Нержавеющая сталь справедливо занимает особое место среди использующихся в промышленности и строительстве металлов. Такие сплавы прежде всего выделяются своей выдающейся антикоррозионной стойкостью. К тому же отличительной особенностью нержавейки является возможность получать необходимые свойства материала, изменяя процентное соотношение входящих в его состав добавок. Так можно придать стали жаропрочность и жаростойкость, устойчивость к действию агрессивных сред, сделать металл химически инертным.
То есть по сути с помощью легирования различными химическими элементами можно получить пищевую, кислотостойкую, жаропрочную или техническую нержавеющую сталь. Эдакий конструктор, который в руках инженеров-технологов позволяет изменять эксплуатационные характеристики нержавейки по своему усмотрению. Хотя цена нержавеющей стали выше, чем у обыкновенного «черного» сплава железа с углеродом, кремнием, марганцем, серой, фосфором, ее потрясающие свойства стали причиной широкого применения такого металла в различных сферах деятельности. Что интересно, по сути материал нельзя отнести ни к черным, ни к цветным металлам. Такие сплавы поистине уникальны! Давайте узнаем подробнее, что же собой представляет знакомая каждому из нас нержавейка?
Рисуем «портрет» нержавеющей стали
Невосприимчивость нержавейки к коррозии и другие потрясающие эксплуатационные характеристики обусловлены ее химическим составом. При этом каждая марка такой стали отличается присутствием определенного количества легирующих примесей. Добавление различных химических элементов превращают обыкновенную углеродистую сталь (сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, серой, фосфором и прочими примесями) в устойчивый к образованию ржавчины сплав. Прежде всего за появление антикоррозионных свойств ответственен хром. Увеличение доли такого химического элемента до 13% вызывает образование на поверхности металла тонкого слоя оксида хрома. Такая пленка служит в качестве специальной защиты, препятствующей окислению содержащегося в сплаве железа. Образующийся в результате такого химического процесса оксид характерного цвета принято называть ржавчиной.
Его появление обусловлено взаимодействием железа с молекулами кислорода, которые содержатся во влажной среде и воздухе. Вот почему обыкновенная углеродистая сталь быстро ржавеет, если ее поверхность не защищена от воздействия атмосферных явлений. Открытый воздух — не лучшее место для хранения изделий из «черного» металла и размещения изготовленных из него конструкций. Причина в том, что плотность оксида железа ниже, чем у обычной стали. Словно язва, появившаяся ржавчина начинает разрастаться. Такой слой становится все толще, расширяется занимаемая площадь, что в итоге приводит к его отслаиванию и отпаданию. Так оксид железа разрушает структуру металла. А вот образующийся на поверхности нержавеющей стали тонкий слой оксида хрома не допускает проникновения внутрь молекул кислорода.
Не хромом единым
Фактически нержавеющая сталь — это сильнолегированный сплав, в котором вместе уживаются черный и различные цветные металлы. Такое уникальное сочетание становится причиной получения поистине выдающихся эксплуатационных характеристик. На практике соотношение долей железа и цветных примесей примерно одинаково. Нержавеющую сталь однозначно нельзя назвать черным металлом, как и неправильно относить такие сплавы к цветным — ведь в их составе содержится железо.
Различные химические элементы при правильном процентном соотношении способны принести марке стали новые и усилить уже существующие характеристики. Например, легирование:
- Никелем усиливает антикоррозионные свойства, повышает прочность и жаростойкость металла.
- Медью в количестве 0,2–0,4% также способствует повышению стойкости к коррозии от 20 до 30%.
- Молибденом и вольфрамом превращает нержавейку в жаростойкий сплав.
Титаном усиливает прочность, однако его присутствие в больших количествах затрудняет обработку материала.
