Нержавеющая сталь AISI Какую сталь выбрать?

Какую сталь выбрать? Нержавеющая сталь AISI 304

Все ли изделия AISI одинаково стойкие к коррозии?

Различные виды нержавеющих стали и их сравнение:

Изделия можно изготовить из разных марок нержавеющей стали, различных по стоимости и назначению: AISI 201, AISI 304, AISI 321, AISI 316, AISI 403. Но как понять, подходит ли тот или иной тип стали. Как выбрать, чтобы не переплачивать за ненужную перестраховку. Как найти баланс цены и необходимой защиты от коррозии. Почему мы стали предлагать клиентам изделия из стали AISI 201. Попробуем разобраться, какой материал, вид марки стали прочнее и лучше?

Три основных класса нержавеющей стали AISI

Нержавеющая сталь AISI 201 AISI 304 AISI 321 AISI 316 AISI 403. Это сплав железа, углерода и хрома, где максимальное содержание углерода – 1%, а минимальное содержание хрома – 8%. Такой состав необходим для формирования на поверхности тонкого самовосстанавливающегося слоя нерастворимых окислов, который противостоит коррозии. Промышленные изделия из нержавейки AISI 201/304

Сталь делится по строению на три основных класса:

☑ Аустенитный класс нержавеющей стали

Составляет около 70% общей продукции нержавеющей стали. Содержит достаточное количество никеля или магния для поддержания аустенитной структуры. Которая даёт высокую сопротивляемость коррозии. Её легко отличить от другой стали — аустенитная сталь практически не магнитится магнитом. (AISI 201, 304, 321, 316 — являются аустенитными).

☑ Ферритный класс нержавейки

Содержит хром для достижения устойчивости к коррозии. Он не имеет ни никеля, ни другого стабилизатора (или же в недостаточных количествах). Которые бы поддерживали аустенитную структуру. Этот класс стойкий к коррозии. Но менее долговечный, чем аустенитный класс. (AISI 430 принадлежит ферритному классу).

☑ Мартенситный класс

Содержит большой процент углерода, что делает сталь очень твёрдой и прочной. Но эта сталь менее стойкая к коррозии, чем другие классы, в основном из-за низкой концентрации хрома.

Содержание элементов в зависимости от класса стали AISI % от массы⁴

Углерод – повышает механические качества, но понижает устойчивость против коррозии при С > 0,15%;

Хром – элемент наиболее ответственный за сопротивление коррозии;

Никель – стабилизатор, поддерживающий аустенитную структуру при стандартных температурах. Самый дорогостоящий элемент входящий в состав стали и существенно удорожающий материал.

Классы нержавеющей стали AISI разделяются на марки, различающиеся по составу и, следовательно, по своим свойствам:

Приблизительный состав марок стали AISI для изделия %

Марганец – стабилизатор аустенита, который может заменять никель при определённых соотношениях;

Азот – значительно повышает сопротивление коррозии в аустенитных сталях;

Титан – стабилизатор, сохраняющий сталь при температурах более 5000 С и агрессивных средах;

Молибден – значительно повышает сопротивление коррозии в особо агрессивных средах.

Существует множество марок стали AISI. Все они были созданы для применения в определенных условиях. В том числе в критических температурах, в растворах концентрированных кислот, щелочей и т.п., находящихся под электрическим и механическим напряжением и т.д.

Условия эксплуатации изделие из стали AISI

Окружающая среда, в которой эксплуатируется изделие, может существенно различаться по степени своей «агрессивности» и должна быть четко определена. Для целей настоящей статьи ее можно условно разделить на четыре группы:

Комнатные условия — слабо агрессивная атмосферная среда характерная для помещений пригодных для постоянного проживания человека (комнатная температура, влажность до 60%, содержание вредных веществ не превышает установленные нормы), постоянный контакт с водой отсутствует;
Обычные атмосферные условия — средне агрессивная атмосферная среда — с периодическим контактом с трубопроводной водой и атмосферными осадками;
Агрессивная бытовая среда – при постоянном контакте с трубопроводной водой и атмосферными осадками, почвой, паром, продуктами питания (органические кислоты и щелочи), ПАВ, бытовой химией (кроме постоянного контакта с хлором) т.п., в том числе в печах, духовых шкафах, сушилках и т.п.
Агрессивная промышленная среда — при контакте с хлорсодержащими или сернокислыми веществами, в т.ч. бассейнах, в морской воде и т.п. и температурой среды до +8000С.

Что такое коррозия для металла?

В общем, коррозия металла — это потеря сталью своих начальных свойств и внешнего вида под воздействием окружающей среды. И хотя стойкость нержавеющий сталей в сотни раз превосходит стойкость обычной и оцинкованной стали. Нержавеющая сталь тоже может быть подвержена коррозии в определённых условиях. Существуют несколько видов коррозии.

Рассмотрим самые распространённые виды коррозии нержавеющих сталей:

Питтинговая коррозия (язвенная, точечная). Когда сталь лишена доступа к кислороду или когда такие элементы, как хлор, вытесняют железо, нержавеющей стали недостаёт способности восстанавливать на поверхности свою защитную плёнку из окислов. Эта плёнка разрушается в некоторых критичных точках, таких как царапины, сколы, раковины и т.п. и сталь начинает в этом месте ржаветь. Коррозия может развиваться дальше в глубину материала. Даже когда нормальные условия восстановлены. Но внутри коррозионной язвы по прежнему нет кислорода.

Коррозия питтинговая может возникать, когда сталь находится в среде с высокой концентрацией ионов хлора (в морской воде, например), смеси азотной и соляной кислот при умеренно высокой температуре и отсутствии постоянного контакта с кислородом. Качественная обработка поверхности (полировка), в определенной степени, препятствует образованию язв.

Устойчивость против коррозии зависит от структуры и состава. Три элемента, которые могут значительно её повысить – это хром, молибден и азот. Для оценки стойкости стали к язвенной коррозии часто используют коэффициент ЭСПК (числовой эквивалент стойкости к питтинговой коррозии):

Для аустенитной структуры А = 30, для ферритной А = 0 ► ЭСПК = (%Cr) + (3,3 * %Mo) + (A * %N)

График показывает ЭСПК разных марок, подсчитанные на основе их структур и минимальных и максимальных значений присутствия хрома, молибдена и азота:

☑ Межкристаллитная коррозия металла AISI 304

Это коррозия границы кристаллов стали, которая может проникать в глубину изделия. Внешний вид стали остается неизменным, но снижается прочность и пластичность материала. Вплоть до разрушения при нагрузке. Межкристаллитная коррозия возникает при длительном нагреве стали более 5000С. В том числе при сварке (кроме контактной). Поэтому этот вид коррозии еще называют «коррозией сварочного шва». Также вследствие её нарушения технологии термообработки стали при ее производстве. Высоко агрессивная среда – особенно концентрированная серная кислота при контакте с медью при высоких температурах – значительно ускоряют межкристаллитную коррозию. В то же время, высокое качество стали с минимальным содержанием посторонних примесей, пониженное содержание углерода, внесение в состав стали титана, ниобия и тантала – существенно повышают стойкость к межкристаллитной коррозии.

Сравнительные свойства сталей к межкристаллитной коррозии

Разница в механической стойкости нержавейки

Из-за структуры и химического состава нержавеющие стали отличаются механической стойкостью: пределом упругости и пределом прочности. Содержание углерода – один из определяющих параметров.

Предел упругости: нагрузка, при которой упругая деформация сменяется пластической. Оставляя изгиб вместо того, чтобы вернуться к первоначальной форме. Деталь остаётся в деформированном состоянии после нагрузки. Предел прочности: максимальная нагрузка, которую материал может вынести не разорвавшись.

AISI 201: высокая механическая стойкость – более жесткая и прочная чем другие марки из-за высокого содержания углерода (тяжело гнётся и ломается).
AISI 304, 321 и 316: содержат меньше углерода, чем AISI 201, а поэтому менее стойкие и долговечные к механическим нагрузкам (легче согнуть и сломать).
AISI 430: как и AISI 201, содержит много углерода. Сталь тяжело гнётся. Как и у большинства ферритных марок, предел прочности низкая. И с ломать её даже легче, чем марки 304 и 316.

Какую марку стали AISI выбрать? чтобы не переплачивать

Оптимальный выбор стали — залог получения требуемого качества по разумной цене. Заказывая изделия из марки стали AISI 201 вы можете сэкономить до 20%. Наша компания специально разработала и наладила производство изделия из этой стали. Чтобы предоставить покупателям, возможность экономии. При полном выполнении задач защиты от коррозии. Для (пищевой промышленности) используется марка стали AISI 304. По ценовой политике она дороже технической стали AISI 201, здесь выбор за Вами)

Когда вы определили в каких условиях будет использоваться изделия – оценили агрессивность среды, температуру эксплуатации и степень механической нагрузки, тогда выбор можно сделать при помощи следующей таблицы: