Нержавеющие стали – хромистые

Углеродистые и низколегированные стали практически беззащитны против коррозии в атмосфере, в воде и большинстве других сред. Они покрываются пленкой окислов, которая не обладает достаточной плотностью и герметичностью для защиты стали от химического воздействия окружающей среды. Вместе с тем, известно, что некоторые легирующие элементы повышают устойчивость стали против коррозии. К таким элементам в первую очередь относятся хром и никель. 

При добавлении к стали хрома менее 12 % ее коррозионная стойкость не повышается: она остается на уровне обыкновенных углеродистых сталей. Однако введение в сталь хрома в количестве более 12 % делает ее стойкой к коррозии в атмосфере и в большинстве других промышленных средах. Стали с содержанием хрома более 12 % называют коррозионностойкими или, как часто их называют, нержавеющими. 

Три типа хромистых нержавеющих сталей

Применяют три типа хромистых сталей: с номинальным содержанием хрома 13, 17 и 25-28 %. Состав основных химических элементов хромистых сталей по ГОСТ 5632-72 представлен в таблице 1.

xromistye-stali-ximicheskiy-sostavТаблица 1 — Состав основных химических элементов хромистых коррозионностойких сталей по ГОСТ 5632-72

Хромистые стали в зависимости от содержания углерода могут относиться к различным структурным классам: ферритному, мартенситному и смешанному — феррито-мартенситному. Принадлежность к тому или иному классу определяется диаграммой тройной системы железо-углерод-хром.

Стали с номинальным содержанием хрома 17, 25 и 28 % 12Х17, 08Х17Т, 15Х25Т и 15Х28 относятся к сталям ферритного класса. Их структурой является феррит и они не имеют фазовых превращений.

У сталей с содержанием хрома 12-14 % все немного сложнее. Они нестабильны по свойствам и небольшие отклонения в химическом составе переводят сталь из одного класса в другой. Так, сталь 08Х13 при минимальном содержании углерода и максимальном хрома является ферритной, а при минимальном содержании хрома имеет гамма-альфа превращение. 

Охлаждение сталей 20Х13, 30Х13 и 40Х13 на воздухе приводит к образованию в них мартенсита. Твердость мартенсита повышается с увеличением содержания углерода, а также температуры нагрева под закалку, от которой зависит степень растворения карбидов в аустените. 

Термическая обработка хромистых нержавеющих сталей

Термическая обработка хромистых сталей может быть различной в зависимости от преследуемой цели, класса стали и ее химического состава. Обычно применяемые режимы термической обработки хромистых нержавеющих сталей представлены в таблице 2

xromistaya-nerzhaveyka-mexsvojstvaТаблица 2 — Типичные режимы термической обработки хромистых нержавеющих сталей и их механические свойства 

Стали типа Х13

Стали с 13 % хрома — 08Х13, 12Х13, 20Х13, 30Х13 и 40Х13 — являются наиболее распространенными и дешевыми нержавеющими сталями. Их применяют и для кухонной утвари, и в технике. Стали с низким содержанием углерода 08Х13 и 12Х13 имеют высокую пластичность и из них штампуют различные детали. Стали 20Х13, 30Х13 и 40Х13 имеют высокую твердость и повышенную прочность — из них изготавливают детали повышенной прочности и износоустойчивости при высокой коррозионной стойкости. Из них изготавливают различный инструмент, в том числе, хирургический, а также подшипники, пружины и другие детали для работы в активной коррозионной среде.

Стали типа Х17

Стали с 17 % — 12Х17, 08Х17Т и 14Х17Н2 — хрома обладают более высокой коррозионной стойкостью. Благодаря более высокому содержанию хрома эти стали применяют и как жаростойкие (окалиностойкие) при рабочих температурах до 900 °С.

 Стали типа Х25-Х28

Стали 15Х25Т и 15Х28 применяют для деталей печей, например, муфелей и чехлов термопар, для работы при температурах от 1050 до 1150 °С.

Проблемы ферритных нержавеющих сталей

Большим недостатком нержавеющих сталей ферритного класса является их склонность к крупнозернистости при перегреве, которая не устраняется термической обработкой — эти стали не имеют фазовых превращений. Крупнозернистость создает повышенную хрупкость стали с переходом порога хладноломкости в область положительных температур.

Источник: Гуляев А.П. Металловедение,