Все знают о нержавеющей стали, но непрофессионалы, как правило, не знают, что нержавеющая сталь делится на различные типы и даже сотни марок.
«Нержавеющая сталь» — это очень общее понятие. Согласно европейскому стандарту EN 10088, нержавеющая сталь относится к категории металлических материалов с содержанием хрома (Cr) более 10,5% и антикоррозионной функцией. Другие легирующие элементы также могут быть добавлены для других эксплуатационных соображений.
В целом нержавеющая сталь делится на пять категорий: мартенситная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, аустенитная нержавеющая сталь, дуплексная нержавеющая сталь и дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь.
Чтобы быстро различить эти пять типов нержавеющей стали, можно сделать предварительное заключение на основе содержания легирующих элементов в материале.
Мартенситная нержавеющая сталь
Рисунок 1 Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь относится к сплаву Fe-Cr-C-(Ni-Mo) — основными легирующими элементами являются железо, хром и углерод, а некоторые марки содержат никель и молибден.
Характерной чертой этого типа материала является то, что содержание хрома (Cr) составляет от 11,5 до 18%. По сравнению с другими типами нержавеющей стали, содержание углерода (C) в ней очень высокое, от 0.15 до 1,2%. Следует отметить, что содержание углерода в обычной легированной стали, такой как Q355B, составляет всего около 0.2%.
Этот тип материала может быть закален путем термической обработки для получения более высокой прочности и твердости. Мартенситная нержавеющая сталь в основном магнитная, и эта особенность также может быть использована в качестве предварительного метода для оценки типа материала.
Мартенситная нержавеющая сталь часто используется для изготовления изделий, требующих повышенной твердости, таких как кухонные ножи, хирургические инструменты или подшипники.
Ферритная нержавеющая сталь
Рисунок 2 Ферритная нержавеющая сталь
Ферритная нержавеющая сталь относится к сплаву Fe-Cr-(Mo) — основными легирующими элементами являются железо и хром, а некоторые марки содержат молибден.
По сравнению с мартенситной, ферритная нержавеющая сталь имеет более низкое содержание углерода, как правило, ниже 0.08%, но гораздо более широкий диапазон содержания хрома - 10.5~30%.
Феррит также является магнитным. Этот тип материала трудно упрочнить термической обработкой, и он обычно используется в ситуациях, когда ударная вязкость не является высоким требованием, но высокая стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением, например, в автомобильных выхлопных системах, автомобильной отделке, башнях горячего водоснабжения и другом оборудовании.
Аустенитная нержавеющая сталь
Рисунок 3 Аустенитная нержавеющая сталь
Аустенитная нержавеющая сталь относится к сплаву Fe-Cr-Ni (Mo) — основными легирующими элементами являются железо, хром, никель, а некоторые марки содержат молибден.
Подобно ферриту, аустенитная нержавеющая сталь обычно контролирует содержание углерода ниже 0.08%, содержание хрома составляет от 16 до 28%, а диапазон содержания никеля гораздо больше - 3.5 до 32%.
Содержание сплава в этих материалах гарантирует, что они всегда сохраняют аустенитную структуру от криогенных температур до точки плавления. Как и мартенсит, аустенит также может быть закален термической обработкой для изменения его механических свойств.
Следует отметить, что аустенитная нержавеющая сталь, как правило, немагнитна, но она, как правило, становится магнитной, если ее подвергнуть холодной обработке без обработки на твердый раствор. Самая большая особенность аустенита — его превосходная коррозионная стойкость, пластичность и вязкость.
Благодаря своим превосходным свойствам аустенит обычно используется для изготовления пищевой посуды, химического промышленного оборудования, строительных изделий и т. д.
Дуплексная нержавеющая сталь
Fiture 4 Дуплекс нержавеющая сталь
Дуплексная нержавеющая сталь относится к сплаву Fe-Cr-Ni-(Mo)-N — основными легирующими элементами являются железо, хром, никель, азот, а некоторые марки содержат молибден.
Так называемая «двухфазность» означает, что на долю ферритной и аустенитной структур приходится по 50% каждая, а ее характеристики также сочетают преимущества феррита и аустенита в одном материале — она имеет более высокий предел текучести и прочность на растяжение, чем аустенит, и является магнитной.
Содержание углерода в дуплексной нержавеющей стали можно назвать самым низким среди всех нержавеющих сталей — менее 0.03%. Нижний предел содержания хрома выше, чем у других нержавеющих сталей - 21~26%. Содержание никеля составляет 3,5~8%. Некоторые отдельные марки содержат молибден, но, как правило, его содержание не превышает 4,5%.
Дуплексная нержавеющая сталь обычно может использоваться в морском оборудовании, на нефтехимических заводах, в теплообменниках, оборудовании для производства бумаги и т. д.
Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь
Рисунок 5 Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь
Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь относится к сплаву Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N — основными легирующими элементами являются железо, хром, никель и азот, а некоторые марки содержат молибден, алюминий, медь и ниобий.
Этот тип нержавеющей стали характеризуется умеренной коррозионной стойкостью, простотой обработки и может обеспечивать очень высокую прочность после термической обработки при относительно низких температурах (обычно 500~800 градусов).
Дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь имеет начальную микроструктуру аустенита или мартенсита. Аустенитная нержавеющая сталь может быть преобразована в мартенсит путем термической обработки до того, как произойдет дисперсионное твердение. Когда мартенсит закаливается, полученная обработка тепловым старением приведет к выделению твердых интерметаллических соединений из решетки, а затем произойдет дисперсионное твердение.
После термической обработки этот тип материала может получить предел текучести, который в 3 или даже 4 раза больше, чем у аустенитной нержавеющей стали - 520МПа~1500МПа. Поэтому он в основном используется в аэрокосмической промышленности и других высокотехнологичных областях, где требуется высокая прочность материала.
