В 1913 году английский металлург Гарри Брирли (Harry Brearley) экспериментировал со сплавами, изучая их свойства. Соединив железо, хром и углерод, он обнаружил, что полученный сплав чрезвычайно устойчив к коррозии. Так появилась нержавеющая сталь, и этот момент стал важнейшей вехой в истории металлургии и многих других областей деятельности.
Нержавеющая сталь — это сплав на основе железа, в который для придания ему стойкости к коррозии добавлены другие элементы. Основной из них — хром: в разных марках нержавейки его содержится до 27%. Кроме того, в сплаве обязательно присутствует углерод, придающий ему прочность и твёрдость, и некоторые другие элементы, определяющие физико-механическое свойства нержавеющей стали — кремний, фосфор, сера, марганец, никель, молибден, кобальт, титан.
Предмет особого внимания — хром, содержащийся в нержавеющей стали. Благодаря его наличию на поверхности материала образуется тонкая, но прочная оксидная плёнка. Именно она защищает сплав от коррозии и позволяет нержавейке называться именно так.
Хром придает нержавеющей стали не только антикоррозионные свойства, но и:
- высокую прочность;
- свариваемость;
- обрабатываемость методом холодной формовки;
- долговечность даже при интенсивной эксплуатации;
- характерный привлекательный блеск.
Классификация
За время, прошедшее с момента изобретения Гарри Брирли нержавеющей стали, металлурги создали огромное количество её марок — оно исчисляется сотнями. Такое многообразие нуждалось в строгой классификации, и специалисты разработали её.
Один из критериев деления нержавейки на виды — ее структура. Выделяют:
- ферритные стали. Отличаются не только исключительной стойкостью к коррозии, но и хорошей намагничиваемостью, необходимой в ряде случаев, имеют невысокую стоимость. Пример — сталь 02Х18М2БТ;
- аустенитные марки. Характеризуются особой прочностью и пластичностью, благодаря которым получили широчайшее распространение. Пример — сталь 08Х18Н9;
- мартенситные стали. Имеют игольчатую углеродную структуру. Отличаются повышенной износостойкостью. Изделия из них могут использоваться при высоких температурах. Пример — сталь 10Х13;
- материалы с комбинированной структурой — аустенитно-ферритные (например, 03Х23Н6), аустенитно-мартенситные (например, 07X16Н6) и ферритно-мартенситные (например, 12X13). Объединяют свойства и достоинства перечисленных выше видов нержавеющей стали.
Ещу один критерий классификации — физико-механические свойства материала. Выделяют:
- коррозионностойкие стали. Основное их достоинство, как можно понять по названию этой группы — максимальная устойчивость к коррозии;
- жаростойкие марки. Эти материалы сохраняют коррозионную стойкость даже при очень высоких температурах и активном воздействии агрессивных соединений;
- жаропрочные разновидности. Нержавеющие стали этой группы сохраняют механическую прочность при высоких температурах.
Маркировка
В нашей стране применяется буквенно-цифровая система маркировки нержавеющих сталей, зафиксированная в ГОСТ 4543-71. Первое число в обозначении любой марки материала — содержание в нем углерода, выраженное в сотых долях процента. Далее используются буквы, указывающие на легирующие добавки (Х — на хром, М — на молибден, Н — на никель и так далее), и числа, обозначающие процентное содержание этих добавок в сплаве.
Для наглядности рассмотрим конкретный пример — нержавеющую сталь марки 12Х13. По этому обозначению мы можем понять, что в сплаве содержится 0,12% углерода и 13% хрома.
Зная о видах нержавеющей стали и понимая принципы их маркировки, можно правильно подобрать марки материала для использования в конкретных отраслях. Нержавейка используется в очень многих из них, и особое место занимают химическая и пищевая промышленность.
Использование нержавеющей стали в химической промышленности
Оборудование, инструменты и другие изделия, используемые на предприятиях химической промышленности, регулярно подвергаются воздействию агрессивных сред, нередко — высоких температуры и давления. Для таких условий эксплуатации оптимально подходит аустенитная нержавеющая сталь — например, марки 08X18H10. Её отличительная особенность — устойчивость к воздействию окисляющих сред. Из этого материала изготавливают химические сосуды высокого давления, детали, контактирующие с пищевыми кислотами и водяным паром, элементы морозильных и охлаждающих устройств, другие изделия.
Химическая аппаратура для работы с соляной и серной кислотой требует использования более коррозионностойких, чем аустенитные, нержавеющих сталей. Ее изготавливают из сплавов на железноникелевой и некоторых других основах — например, из стали марки 04ХН40МТДТЮ.
Цилиндры из нержавейки для химической промышленности
Детали химического оборудования, работающие на износ, но не подверженные воздействию агрессивных сред — например, режущие инструменты — выпускаются из мартенситных и мартенсито-ферритных сталей. Речь идет о 30Х13, 40Х13, некоторых других марках нержавейки.
Свои марки используются для изготовления многих других изделий, востребованных в химической промышленности — моечных ванн, лабораторной посуды и мебели, измерительного оборудования, производственных столов, стеллажей, вытяжек и прочего.
Использование нержавеющей стали в пищевой промышленности
Предметы, используемые в производстве, транспортировке и хранении продуктов питания, эксплуатируются в сложных условиях — на них воздействуют жидкости, высокие температуры, агрессивные среды. Нержавеющая сталь с её коррозионной стойкостью и жаропрочностью хорошо подходит для пищевой промышленности, но с оговоркой — далеко не все ее виды.
Кастрюля из пищевой нержавеющей стали
Специалисты разработали особые марки пищевой нержавейки, которые отвечают сразу нескольким требованиям:
- безопасны в гигиеническом и токсикологическом отношении;
- не боятся регулярного воздействия высоких температур;
- отличаются прочностью и устойчивостью к износу;
- с легкостью очищаются от загрязнений;
- нечувствительны к воздействию агрессивных сред;
- имеют привлекательный внешний вид.
Группа марок, подходящих для пищевой промышленности — нержавеющие стали 20Х13–40Х13. Эти материалы отлично противостоят коррозии, включая высокотемпературную. Из них изготавливают емкости и посуду для термической и гигиенической обработки продуктов питания, производственные и бытовые мойки, другие изделия.
Большое распространение получил сплав 08Х17. Эта нержавеющая сталь устойчива к коррозии даже при воздействии серосодержащих сред, в ней оптимально сочетаются пластичность и прочность, она имеет высокую теплопроводность. Эти качества позволяют использовать сплав для изготовления посуды и других емкостей для термической обработки пищевых продуктов.
Весьма популярна нержавеющая сталь 08Х13. Металлическая кухонная посуда — красивая, практичная и долговечная — чаще всего изготавливается именно из неё.
Стол из нержавеющей стали
В спиртовом производстве и виноделии используется нержавейка марки 12Х13. Её достоинства — исключительно высокие жаропрочность и коррозионная стойкость, сохраняющиеся даже при воздействии слабоагрессивных сред. Из этой стали изготавливают резервуары, детали коммуникаций пищевых производств, арматуру и другие изделия.
Заканчивая обзор, можно с уверенностью сделать вывод: представить себе современную химическую и пищевую промышленность без нержавеющей стали разных марок уже невозможно.
