Широкий ассортимент изделий из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь обычно делится на ферритную, мартенситную, аустенитную, двухфазную и закалку осадком. Более 100 разновидностей нержавеющей стали делятся на эти пять категорий, каждая из которых уникальна по составу, структуре и устройству.
Нержавеющая сталь - это сплав, состоящий в основном из железа, не менее 10,5% хрома, ≤1,2% углерода и других легирующих элементов. Процесс аргонокислородного обезуглероживания (AOD) обычно считается наиболее эффективным для производства различных типов нержавеющей стали. В отличие от него, процесс вакуумного раскисления (VOD) позволяет получать нержавеющую сталь с ультранизким содержанием углерода (=0,02%) практически без дополнительных затрат, а легирующие элементы, такие как никель, молибден, азот, титан, ниобий, марганец, повышают коррозионную стойкость и механические свойства нержавеющей стали. Хром образует на поверхности нержавеющей стали устойчивую оксидную пленку (Cr2O3), а непрерывная, плотная пассивирующая пленка предотвращает дальнейшие реакции между сталью и окружающей атмосферой, защищая сталь от дальнейшего окисления. Другие легирующие элементы влияют на формуемость, свариваемость, прочность, устойчивость к окислению и скорость деформации при холодной прокатке.
Феррит из нержавеющей стали
Ферритная нержавеющая сталь состоит из микроструктуры, называемой ферритной фазой, с телесно-центрированной кубической решеткой. Ферритная нержавеющая сталь содержит более 12% хрома и менее 0,20% углерода. Они не могут быть закалены термической обработкой и могут быть лишь слегка закалены холодной прокаткой. Телесноцентрированная кубическая решетка является причиной того, что ферритная сталь является магнитной, в этом ее отличие от всех других видов нержавеющей стали.
Хотя ферритная нержавеющая сталь не такая прочная, как мартенситная, она обладает высокой коррозионной стойкостью. Обычно используется в кухонной посуде, промышленном оборудовании и автомобильной промышленности. Ферритная нержавеющая сталь является альтернативой аустенитной нержавеющей стали и может использоваться для производства листовых изделий, таких как выхлопные трубы автомобилей, ролики стиральных машин, контейнеры, автобусы, железнодорожные вагоны, жидкокристаллические дисплеи, микроволновые печи и солнечные водонагреватели.
По сравнению с аустенитной нержавеющей сталью, в ферритную нержавеющую сталь не добавляют дорогостоящий никель, цена низкая, благодаря хорошей способности к холодной штамповке, ферритная нержавеющая сталь проста в проектировании и обработке. Богатые хромом ферритные нержавеющие стали обладают хорошей стойкостью к окислению при высоких температурах и могут использоваться для производства компонентов промышленных печей.
Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь содержит от 12% до 17% хрома и от 0,10% до 1,20% углерода. Эта сталь закаливается в масле или на воздухе при температуре 1050 °С (при полной аустенизации) и затем закаливается. Низкотемпературный отпуск позволяет получить низкую вязкость, высокий предел прочности при растяжении и высокий предел текучести, а высокотемпературный отпуск - более высокую вязкость. При нормальных условиях предел текучести мартенситной нержавеющей стали может быть получен при отпуске на 550 ~ 1860 МПа, а прокаливаемость повышается с увеличением содержания хрома. Эти стали обычно закаливаются на воздухе и имеют большие сечения. В зависимости от содержания углерода мартенситная нержавеющая сталь может быть разделена на две категории:
1) Низкоуглеродистая высокопрочная мартенситная нержавеющая сталь: низкое содержание углерода (около 0,10%), содержание хрома варьируется от 11,50% до 18,00%. В основном это высокопрочные конструкционные стали с хорошей свариваемостью, формуемостью и ударной вязкостью. Они используются в (нефтяном) химическом строительстве, газотурбинных двигателях, лопатках турбин, электростанциях, компрессорах, посуде и авиационных конструкционных деталях и двигателях, а также пресноводных гребных валах, а также широко применяются в болтах, клапанах, столовых приборах, валах насосов и подшипниках.
2) Высокоуглеродистая и высокотвердая мартенситная нержавеющая сталь: увеличение содержания углерода позволяет повысить прочность и твердость, но в ущерб свариваемости, вязкости и даже коррозионной стойкости. Также увеличивается количество карбидов, для растворения которых требуется более высокая температура аустенизации, что снижает ударные свойства.
Обычно применяется для изготовления режущих инструментов (0,3% C и 12%Cr, твердость 400 VPN после закалки и отпуска); шестерен, подшипников, игольчатых клапанов и компонентов для высокотемпературного применения; бритвенных лезвий, хирургических инструментов, угольных молотков и шарикоподшипников для высокотемпературного применения (0,95% ~ 1,20%C и 16% ~ 17%Cr, закаленная твердость 600 ~ 700 VPN). Благодаря своей долговечности, прочности и коррозионной стойкости мартенситная нержавеющая сталь идеально подходит для аэрокосмической, оборонной промышленности и ручного электроинструмента.
Аустенитная нержавеющая сталь
Аустенитная нержавеющая сталь - самая популярная нержавеющая сталь, известная своей высокой коррозионной стойкостью и температурной стабильностью, известная своей непревзойденной прочностью и формуемостью, аустенитная нержавеющая сталь не может быть закалена путем термообработки, и является дорогой из-за высокого содержания никеля, по крайней мере 10,5% хрома и от 8% до 12% никеля, плюс азот и другие элементы.
Аустенитная нержавеющая сталь имеет аустенитную кристаллическую структуру и гранецентрированную кубическую решетку как при высоких, так и при низких температурах. Магний, никель и азот являются аустенитными стабильными элементами. "Аустенит" образуется при добавлении никеля или азота.
Аустенитная нержавеющая сталь обычно немагнитна, хорошо поддается сварке и деформации и используется в различных отраслях промышленности, включая медицинскую, автомобильную, промышленную, потребительскую и аэрокосмическую.
Аустенитная нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома обладает отличной стойкостью к окислению и образованию накипи, подходит для паровых труб, труб котлов, деталей нагревательных печей и т.д. Аустенитные нержавеющие стали с высоким содержанием молибдена используются в трубах морских платформ, теплообменниках/конденсаторах для охлаждения солоноватой или морской воды на электростанциях, а также в целлюлозно-бумажной промышленности. Они непрерывно подают воду для насосов, гребных винтов, клапанов и другого морского оборудования. На атомных электростанциях аустенитная нержавеющая сталь используется для трубопроводов, связанных с реакторными процессами. Она выдерживает более высокие температуры, чем ферритная нержавеющая сталь, хотя в типичном реакторе могут присутствовать обе.
Аустенитная нержавеющая сталь обладает широким спектром свойств, может использоваться и при низких температурах, в зоне низких температур хотя и несколько снижается вязкость, но сохраняется высокая прочность на разрыв, они широко применяются в производстве сжиженного природного газа (СПГ) при температуре -161 °С и на заводах по производству сжиженного газа.
Аустенитные нержавеющие стали серий 300 и 200 широко используются в следующих областях:
Серия 300 - горное и химическое оборудование, фармацевтическое оборудование, резервуары для хранения, компоненты катализаторов, продукты питания и напитки, аэрокосмические трубы.
Серия 200 - посуда и столовые принадлежности, бытовые резервуары для воды, посудомоечные машины, интерьерные конструкции, автозапчасти, стиральные машины и т.д.
Поскольку аустенитная нержавеющая сталь обладает множеством полезных свойств, она стала популярным материалом, занимающим около трех четвертей мирового рынка нержавеющей стали.
Дуплексная нержавеющая сталь
Дуплексная нержавеющая сталь сочетает в себе прочность и свариваемость аустенитной нержавеющей стали с прочностью и устойчивостью к локальной коррозии ферритной нержавеющей стали. Двойная микроструктура феррита и аустенита получается путем балансировки хромовых и никелевых эквивалентных элементов. При нормальных условиях содержание Cr в двухфазной стали составляет от 23% до 30%, содержание Ni - от 2,5% до 7%, а также в ней присутствует некоторое количество титана или молибдена. Дуплексная нержавеющая сталь обладает сильной коррозионной стойкостью и высокой скоростью закалки. Ее прочность примерно в два раза выше, чем у обычной аустенитной или ферритной нержавеющей стали. Супердуплексная нержавеющая сталь имеет более высокое содержание молибдена и хрома и обладает лучшей коррозионной стойкостью.
Дуплексная нержавеющая сталь используется в химической промышленности, транспортировке и хранении, добыче нефти и газа и транспортировке трубопроводов, разведке нефти и газа и морских буровых платформах. Другие распространенные области применения включают сосуды под давлением и теплообменники, бумажные и целлюлозные реакторы, отбеливающее оборудование, пищевую промышленность, заводы по производству биотоплива, морские суда и высокохлорированные среды и т. д.
Закаленная нержавеющая сталь
Эти стали либо сами по себе, либо в сочетании аустенитных и мартенситных сталей богаты медью, молибденом, алюминием и титаном, а закаленные осаждением (PH) нержавеющие стали имеют высокое соотношение прочности и веса, особенно подходящее для высокотемпературных сред, таких как электростанции. Благодаря термической обработке предел прочности при растяжении может достигать 850 ~ 1700 М Па, а предел текучести - 520 ~ 1500 М Па, что примерно в три-четыре раза превышает прочность аустенитной нержавеющей стали 304 или 316.
Нержавеющие стали семейства PH можно разделить на три основных типа - мартенситные, полуаустенитные и аустенитные с низким содержанием углерода. Они используются в нефтегазовой, атомной и аэрокосмической промышленности, где требуются высокая прочность, коррозионная стойкость и низкая, но приемлемая вязкость, а в особых случаях - высокоскоростные применения, например, лопатки турбин.
Лист из нержавеющей стали 17-4 PH прост в производстве и обработке, что значительно экономит затраты. Инженеры по всему миру полагаются на эту нержавеющую сталь PH для решения насущных проблем при проектировании, производстве и обработке продукции. Высокопрочные и среднеустойчивые к коррозии отливки также являются типичным применением нержавеющей стали 17-4. Требуемые прочность и вязкость можно регулировать температурным режимом в процессе термообработки.
Впечатляющий ассортимент продукции
Ассортимент нержавеющей стали впечатляет и расширяется, в основном благодаря широкому спектру ее применения даже в экстремальных условиях окружающей среды. Ожидается, что с 2019 по 2027 год мировой рынок будет расти с темпом CAGR 6,3% и достигнет $182,1 млрд к 2027 году. С ростом потребления нержавеющей стали на душу населения увеличение спроса и производства принесет ей большую пользу. Нержавеющая сталь действительно является металлом будущего благодаря своим легендарным областям применения.