Воздействие Легирующих Элементов На Нержавеющую Сталь

Основные легирующие элементы нержавеющих сталей - марганец, кремний, хром, никель, кобальт, молибден, вольфрам, титан, ниобий, алюминий, бор. Также редкоземельные металлы, такие как церий, лантан и другие. Иногда азот.

Как легирующие элементы влияют на строение и свойства нержавеющей стали ?

Хром (Cr) - делает сталь устойчивой к коррозии и окислению, уменьшает склонность к хрупкому разрушению. Хромистая сталь обладает повышенной стойкостью против отпускания. Хром повышает докаливание стали, способствует получению высокой и равномерной жесткости, обеспечивает повышенную износостойкость.

Никель (Ni) - снижает критическую скорость охлаждения стали и повышает докаливание нержавейки, в отожженных слоях незначительно повышает ее прочность. Сильно уменьшает склонность к хрупкому разрушению закаленной и отпущенной стали при комнатной и пониженной температурах. Повышает сопротивление стали окислению при нагревании и её прочность при повышенных температурах. Никель обеспечивает получение высокой пластичности и вязкости одновременно с повышенной прочностью.

Титан (Ti) - вводится в нержавеющие стали в качестве стабилизирующего элемента.

Молибден (Mo) - повышает докаливание стали, способствует мелкозернистости стали, препятствует хрупкости, возникающей при медленном охлаждении в процессе отжига.

Марганец (Mn) - повышает прокаливание, износостойкость и вязкость. Используется в качестве раскислителя и дегазатора для удаления кислорода при плавлении металла. Содержание марганца в больших процентах в нержавеющей стали увеличивает его твердость и хрупкость.

Фосфор (P) - считается вредной примесью. Растворяется в феррите, за счет этого повышается прочность, но снижается пластичность и ударная вязкость с увеличением склонности стали к хрупкости. В низколегированных сталях с углеродом около 0,1 % фосфор повышает прочность и сопротивление атмосферной коррозии.

Кремний (Si) - увеличивает прочность стали. Используется в качестве раскислителя и дегазатора для удаления кислорода при плавлении металла.

Сера (S) - обычно считается вредной примесью, влияющей на пластичность, ударную вязкость, свариваемость, коррозионные свойства, качество поверхности стали и т.д. Вредное влияние серы уменьшает присутствие в стали марганца. Содержание серы в качественных сталях не превышает 0,02 - 0,03%.

Ванадий (V) - увеличивает прочность, износостойкость, повышает плотность и вязкость. Повышает коррозионную стойкость, увеличивая толщину оксидной пленки. Карбидные включения ванадия очень твердые.

Вольфрам (W) - добавляет прочность, вязкость и улучшает прокаливание. Сохраняет твердость при высоких температурах.

Кобальт (Co) - увеличивает прочность и твердость, позволяет проводить закалку металла при более высоких температурах. Усиливает эффекты других элементов в сложных сталях.

Ниобий (Nb) - ограничивает рост карбидов. Ограничивает обрабатываемость нержавеющего сплава. Создает самые твердые карбиды.

Азот (N) - используется вместо углерода в стальной матрице (атомы азота функционируют аналогично атомам углерода, но имеют преимущества в коррозионной стойкости).

Углерод (C) в нержавеющей стали

В нержавеющих сталей, имеющих в составе 18% Cr и 10% Ni, обычно вводят сильные карбидообразующие элементы (например титан Ti - производство 08(12)Х18Н10Т), связывающие углерод, являющийся вредной примесью.

В аустенитных сталях с низким содержанием углерода (0,03% - 04(08)Х18Н10), наблюдается более высокое сопротивление межкристаллической коррозии после сварки, а также повышенная стойкость к азотной кислоте высоких концентраций и в других агрессивных средах, что приводит к их применению для изготовления химической аппаратуры.

С повышением содержания углерода ухудшается свариваемость стали, а также свойство деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии.

Низкое содержание углерода в стали обуславливает ее повышение пластических свойств, высокое свойство к полированию и хорошую свариваемость.