Преимущества нержавеющей стали в отопительных котлах

Несмотря на название, все виды стали подвержены коррозии, если их не обрабатывать должным образом.

В начале XX века металлурги обнаружили, что хром взаимодействует с кислородом лучше, нежели железо, поэтому-то и добавили хром в сталь. Исследования подтвердили, что при добавлении как минимум 10% хрома, он соединяется с кислородом и образует крепко сцепленный прозрачный слой, покрывающий поверхность стали и защищающий ее от коррозии, препятствуя дальнейшему окислению. Этот прозрачный слой является самовосстанавливающимся в случае повреждений от царапин, потертостей и вмятин.

Нержавеющая сталь - очень красивый материал. Кроме того, эта сталь способна противостоять коррозии со стороны многих кислот. Она обладает прочностью и жесткостью при экстремальных значениях температуры, причем как плюсовых, так и минусовых, и может принимать форму сложного профиля для использования в различных сферах.

В виду своей высокой версальности нержавеющая сталь удовлетворяет нижеописанным требованиям:

  • Коррозионная стойкость
  • Прочность при повышенных температурах
  • Прочность и ковкость при криогенных
  • Окалиностойкость при высоких температурах
  • Внешний вид
  • Износостойкость

Всего различают более 250 видов нержавеющей стали. В соответствии с производственными нуждами клиентов, на основании химических и механических свойств, эти виды были объединены в 5 ведущих классов.

Мартенситная нержавеющая сталь:

На практике, имеется около 400 серий данного вида стали, они обычно содержат от 11,5 до 18 % хрома и имеют более высокий уровень содержания углерода и ферритов. Данные сорта стали поддаются термообработке для достижения широкого диапазона уровней твердости и прочности и широко используются в изготовлении ножевых изделий, спортивных ножей, хирургических инструментов, а также инструментов косметологии (например, для педикюра и маникюра), игольчатых клапанов и универсальных инструментов.

Ферритная нержавеющая сталь:

Эта группа стали имеет 400 различных серий, содержащих от 10,5 до 20% хрома для обеспечения коррозионной стойкости и устойчивости к появлению окалины при повышенных температурах. Они не подлежат закалке путем термической обработки и обладают магнитными свойствами. Ферритная нержавеющая сталь используется в производстве изделий, которым необходимо обладать коррозионной стойкостью, например автоматизированная система контроля за выхлопными выбросами.

Аустенитная нержавеющая сталь:

Она является наиболее популярной, судя по количеству заказов по ее производству, в виду ее превосходной формуемости и коррозионной стойкости. Все 200 и 300 серий стали являются аустенитными и содержат 15-30% хрома и 2-20% никеля для улучшения качества поверхности, формуемости и повышения коррозионной и износостойкости. Они не обладают магнитными свойствами в отожженном состоянии, но, в зависимости от составляющих, в основном от содержания никеля, приобретают незначительный магнетизм при холодной обработке. Эта сталь используется для автоматизированных установок, кухонной утвари, технологического оборудования.

Производство качественной нержавеющей стали требует от нагрева к нагреву и из года в год определенного контроля сырьевых составляющих и режимов плавки. Точное количество предсортировочного металла и наплавочного материала закладывается в плавильную печь, так, чтобы партия изготовляемых изделий содержала определенный ряд составляющих. Этот ряд составляющих компонентов, обычно включает группу химических элементов для каждого типа нержавеющей стали.

Углеродистые и стальные сплавы (не относящиеся к нержавеющим):

Эти сорта стали в большинстве своем кованные. Нержавеющая сталь тоже может быть кованной, но для этого необходим достаточно сложный процесс изготовления. Кроме того, углеродистая сталь сложно подвергается отпуску с целью придания ей четкой грани и пружинистости оборотной стороны. Нержавеющая сталь не может быть подвергнута дифференцированному отпуску. Конечно, углеродистая сталь быстрее подвергается коррозии, чем нержавеющая. Углеродистая сталь легче поддается вредному механическому воздействию, по сравнению с нержавеющей сталью.

Легирующие элементы:

Ниже следующее является кратким описанием легирующих элементов, содержащихся в нержавеющей стали, и их функциональном предназначении.

Хром: Отвечает за формирование поверхностной пленки из окиси хрома, обеспечивающую сталь коррозионной стойкостью. Он так же влияет на увеличение устойчивости к накаливанию при повышенных температурах.

Никель: Стабилизирует аустеническую структуру и увеличивает ковкость, делая нержавеющую сталь более пригодной для формуемости. Способствует увеличению прочности при высоких температурах и коррозионную стойкость, особенно в промышленной и морской атмосферах, химической, пищевой и текстильной индустрии.

Кремний: Увеличивает стойкость к окаливанию путем формирования прочного первоначального нагара, который противостоит циклическим изменениям температур. Он сокращает науглероживание при высоких температурах и несколько увеличивает предел прочности на разрыв и твердость. Небольшое количество кремния добавляется во все виды нержавеющей стали, для раскисления.

Марганец: Обеспечивает стабильность аустенита при комнатной температуре и улучшает свойства горячей обработки. Добавление марганца до 2% не оказывает влияния на прочность, ковкость и жесткость. Марганец имеет важное значение, в качестве частичного замещения никеля в 200 сериях нержавеющей стали.

Молибден: Карбидообразующий элемент защищает от хрупкости и увеличивает коррозионную стойкость, прочность при повышенных температурах и сопротивление ползучести. Он препятствует формированию язв в хлористой среде.

Алюминий: Является сильным ферритным элементом и снижает способность нержавеющей стали к накаливанию. Он улучшает стойкость к образованию осадков (накипи).

Углерод: Присутствует во всех видах стали. Это наиболее важный упрочняющий элемент, который увеличивает прочность нержавеющей стали, стимулирует образование осадков влияющих на снижение коррозионной стойкости.

Ниобий: Соединяется с углеродом для снижения чувствительности к межкристаллитной коррозии. Он действует как добавка, измельчающая зерно, и стимулирует формирование ферритов.

Медь: Добавляется в нержавеющую сталь для увеличения устойчивости к определенным коррозионным средам. Он так же снижает чувствительность к образованию трещин вследствие коррозии под напряжением и обеспечивает эффект упрочнения при старении.

Титан: Соединяется с углеродом для снижения коррозионной стойкости. Он действует как добавка, измельчающая зерно и способствует образованию ферритов.

Кобальт: Никогда не используется один, но всегда добавляется в сплав стали. Это не карбидообразующий элемент, но растворяется в межклеточном материале ферритов, как никель и кремний. Добавление кобальта до 30% в ферросплавы (черные сплавы) оказывает значительное влияние на магнитные свойства материала. Кобальт может не только усилить феррит, но и стабилизировать углероды и сохранить их свойства при более высоких температурах.

Термическая обработка:

Твердость является ключевым свойством в производстве режущих инструментов. Все наши попытки механической обработки, полировки, подгонки и т.д. безуспешны без хорошего нагрева изделия. При термической обработке и отжиге трансформируется молекулярная структура стали инструмента, увеличивающая его прочность (измеряемую в показателях твердости по шкале Роквелла) и улучшающая механические свойства стали, увеличивающая износостойкость и общий срок службы.

Твердость достигается при первичном нагревании деталей в горячей ванне с расплавленными солями (1000С /1832 F- 1250 С/ 2282F), в зависимости от того, является сталь нержавеющей или углеродистой, и гасится в изотермических солях или масле. Затем они помещаются в отжигательную печь, где их держат несколько часов при температуре 200С /332 F. Данная температура достигается постепенно, во избежание молекулярного напряжения как результата отпуска, так, чтобы в конечном результате остаток аустенита трансформировался в сторону мартенита, преобразуя при этом и внутреннюю структуру материала, которая обеспечивает ее одинаковые механические свойства на протяженности всей режущей поверхности инструмента.

Что такое твердость по Роквеллу HRC?

Твердость стали или других материалов обычно измеряется по шкале, названной «шкалой Роквелла», эта шкала обладает числовыми значениями твердости. Данному числовому значению предшествуют буквы HRC (например, HRC 58). Высокие значения характерны для твердого материала.

По материалам: http://www.metzger.ru/articles/7176