Нержавеющая сталь — это общее название семейства сталей, устойчивых к коррозии и содержащих минимум 10,5% хрома. Эффект этого минимального уровня создает слой оксида хрома на поверхности, который является самовосстанавливающимся кислородным барьером, останавливающим дальнейшее окисление. При содержании хрома менее 10,5% оксидная пленка обладает недостаточной прочностью для самовосстановления.
Нержавеющие стали широко используются в большинстве отраслей промышленности, в том числе в строительстве, судостроении, аэрокосмической промышленности, автомобилестроении и производстве потребительских товаров. Материал обеспечивает высокую прочность, долговечность и устойчивость к коррозии, что делает его идеальным для многих косметических средств и компонентов для открытых сред. Нержавеющая сталь поставляется в сортах, классифицируемых по содержанию в ней сплава. Марка, выбранная для конкретного применения, зависит от таких факторов, как среда, в которой она будет использоваться, требуемая прочность и долговечность, а также желаемый эстетический стандарт. В этой статье будет дано определение: Что такое нержавеющая сталь?, ее состав, типы, марки, свойства и области применения.
Что такое нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь в основном изготавливается из средне- и низкоуглеродистой стали. Они легированы рядом металлов для изменения результирующих свойств. Например, хром и никель придают коррозионную стойкость и твердость. Другие металлы повышают ковкость, ударную вязкость, пластичность, прочность на растяжение и сдвиг и другие свойства. Нержавеющие стали, как правило, отличаются высокой прочностью, причем некоторые примеры относятся к числу самых высоких пределов прочности при растяжении и текучести среди всех металлов. Кроме того, они, как правило, устойчивы к коррозии и обладают исключительными эксплуатационными характеристиками в определенных условиях в зависимости от марки / типа сплава. Кроме того, нержавеющие стали способны выдерживать высокие и низкотемпературные характеристики, от криогенных температур до 2000 ° C, в зависимости от марки.
В зависимости от определения существует по меньшей мере 60, а возможно, и более 100 различных марок нержавеющей стали, которые продолжают разрабатываться для общих и специфических целей. Изучение нержавеющей стали является одной из наиболее активных областей металлургических исследований. На эти марки распространяются различные национальные и международные стандарты, которые постепенно становятся унифицированными и обычно определяют близкие или идентичные сплавы / свойства. Кстати, нержавеющая шпилька доступна для покупки на страницах специализированного сайта.
Какова история нержавеющей стали?
История нержавеющей стали началась в 1912 году, когда Гарри Брирли, английский металлург, возглавлявший Brown Firth Laboratories в Шеффилде, исследовал износостойкие стали для улучшения стволов ружей. Было обнаружено, что некоторые из его экспериментальных сплавов обладают высокой устойчивостью к коррозии, и он увидел и понял более широкие последствия своей работы. Он начал экспериментировать с различными составами стали и обнаружил, что именно добавление хрома в сплав оказывает наибольшее влияние на полученную устойчивость к коррозии.
Брирли запатентовал свой новый сплав под названием “сталь без ржавчины” (позже модифицированный в нержавеющую сталь) в 1915 году. Владельцами исследовательской лаборатории были производители стали из Шеффилда, чья основная репутация была связана с производством оружия и столовых приборов. Именно на этом рынке было разработано первое применение нержавеющей стали с наилучшим использованием прочности новых сплавов. Во время Первой мировой войны нержавеющая сталь также использовалась в военных целях, таких как авиационные двигатели и детали оружия.
В настоящее время нержавеющая сталь является основным материалом в большинстве отраслей промышленности, включая бытовую технику, медицинское оборудование, автомобильные запчасти и строительные материалы. Ее устойчивость к коррозии, а также прочность и долговечность все больше делают ее популярным выбором для многих отраслей промышленности.
Из чего изготовлена нержавеющая сталь?
Нержавеющие стали изготавливаются из легирующих элементов, таких как: хром, никель, молибден и титан, для достижения специфических свойств, таких как повышенная коррозионная стойкость, более высокая прочность на растяжение или улучшенная пластичность / ковкость. Точный состав нержавеющей стали — это обширная тема, при этом небольшие изменения в составляющих металлах потенциально вносят значительные коррективы в свойства.
Как производится нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь производится различными методами плавки, которые типичны для большинства металлургических производств. Ниже перечислены три распространенных процесса:
- В электродуговой печи для нагрева сырья используется сильный ток, протекающий между двумя угольными электродами. Легирующие элементы из лома и готовой стали, хром и т.д. добавляются в тигель печи вместе с железной рудой и необходимыми добавками для рафинирования этого компонента для получения сплава из нержавеющей стали. В печи происходит плавление и рафинирование, а примеси всплывают в виде шлака / клинкера.
- Доменные печи плавят железную руду, смешанную с коксом, в тигле, продувая расплавленный чугун кислородом для удаления примесей, которые всплывают в виде шлака. После очистки руды в расплавленный металл добавляют хром и другие легирующие элементы для получения сплава из нержавеющей стали.
- Вакуумная индукционная плавка и вакуумно-дуговая плавка позволяют получать металлы очень высокой чистоты из уже очищенных исходных материалов (т. Е. без добавления руды). Этот процесс позволяет более точно контролировать состав сплавов из нержавеющей стали.
После того, как нержавеющая сталь была расплавлена и очищена, ее, как правило, грубо отливают в заготовки. Затем этим заготовкам придаются различные формы и размеры с использованием ряда производственных процессов, включая:
- Литье нержавеющей стали включает в себя заливку расплавленного металла в литую полость, которой он соответствует, и отливка сохраняет форму полости при охлаждении.
- При прокатке нержавеющей стали необработанные заготовки проходят через серию точных прижимных роликов, чтобы уменьшить их толщину и придать стали листовую или иную форму. Этот процесс может выполняться горячим или холодным способом для получения различных конечных материалов различной прочности и кристаллической структуры.
- Для ковки нержавеющей стали требуется ее нагрев, а затем придание ей желаемой формы ударом молотка или прессованием.
- Обработка нержавеющей стали позволяет резать и придавать ей форму с помощью различных станков, таких как токарные и фрезерные.
После придания нержавеющей стали окончательной формы она может подвергаться дополнительной обработке для улучшения своих свойств, такой как термическая обработка, полировка или нанесение покрытия.
Каковы характеристики нержавеющей стали?
Некоторые характеристики нержавеющей стали включают:
- Как правило, обладает высокой устойчивостью к коррозии.
- Прочная и долговечная — устойчива к изгибу, растрескиванию и разрушению.
- Непористая и не реагирующая — легко моется и выдерживается в автоклаве.
- Позволяет получить широкий спектр качественных отделочных материалов.
- Выдерживает высокие температуры без разрушения.
- Подходит для использования при криогенных температурах.
- Экологически чистые материалы, поскольку они на 100% пригодны для вторичной переработки без потерь или деградации.
Какого цвета нержавеющая сталь?
Нержавеющие стали, естественно, имеют однородный серебристый цвет, хотя различные компании предлагают запатентованные процессы “окрашивания в нержавеющую”, аналогичные анодированию. Диапазон цветов от бронзового до золотистого может быть получен путем нагрева нержавеющей стали в печи примерно до 700 ° C в атмосфере кислорода. Это приведет к образованию оксидов железа в поверхностной пленке, которая будет окрашиваться в оттенки желтого, золотого и коричневого в зависимости от температуры и времени. Нержавеющая сталь также приобретает оттенки синего при нагревании до 250 ° C на воздухе, также в процессе окисления.
Как выглядит нержавеющая сталь?
Детали из нержавеющей стали часто полируются до зеркального блеска с помощью электрополировки. В результате получается отражающий и обычно серебристый цвет, но его можно покрасить, как описано выше. Компоненты из нержавеющей стали также могут иметь различные типы и уровни текстурирования — от пескоструйной обработки до дробеструйной обработки, от чистовой обработки кистью до фототравления.