Хромисті сталі конструкційний матеріал

Вміст хрому має бути не менше 13% (13:18%). Корозійна стійкість пояснюється утворенням на поверхні захисної плівки оксиду . Вуглець у нержавіючих сталях є небажаним, оскільки він збіднює розчин хромом, зв'язуючи його в карбіди, та сприяє отриманню двофазного стану. Чим нижчий вміст вуглецю, тим вища корозійна стійкість нержавіючих сталей.

Розрізняють сталі феритного класу 08Х13, 12Х17, 08Х25Т, 15Х28. Сталі з підвищеним вмістом хрому не мають фазових перетворень у твердому стані і тому не можуть бути піддані загартування. Значним недоліком феритних хромистих сталей є підвищена крихкість із-за великокристалічної структури. Ці сталі схильні до міжкристалітної корозії (на межі зерен) через збіднення хромом меж зерен. Щоб уникнути цього, вводять невелику кількість титану. Міжкристалітна корозія обумовлена тим, що частина хрому біля меж зерна взаємодіє з вуглецем і утворює карбіди. Концентрація хрому в твердому розчині біля кордонів стає менше 13% і сталь набуває негативного потенціалу. Через схильність до зростання зерна феритні сталі вимагають строгих режимів зварювання та інтенсивного охолодження зони зварного шва.

Недоліком є й схильність до крихкості при нагріванні в інтервалі температур 450:500^oС . З феритних сталей виготовляють обладнання азотнокислотних заводів (ємності, труби). Для підвищення механічних властивостей феритних хромистих сталей додають 2:3 % нікелю. Сталі 10Х13Н3, 12Х17Н2 використовуються для виготовлення важконавантажених деталей, що працюють в агресивних середовищах. Після загартування від температури 1000^oC та відпустки при 700:750^oЗ межа плинності сталей становить 1000 МПа. Термічну обробку для феритних сталей проводять для отримання більш однорідного твердого розчину, що збільшує корозійну стійкість.

Стали мартенситного класу 20х13, 30х13, 40х13. Після загартування та відпустки при 180:250^oС стали 30Х13, 40Х13 мають твердість 50:60 HRC і використовуються для виготовлення різального інструменту (хірургічного), пружин для роботи при температурі 400:450^o, предметів домашнього вжитку. стали аустенітного класу – високолеговані хромонікелеві сталі. Нікель - аустенітоутворюючий елемент, що сильно знижує критичні точки перетворення. Після охолодження повітря до кімнатної температури має структуру аустеніту.

Нержавіючі сталі аустенітного класу 04Х18Н10, 12Х18Н9Т мають більш високу корозійну стійкість, найкращі технологічні властивості. в порівнянні з хромистими нержавіючими сталями, краще зварюються. Вони зберігають міцність до вищих температур, менш схильні до зростання зерна при нагріванні і не втрачають пластичності за низьких температур. Хромонікелеві стали корозійностійкі в окисних середовищах. Основним елементом є хром, нікель лише підвищує корозійну стійкість. Для більшої гомогенності хромонікелеві сталі піддають загартування з температури 1050:1100^oC у воді. При нагріванні відбувається розчинення карбідів хрому в аустеніті. Виділення їх із аустеніту при загартуванні виключено, оскільки швидкість охолодження велика. Отримують межу міцності = 500:600 МПа, та високі характеристики пластичності, відносне подовження = 35:45%. Зміцнюють аустенітні сталі холодною пластичною деформацією, що викликає ефект наклепу. Межа плинності може досягти значень 1000:1200 МПа, а межа міцності - 1200:1400 МПа. Для зменшення дефіцитного нікелю його частину замінюють марганцем (сталь 40Х14Г14Н3Т) або азотом (сталь 10Х20Н4АГ11).

Аустенітно-феритні сталі 12Х21Н5Т, 08Х22Н6Т є замінниками хромонікелевих сталей з метою економії нікелю. Властивості сталей залежать від співвідношення феритної та аустенітної фаз (оптимальні властивості набувають при співвідношенні - Ф:А=1:1). Термічна обробка сталей включає загартування від температури 1100:1150^oC та відпуск-старіння при температурі 500:750^oC.

Аустенітно-феритні сталі не схильні до корозійного розтріскування під напругою: тріщини можуть виникати тільки на аустенітних ділянках, але феритні ділянки затримують їх розвиток. При кімнатних температурах аустенітно-феритні сталі мають твердість та міцність вище, а пластичність та ударну в'язкість нижче, ніж стали аустенітного класу.

Крім нержавіючих сталей у промисловості застосовують корозійностійкі сплави - це сплави на нікелевій основі. Сплави типу хастели містять до 80% нікелю, іншим елементом є молібден у кількості до 15:30%. Сплави є корозійно-стійкими в особливо агресивних середовищах (кипляча фосфорна або соляна кислота), мають високі механічні властивості. Після термічної обробки - загартування та старіння при температурі 800 ^oС - сплави мають межу міцності МПа, та твердість . Недоліком є схильність до міжкристалічної корозії, тому вміст вуглецю у цих сплавах має бути мінімальним.