообразования, уменьшает диффузию водорода в стали. Коррозионная стойкость у предлагаемой стали в сероводородсодержащей среде находится на довольно высоком уровне прототипа. Анализ результатов испытаний показал, что оптимальным сочетанием механических и коррозионных свойств обладает сталь вариантов 2,3,4, для которых характерны самые высокие показатели предела прочности и предела текучести при достаточном уровне пластичности и ударной вязкости, и минимальные показатели охрупчивания - уменьшения значения относительного удлинения после выдержки в сероводородсодержащей среде. Стоимость предлагаемой стали выше стоимости прототипа. Повышение содержания хрома почти полностью компенсируется за счет снижения содержания еще более дорогостоящего никеля. Увеличение стоимости стали компенсируется увеличением ресурса работы литых деталей устьевого оборудования за счет повышения свойств прочности и уменьшения стойкости к охрупчиванию.

Формула изобретения

КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ СТАЛЬ, содержащая углерод, хром, никель, марганец, молибден, медь, кремний и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения предела текучести и предела прочности, стойкости против охрупчивания в среде, содержащей сероводород и ионы хлора, при достаточном уровне пластичности и общей коррозионной стойкости в сероводородсодержащих средах, она дополнительно содержит азот, ниобий, цирконий, гафний, редкоземельные металлы и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 0,04 - 0,08 Хром 23 - 27 Никель 3,5 - 5 Марганец 3,5 - 6 Молибден 2,5 - 3,5 Медь 1,5 - 2,5 Кремний 0,8 - 1,5 Азот 0,15 - 0,35 Ниобий 0,20 - 0,40 Цирконий 0,05 - 0,15 Гафний 0,10 - 0,20 Редкоземельные металлы 0,005 - 0,05 Лантан 0,05 - 0,30 Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности стали, для изготовления литых деталей, работающих в условиях тяжелого контактно-динамического нагружения и образивного изнашивания

Изобретение относится к металлургии, г именно к изысканию двухслойных сталей с пределом текучести не менее 390 Н/мм предназначенных для изготовления крупногабаритных сварных корпусных конструкций е судостроении, работающих при пониженных (до -55° С) температурах в условиях повышенного коррозионно-эрозионного износа под воздействием морской воды с абразивом (лед

Изобретение относится к металлургии коррозионностойких сталей аустенито-ферритного класса и может быть использовано в химическом и энергетическом машиностроении, в судостроительной , металлургической и других отраслях промышленности , в конструкциях, работающих длительное время при температурах до 400° С в агрессивных средах, в частности в водных средах, содержащих хлор-ионы, сернистые соединения в продуктах переработки нефти, в кислотах различной концентрации , в морской воде Сталь дополнительно содержит медь, вольфрам, алюминий, олово при следующем соотношении компонентов, мас.% углерод 0,01 - 0,03, марганец 1 - 2

Изобретение относится к области металлургии , а именно к составам сталей, предназначенных для соответственных сварных металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур

Изобретение относится к металлургии , а именно к сталям, предназначенным для изготовления металлических конструкций, например, крепи горных выработок из специальных взаимозаменяемых профилей

Изобретение относится к области металлургии, в частности к жаропрочным сталям, и может быть использовано при производстве центробежных труб, предназначенных для изготовления змеевиков трубчатых печей, роликов и других деталей, работающих в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях

Изобретение относится к металлургии стали, в частности к производству полосовой заготовки для профилирования

Изобретение относится к области металлургии, в частности к коррозионно-стойким нержавеющим сталям, предназначенным для медицинских целей, изготовления фармацевтического оборудования, инструмента, используемого в пищевой промышленности, контактирующего непосредственно с продуктами питания, и столовых приборов

Изобретение относится к металлургической промышленности и касается состава жаропрочной стали, используемой для производства жаропрочных специальных литых и деформируемых изделий и арматуры, работающих в условиях стационарного и переменного температурно-силового воздействия, а также длительного абразивного изнашивания при высоких температурах

Изобретение относится к металлургии

Изобретение относится к черной металлургии в частности к составу жаростойкой аустенитной стали для изготовления деталей, работающих в условиях высоких температур, теплосмен и агрессивных сред, например для изготовления цепей вращающихся печей для обжига клинкера в цементной промышленности

Изобретение относится к металлургии, а именно к сталям, используемым в машиностроении для изготовления конструкций, подвергающихся ударно-абразивному износу и работающих при температуре ниже 40oС

Изобретение относится к металлургии, в частности к жаропрочному сплаву, который может быть использован для изготовления реакционных труб установок производства этилена, водорода, аммиака, сероуглерода, метанола и др

Изобретение относится к металлургии деформируемых высокопрочных коррозионно-стойких сталей, используемых в судостроении, гидротурбостроении, в частности при производстве деталей судовых гребных винтов и рабочих колес гидротурбин, работающих в коррозионной среде под действием значительных статических и циклических нагрузок