Коррозионно-стойкие стали (ГОСТ 5632-72)

Коррозия – это поверхностное разрушение металла под воздействием внешней среды.

Часто металлы теряют металлический блеск и покрываются продуктами коррозии (ржавеют), механические свойства их при этом резко ухудшаются.

По механизму процесса различают:

- химическую коррозию, протекающую при воздействии на металл (сталь) газов (газовая коррозия) и не электролитов (нефть и ее производные).

- электрохимическую коррозию, вызывающуюся действием электролитов, кислот, щелочей, солей.

Стали, обладающие стойкостью против газовой коррозии, называются жаростойкими сталями. Стали же, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии, называются коррозионостойкими или нержавеющими сталями.

Основными способами повышения устойчивость стали к коррозии являются, во-первых, образование на поверхности защитных пленок, прочно связанных с основным металлом и предупреждающих контакт стали с агрессивной наружной средой, и во-вторых, повышение электрохимического потенциала стали в разных агрессивных средах.

Важнейшим элементом, повышающим (причем скачком) электрохимический потенциал стали, является хром, когда его вводят в сталь в количестве более 12%. В целом же коррозионно-стойкие стали можно разделить на следующие группы:

1). Хромистые нержавеющие стали, имеющие после охлаждения на воздухе ферритную или мартенситную структуру.

2). Хромоникелевые нержавеющие стали с аустенитной структурой.

3). Кислотостойкие стали.

Хромистые нержавеющие стали.

Применяют хромистые стали трех типов: с 13, 17 и 27% хрома.

Стали с 13% Cr устойчивы против коррозии на воздухе, вморской и пресной воде, во многих органических кислотах. Наиболее широко используются стали 08Х13, 12Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13. Эти стали обладают наилучшей стойкостью против коррозии лишь при условии, что весь хром находится в твердом растворе и в этом случае он образует на поверхности защитную пленку типа (Cr, Fe)₂О₃.

Сталь 08Х13 обладает чисто ферритной структурой. В сталях же 12Х13 и 20Х13 после закалки с 1000-1100⁰С в масло и высокого отпуска (700-775⁰С) присутствуют карбиды в виде крупных частиц.

Стали 30Х13 и 40Х13 используют для хирургических инструментов, карбюраторных игл и т.д. Эти стали закаливают с 1050⁰С в масло и отпускают при 180-200⁰С. После чего они сохраняют высокую прочность (σ_В=1600МПа, σ_0,2=1300Мпа), твердость (до HRC50-56) и хорошую устойчивость против коррозии.

Стали с≈17% Cr (12Х17, 08Х17Т,14Х17Н2) обладают более высокой коррозионной стойкостью и применяются для оборудования легкой и пищевой промышленности. Добавки в них Ni и повышение содержания углерода (сталь 14Х17Н2) приводят к протеканию мартенситного превращения. Поэтому сталь 14Х17Н2 относится к мартенситному классу в отличие от ферритного, для сталей 12Х17 и 08Х17Т.

В тех случаях, когда требуется высокопрочное состояние, сталь 14Х17Н2 подвергают закалке с 1050⁰С в масло и отпуску при 300⁰С, после чего σ_В =110МПа, а σ_0,2=900МПа.

Стали с 27% Cr применяют для изготовления деталей печей (муфели, чехлы термопар, реторты и т.д.), а также для труб теплообменной аппаратуры, работающей в агрессивных средах.

Эти стали, например 15Х28, относятся к ферритному классу. К их существенному недостатку относится невозможность (из-за отсутствия фазовых превращений) устранения крупнозернистости, например, термической обработкой.