Коррозия – это разрушение металлов в результате их естественного взаимодействия с окружающей средой. Если металл находится в непосредственном контакте с кислородосодержащими веществами (водой, воздухом и пр.), происходит самопроизвольный окислительный процесс, в результате которого атомы железа соединяются с кислородом. Образуется оксид железа Fe2O3 – хрупкое, крошащееся вещество оранжевого цвета (не что иное, как ржавчина).
Ржавчина приводит к нарушению геометрии деталей (когда части конструкции буквально отваливаются), герметичности оболочек, потере эстетических качеств, резкому падению прочности. Последний фактор наиболее опасен: даже небольшой очаг коррозии (к примеру, «пятнышко» на толстенном валу гребного винта океанского судна) способен «приговорить» тяжёлую и дорогую деталь к списанию. Ведь однажды появившаяся коррозия склонна разрастаться!..
Физико-химический процесс коррозии очень сложен, зависит от разнообразных условий, таких как тип агрессивной среды, температура процесса, масса и форма корродирующей детали и пр. Поэтому не существует даже единой классификации процессов коррозии. Однако ущерб от коррозионного разрушения металлов значительный – для его снижения принимаются очень серьёзные меры.
В качестве методов борьбы с коррозией выделяют три направления: конструкционная, активная и пассивная защиты.
- Под конструкционной понимают меры защиты от коррозии, связанные с рационализацией конструкции (защитные оболочки, изоляция деталей от воздействия внешней среды и т.п.), выбор стойких материалов (применение нержавеющих сталей, цветных металлов или композитов), использование резиновых, клеевых защитных составов, герметиков и т.п.
- Активные методы борьбы связаны с закономерностями протекания окислительно-восстановительных реакций. К примеру, наличие на поверхности металла электрического поля поднимает его потенциал и предотвращает окисление. Применение «жертвенного анода», контактирующего с защищаемым металлом, приводит к разрушению «жертвы» и сохранению основной поверхности.
- К пассивным методам борьбы относят различные покрытия: лаки, краски, металлы с большей электроотрицательностью (цинк, хром, никель и пр.). Покрытие деталей предотвращает доступ агрессивного компонента к поверхности металла, и сохраняет его от разрушения.
В целом, лишь рациональное сочетание всех перечисленных методов обеспечивает сравнительно надёжную защиту металлических изделий от коррозии. В идеальном случае материал изделия вообще не должен поддаваться ржавлению. Для металлических изделий такими свойствами обладают нержавеющие стали.
Появление антикоррозионных сплавов
В начале статьи были перечислены основные преимущества металлов, определяющие их доминанту среди прочих конструкционных материалов. При разработке нержавеющих сплавов перед технологами стояла задача удалить основной недостаток металлов (склонность к ржавлению), при сохранении всех «фамильных» положительных свойств.
Создание первых нержавеющих сталей датируется 1913 годом. Английский металлург Гарри Бреарли трудился над улучшением материалов для артиллерийских стволов. Как известно, пороховые газы и значительное трение движущегося снаряда очень быстро разрушают внутренний канал ствола пушки. В результате орудие не только теряет точность, но и становится вовсе непригодным к стрельбе. В то время как ресурс и выносливость орудия – это цена победы!
Именно в области повышения «живучести» стали в условиях крайне агрессивной среды и работал Бреарли. После ряда экспериментов учёный выяснил, что сталь (сплав железа с углеродом) со значительной добавкой хрома очень устойчива к коррозионному воздействию. При дальнейших исследованиях было установлено, что коррозионная стойкость стали возрастает скачкообразно при сравнительно небольших добавках металла, изначально устойчивого к коррозии (к примеру, того же хрома). В этом смысле создание нержавеющей стали аналогично легированию (когда малые добавки «чужеродного» материала в расплав скачком меняют свойства, к примеру, значительно повышают прочность стали). Поскольку нержавейка также содержит компоненты легирования (никель, марганец, титан, кобальт, ниобий, молибден), то упрощая, можно говорить о создании нержавеющего сплава путём введения повышенного количества хрома в легированную сталь.
Устойчивость стали к коррозии напрямую зависит от количества хрома. Так, с помощью 13%-ой добавки хрома получаются «бытовые» нержавеющие стали (также устойчивые к слабоагрессивным средам). Повышение хрома до 17% позволяет получить сплав, эффективно сопротивляющийся коррозии при высокой температуре и в очень агрессивной среде (к примеру, 50%-ой азотной кислоте). Для создания жаропрочной стали, помимо хрома требуется наличие в сплаве основных легирующих элементов (см. выше).
Виды и марки нержавейки
Широкое применение нержавеющей стали определило появление нескольких марок, отличающихся по составу, свойствам и назначению. Российским ГОСТом нормируется нержавеющие стали типа:
- 08Х18Н10 – жаростойкая общепромышленного назначения, применяется для производства труб теплообменников, элементов муфельных печей, роторов турбин, выхлопных патрубков двигателей, электродов искровых свечей и т.п.;
- 10Х17Н13МТ – коррозионно-стойкая обыкновенная для изготовления конструкций (включая сварные), длительное время работающих в агрессивной среде при температуре до 600 °С;
- 12Х13 – жаропрочная коррозионно-стойкая с высокой пластичностью, используется для производства деталей и конструкций, работающих в условиях переменных нагрузок, в слабоагрессивных средах при повышенной температуре (400-500 °С);
- 12Х17 – коррозионно-стойкая жаропрочная для изготовления крепёжных деталей валиков, втулок, муфт и прочих узлов, работающих в умеренно агрессивных средах (кислотных, солевых и прочих растворах окислительного типа).
Согласно международным стандартам выделяют группу аустенитных нержавеющих сталей (марок от А1 до А4), содержащих 15-26% хрома и 5-25% никеля. Такие стали почти не магнитны, обладают сбалансированными характеристиками прочности/пластичности, поэтому хорошо обрабатываются и применяются для производства широкой номенклатуры деталей, включая крепёж.
- А1 (аналоги AISI 303) аустенитная арматурная сталь, широко применяется в строительстве для создания несущих каркасов и упрочнения бетонных конструкций.
- A2 (аналоги AISI 304 и российская 08Х18Н10) аустенитная нержавеющая сталь, немагнитная, без термической обработки. Хорошо сваривается – без появления хрупкости. Сохраняет прочностные свойства при нагреве до 400 °С (и охлаждении до -200 °С). Широко применяется в промышленности и для производства крепежа.
- A4 (аналоги AISI 316 и 10Х17Н13М2) отличается от А2 наличием добавки молибдена (2-3%), что значительно повышает коррозионную стойкость в агрессивных кислотных средах. Имеет ещё более высокие антимагнитные свойства. Применяется для изготовления крепежа и такелажных изделий для судостроения, химической, пищевой промышленности, узлов и деталей лабораторного оборудования и т.д.
- AISI 410 – жаропрочная нержавеющая сталь повышенной пластичности для производства деталей работающих при ударных нагрузках и в слабоагрессивных средах;
- AISI 430 – аналогична предыдущей, но предназначена для работы в сильноагрессивных средах окислительного типа. Применяется для производства крепежа.
Преимущества и недостатки
Основные преимущества нержавеющей стали были описаны выше. В качестве недостатков можно отметить высокую цену стали и отсутствие магнитных свойств. Для крепёжных изделий при использовании автоматического инструмента этот недостаток может иметь большое значение.
Компания Траив-комплект осуществляет продажу и доставку нержавеющих хомутов, нержавеющих гвоздей, нержавеющих заклёпок
