Неръждаемите стомани се предлагат в много разновидности, обикновено класифицирани въз основа на техния химичен състав, микроструктура и приложение. Въз основа на присъстващите първични легиращи елементи неръждаемите стомани могат да бъдат категоризирани като Cr (хромна стомана), CrMo (хром-молибденова стомана), CrNi (хром-никелова стомана), CrNiMn (хром-никелова-манганова стомана или високо-манганова стомана) и CrMnN (хром-манган-азотна стомана). Въз основа на тяхната микроструктура след топлинна обработка те могат да бъдат разделени на пет основни категории: феритна неръждаема стомана, мартензитна неръждаема стомана, аустенитна неръждаема стомана, аустенитна-феритна дуплексна неръждаема стомана и-втвърдяваща се неръждаема стомана.
Аустенитна неръждаема стомана
Аустенитната неръждаема стомана е разработена на базата на 18-8 CrNi стомана. За да се подобри устойчивостта на корозия, ферит-образуващите елементи като Ti, Nb, Mo и Si често се добавят към стомана 18-8, като едновременно с това се увеличава съдържанието на Cr и се намалява съдържанието на C. Общата му устойчивост на корозия се определя основно от съдържанието на тези легиращи елементи Cr, Ni, Mo и Si. В окислителни среди или такива, съдържащи окислители, пасивиращият ефект осигурява отлична устойчивост на корозия в среди като азотна киселина, което го прави широко използван в химическо оборудване за производство на азотна киселина. Въпреки това, в силно окисляващи среди (като азотна киселина с висока-концентрация, висока-температура или азотна киселина с добавени окислители), потенциалът има тенденция да се измества към зоната на свръх-пасивация, ускорявайки корозията. Като цяло стоманите са устойчиви само на разредена или средноконцентрирана азотна киселина, но не и на концентрирана азотна киселина. Въпреки това стоманите, съдържащи специфични елементи (като Si) (напр. 0Cr20Ni24Si4Ti в моята страна, NAR-SN1 в Япония и 00Cr8Ni20Si6 в Съветския съюз) са устойчиви на концентрирана азотна киселина. За устойчивост на разредена сярна киселина, добавянето на Mo, Cu и Si може да намали скоростта на корозия. Стомани като 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti показват добра устойчивост на сярна киселина, докато сурови условия като гореща сярна киселина изискват Ni сплави (напр. Ni70Mo27V). Устойчивостта на корозия в алкални разтвори е отлична и се увеличава с увеличаване на съдържанието на Ni.
По време на термична обработка или заваряване карбидните фази лесно се утаяват по границите на зърната, за да причинят междукристална корозия. 18-8 тип стомана често се обработва с разтвор (закалява) при 900-1100 градуса, за да се превърне структурата в едно-фазен аустенит и да се подобри устойчивостта на междукристална корозия. Това може да се избегне и чрез ограничаване на съдържанието на С (По-малко или равно на 0,03%), добавяне на силни карбидо-образуващи елементи като Ti/Nb и стабилизиране на около 900 градуса. Въпреки това, той е чувствителен към SCC. Средите, които предизвикват SCC, включват водни разтвори на хлориди с висока-концентрация над 80 градуса, сулфидни разтвори (политионова киселина, разтвори на H₂S), горещи концентрирани основи, 150-350{23}}вода под високо{23}}налягане и др.; питинг и цепнатина корозия също са склонни да се появят във водни разтвори,-съдържащи хлорид. Инхибирането на утаяването на карбиди, намаляването на сулфидните включвания и увеличаването на чистотата може да намали този проблем. Легиращи елементи като Cr, Mo и N могат да подобрят устойчивостта на точкова корозия, а Si и Ni също играят определена роля. Феритна неръждаема стомана Феритната неръждаема стомана се отнася до хромирана неръждаема стомана с феритна структура при стайна температура. Разделен е на тип Cr13, тип Cr16-19 и тип Cr25-28 според съдържанието на Cr. Тъй като съдържанието на Cr се увеличава, устойчивостта на корозия и устойчивостта на окисляване на окислителната киселина се подобряват; в окислителна среда като азотна киселина устойчивостта на корозия е подобна на тази на Cr-Ni аустенитна неръждаема стомана със същото съдържание на Cr, но по-ниска от последната в редуцираща среда. Въпреки че феритната стомана с високо-Cr има висока граница на провлачване, висока топлопроводимост и ниска цена, тя е крехка (нагрубяването на зърната в зоната, засегната от топлината- след заваряване я прави по-крехка), има слаба устойчивост на хлътване и е чувствителна към прорези. Обхватът му на приложение е по-тесен от този на Cr-Ni аустенитна неръждаема стомана. [2] Неговата междукристална корозия произлиза от разлагането на свръхнаситен твърд разтвор и утаяването на Cr-съдържащи C и N съединения по границите на зърната води до изчерпване на Cr в близост. Феритната неръждаема стомана с обикновена чистота има по-висока склонност към междукристална корозия поради бързото утаяване на Cr въглерод и нитриди. Може да възникне не само в силна корозивна среда, но и в слаба среда (като чешмяна вода). Подобрения могат да бъдат направени чрез увеличаване на съдържанието на Cr, намаляване на съотношението C/N, добавяне на стабилизиращи елементи като Ti/Nb или извършване на умерено отгряване при 700-800 градуса. Устойчивостта на SCC на хлорид е по-добра от тази на аустенитната неръждаема стомана (кубичните решетъчни равнини, центрирани върху тялото, лесно се плъзгат, образувайки мрежови дислокации, които е по-малко вероятно да образуват линейни канали). Въпреки това SCC все още може да възникне поради междукристална корозия и питинг, които могат да бъдат предотвратени чрез добавяне на Ti и Nb. Феритна неръждаема стомана с висока чистота, устойчива на питинг, може да бъде получена чрез добавяне на Mo и рафиниране за намаляване на примесите като съотношението C/N и неметалните включвания.
Мартензитна неръждаема стомана
Мартензитната неръждаема стомана е хромирана неръждаема стомана с мартензитна структура при стайна температура. Съдържа високи нива на Cr (wCr=13%-18%) и C (wC=0.1%-0,9%). Представителните класове включват 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 и 95Cr18. При нормални температури на охлаждане той образува чист аустенит, който се превръща в мартензит при охлаждане. Увеличаването на съдържанието на въглерод увеличава якостта, твърдостта и устойчивостта на износване, но намалява устойчивостта на корозия. Често се използва в производството на инструменти и измервателни инструменти с високи механични свойства и известна степен на устойчивост на корозия.
Стоманата Cr13 показва отлична цялостна устойчивост на корозия в слабо корозивни среди като въздух и слаби разтвори на органична киселина/сол. Неговата устойчивост на корозия е свързана с неговата микроструктура; след закаляване устойчивостта на корозия остава в съответствие с вариращото съдържание на въглерод. Закаляването под 450 градуса има малък ефект върху устойчивостта на корозия. Високо{5}}температурното темпериране обаче води до обеднен на Cr-твърд разтвор поради образуването на Cr карбиди, намаляващи устойчивостта на корозия. Закаляването при 700-750 градуса повишава устойчивостта на корозия поради намаляване на градиента на концентрация на Cr във ферита. В отгрято състояние увеличаването на съдържанието на въглерод в стоманата допълнително изчерпва феритната фаза, намалявайки устойчивостта на корозия. За подобряване на производителността често се добавят елементи като Ni, Mo, V, Co, Si и Cu. Увеличаването на съдържанието на Cr може също да подобри устойчивостта на корозия, но съдържанието на C трябва да се увеличи съответно, за да се постигне мартензитна структура. Заместването на C с Ni има подобни ефекти. 14Cr17Ni2 е мартензитна стомана с отлична устойчивост на корозия.
Дуплексни неръждаеми стомани
Разработени да комбинират различни микроструктури и свойства, тези степени включват мартензит-феритни дуплексни и аустенитни-феритни дуплексни неръждаеми стомани. Представителен клас мартензит-ферит, 12Cr13, предлага устойчивост на корозия, подобна на тази на мартензитните неръждаеми стомани, но с по-ниска твърдост, по-висока пластичност и по-добра заваряемост. Аустенитните -феритни неръждаеми стомани, включително Cr18, Cr21 и Cr25, се характеризират с висока якост (σ₀.₂ е приблизително два пъти по-голяма от тази на аустенитната неръждаема стомана), нисък коефициент на разширение, висока топлопроводимост, отлична устойчивост на междукристална корозия, корозия под напрежение/корозионна умора и питинг/пукнатина корозия, а ниското им съдържание на Ni и ниската цена са довели към бързо развитие. В допълнение към дуплексната неръждаема стомана, има и тип неръждаема стомана с утаяване-в рамките на неръждаемата стомана със сложна фаза. Основната му цел е да създаде фаза на утаяване-втвърдяване в мартензитната или аустенитната структура чрез подходящо добавяне на легиращи елементи и термична обработка, което води до ултра{16}}високо{17}}неръждаема стомана.
Плоча и лента от неръждаема стомана за оборудване под налягане
Неръждаемата стомана, специално проектирана за съдове под налягане, има ясни изисквания за класификация и обозначение, размери, форма, допуски, технически изисквания, методи за изпитване, правила за проверка, опаковане, маркировка и сертификат за качество на продукта. Общите класове включват 06Cr19Ni10 и 022Cr17Ni12Mo2, с цифрови кодове като S30408 и S31603. Използва се предимно в санитарно оборудване като хранително-вкусова и фармацевтична техника.
