При рассмотрении нержавеющих сталей мы воспользовались наиболее принятой в настоящее время классификацией AISI.

      Для начала вспомним, что такое сталь и что такое нержавеющая сталь.

Если коротко, то сталь-это сталь железа и углерода. Изделия из стали, вступая во взаимодействие с окружающей средой, подвергаются коррозии.

    Коррозия - это процесс  разрушения стали под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов и не электролитов (нефть и т. д), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелочь, соль, влажная атмосфера, почва, морская вода и т. д.).

    Стали, устойчивые против коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими) сталями. Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов (хром, никель, молибден, марганец, ванадий и т. д.), образующих на поверхности плотное, прочно связанные с основой защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту с внешней средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде.

       Процесс введения в сталь дополнительных элементов называется легированием, асами элементы - легирующими.

      Легирование стали разными химическими элементами и в разных сочетаниях приводит к появлению новых видов сталей, объединяемых в группы:

-  хромистые (стали группы 400);

- хромо - никелевая (сталь группы 300);

-хром – никель – молибденовые (стали группы 300);

-хром – никель -марганцовые (стали группы 200-201, 204 и т. д.).

         Легирование стали разными  элементами придает новому сплаву особое, непохожие на другие сплавы, свойства. Именно видом, количеством и пропорциями легирующих элементов определяется и степень коррозионной стойкости нержавеющей стали, и ее работоспособность в агрессивной внешней среде, и, следовательно, пригодность к использованию в пищевой промышленности.

    Напоминаем, что различные названия микроструктуры стали связаны с типом их кристаллической решетки. В частности, кристаллическая решетка аустенита имеет тип ГКЦ (кубическая гранецентрированная), феррита- ОКЦ (кубическая объемно-центрированная), а мартенсит имеет кристаллическую решетку тетрагонального типа.

    В данной статье все приведенные рекомендации по применению нержавеющих сталей опираются на информацию производителей нержавеющих сталей.

   Стали группы 200-Впоследнее время в связи с резким ростом цен на никель на рынок активно продвигаются нержавеющие стали легированные хромом, никелем и марганцем. Эти стали разработаны как альтернатива хромо - никелевым сталям группы 300, особенно сталям  AISI 304/304L (08Х18Н9). Основными производителями данных сталей являются Индия, Китай и Япония.

     Стали группы 200 разработаны только для определенной сферы  применения. Такие стали содержат хром (15.5%-19%), никель (1.0%-5%), марганец (3.0%-10.0%) и, некоторые стали ,медь.

     В отожженном состоянии такие стали сохраняют аустенитную структуру (свойственную хромо -никелевым сталям группы 300) , высокую прочность, формуемость и свариваемость. Коррозионная стойкость в умеренно агрессивной среде - хорошая. В специальной литературе отмечается, что марганцовый аустенит значительно сильнее подвержен деформационному упрочнению, чем никелевая, то есть при механической обработке (деформации) такие стали упрочняются значительно сильнее, чем стали группы 300.

     Рекомендуемые сферы применения: кухонная посуда , кухонные приборы, сушилки для стиральных машин, посудомоечные машины, мебель, телефонные будки  автомобильные аксессуары (в странах, где не применяются противогололедные реагенты), кузова, вагоны, упаковочное оборудования для производства алкоголя (не спирта) и безалкогольных напитков, резервуары для холодной и горячей воды. Вместе с тем, стали группы 200 не рекомендуют использовать для наружного применения (внешний дизайн),а также для производства резервуаров для хранения кислот и других агрессивных веществ. Кроме того, обращаем внимание читателей на содержание практически во всех марках стали меди (Сu = 1.5/2.0%-2.0/4.0%).Лом из нержавеющих сталей с содержанием меди очень сложно, практически невозможно, реализовать в России.

Стали группы 300-Хромоникелевые  нержавеющие стали в зависимости от внутренней микроструктуры структуры подразделяются на аустенитные,  аустенито - мартенситные и аустенито- ферритные. Структура этих сталей зависит от содержания углерода, хрома, никеля и других элементов. Такие стали используются в машиностроении, химической промышленности, пищевой промышленности, ракетостроении, судостроении, медицине и авиации.

     Поскольку именно стали группы 300 являются наиболее часто применяемыми сталями, мы не станем подробно описывать известные всем вещи. Остановимся только на легировании стали титаном(Ti), что связано с борьбой против так называемой межкристаллитной коррозией.

      Что же такое межкристаллитная коррозия? Нагрев сталей, содержащих большое количество хрома, в интервале 400-800⁰ С привод к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома Cr23C6 и обеднению в связи с этим указанных зон хромом  ниже 12%-ного предела. Это вызывает снижение электрохимического потенциала пограничных участков аустенитного зерна и их растворение в коррозионной среде. Коррозионное разрушение имеет межкристаллитный характер, приводит к охрупчиванию стали, и называется межкристаллитной коррозией (МКК).

       Для уменьшения склонности сталей к МКК в их состав вводя сильные карбидообразующие элементы – титан или ниобий – в количестве, равном пятикратному содержанию углерода В этом случае образуются карбиды типа  TiC и NbC , а хром остается в твердом растворе.

      Другим способом борьбы с МКК является производство нержавеющих сталей с минимальным (менее 0.04%) содержанием углерода (С). В таких сталях (пример, AISI 304L, 316L) образование карбидов хрома  Cr23C6 резко ограничено из-за малого количества углерода.

      Также хочется отметить, что стали группы 300, в противовес общему мнению, могут иметь магнитные свойства, особенно после механической обработки и деформации, а также при медленном охлаждении после  высокотемпературного нагрева или выдержке в области температур от 400 до 900 градусов Цельсия.

Рекомендации по применению сталей группы 300

   304 / 08Х18Н9 1.4301-Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная   незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная в условиях слабого намагничивания, (если была подвергнута холодной обработке). Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается полировке. Установки пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической, бумажной промышленности; используется также в производстве пластмасс для ядерной и холодильной промышленности, оснащение для   кухонь, баров, ресторанов; столовых приборов; в кораблестроении, электронике и т. д.

     304L / 03Х18Н9 1.4307-Сталь аустенитная  незакаливаемая, особенно пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой   устойчивостью к воздействию МКК, используется при температуре до 425⁰ С, полируется. Находите те же применения, что и  AISI 304, для изготовления сварных конструкций и в отраслях, где необходима устойчивость к воздействию МКК.

   310 1.4845 310S / 10Х23Н18 314 1.4841-Сталь тугоплавкая  аустенитная незакаливаемая, немагнитная, жароустойчивая при высоких температурах, находит самое широкое применение. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100⁰ С и до 1000 С в восстановительной среде, но в любом случае в атмосфере, содержащей менее 2 гр.серы (S) на 1 куб.м. Установки для химической обработки, для изготовления щелочей, для гидрогенизации; теплообменник для печей; изготовление дверей, грилей, штифтов, кронштейнов. Элементы для подогревателей воздуха, корпуса и трубы для термических обработок, конвейерные ленты для транспортеров печей отводные трубы газовых турбин и моторов, реторты для дистилляции, установки для крекинга и реформинга.

     316 / 03Х17Н14М2 1.4401-Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена (Мо) делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Также и технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден. Химическое оборудование, подвергающееся особенно сильным воздействиям, инструмент, вступающий в контакт с морской водой и атмосферой, оборудование для проявления фотопленки, корпусы котлов, установки для переработки пищи, емкости для отработанных масел для коксохимических установок.

     316L / 03Х17Н14М2 1.4404-Сталь аналогичная  AISI 316,аустенитная незакаливаемая, с очень низким содержанием углерода С, особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к МКК, особенно употребляется в режиме до 450 ⁰С. Находит те же применения, что и  AISI 316,для изготовления сварных  конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию коррозии. Особенно пригодна для производства пищевых продуктов и ингридиентов (майонез, шоколад и т.д.)

     316Ti / 08Х17Н13М2Т 1.4571-Наличие титана (Ti), в пять раз превышающего содержание углерода С, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Титан (Ti) образует  с  углеродом  карбиды, которые  хорошо распределяются и стабилизируются внутри кристалла. Обладает повышенной устойчивостью к МКК. Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Применяется в пищевой и химической промышленности.

    321 / 08Х18Н10Т 1.4541-Сталь хромоникелевая с добавкой титана (Ti), аустенитная  незакаливаемая, немагнитная, особенно рекомендуется для изготовления сварных конструкций и для использования при температурах между 400⁰ С и 800⁰  С, устойчива к коррозии. Коллекторы сброса для авиационных моторов, корпусы котлов или кольцевые коллекторы оборудования для нефтехимической промышленности. Компенсационные соединения. Химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам.

Стали группы 400-Хромистые коррозионностойкие стали применяются трех типов: с 13%, 17%, и  27% хрома. Такие стали практически не содержат, кроме хрома, никаких легирующих элементов.                                                                                                                            При этом содержание углерода в сталях с 13% хрома может меняться в зависимости от требований. Стали с низким содержанием углерода (08Х13, 12Х13) пластичны, хорошо свариваются и штампуются. Их применяют для изготовления деталей, испытывающих ударные нагрузки (клапаны гидравлических прессов) или работающих в слабоагрессивных средах (лопатки гидравлических и паровых турбин компрессоров). Рабочая температура до 450 градусов Цельсия. Стали 30Х13 и 40Х13 обладают высокой твердостью и повышенной прочностью. Эти стали используются для изготовления карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов. Высокохромистые  стали (12Х17, 15Х25Т, 15Х28) обладают более высокой  коррозионной стойкостью и часто используются как окалиностойкие. Легирование титаном (15Х25Т) необходимо для повышения сопротивляемости межкристаллитной коррозии. Сталь 08Х17Т жаростойкая до 900 градусов Цельсия и применяется в теплообменниках.          

     Стали группы 400 (хромистые) из-за более низкой коррозионной стойкости не рекомендованы для применения в  пищевой промышленности (см. таблицу 2). Наиболее часто встречающееся применение таких сталей- оборудование для общественного питания (торговое оборудование, раздаточные и т. д.).           

Рекомендации по применению сталей группы 400

     1.4006 410 / 12Х13-Базовая ферритная низкохромистая  сталь мартенситной структуры. Оборудование для общественного питания, детали машин, детали клапанов, очистительные установки, части насосов (оси), барабаны для вальцовки меди, решетки для угля  и желоба.

      1.4016 430 / 12Х17-Сталь ферритная  нержавеющая незакаливаемая. Товары повседневного использования, кухонное оборудование , декор, отделка, контейнеры для отжига латуни, горелки для нафты, резервуары и цистерны для азотной кислоты, установки для азота.

      1.4000 410S / 08Х13-Базовая низкохромистая сталь с пониженным содержанием углерода, улучшенной обрабатываемость, коррозионной стойкостью и прочностью сварных соединений. Столовые ножи, столовая посуда.

       1.4510 439 / 08Х17Т-Прекрасная коррозионная стойкость в среде конденсата отработанных газов автомобиля. Автомобильные  глушители, лифты и эскалаторы, кухонные оборудование.

      1.4113 434-Сталь аналогичная стали 430, но стойкость к общей и точечной коррозии лучше чем у стали 430.Наружная отделка автомобилей (бамперы или иные выпуклые украшения, подверженные коррозии под воздействием антифризных солей).

      1.4113 444-Превосходная стойкость к химической  и электрохимической коррозии, приближенная к стойкости стали АISI 316. База солнечных батарей, баки для горячей воды.

       1.4113 403 / 12Х13- Высокая коррозионная стойкость и пригодность к механической обработке. Детали машин.

        1.4021 420 / 20Х13-Сталь нержавеющая мартенситная, закаливаемая до твердости  HRC 50/52, детали с высокой износостойкостью. Лезвие бытовых автоматов, втулки, отвертки, детали высокотемпературных агрегатов, хирургический и стоматологический инструмент, штампы для изделий из пластмассы и стекла, часть клапанов и валов.

         1.4028 420 / 30Х13-Сталь нержавеющая мартенситная, закаливаемая до твердости HRC 50/52, детали с высокой износостойкостью. Оборудование для общественного питания, форсунки моющих систем, краны (затворы), чаши для весов.

     1.4512 409-Пониженное  содержание углерода, высокая стойкость к окислению и обрабатываемость. Трубы для отвода отработанных газов, коллекторы, кожухи конвертеров.