Ничего не куплено!
Почему нержавеющая сталь не ржавеет?
В 1913 году английский металлург Гарри Бреарли, работая над планом по совершенствованию оружейных стволов, нечаянно обнаружил, что добавление хрома в низкоуглеродистую сталь придает ей способность эффективно сопротивляться кислотной коррозии.
Все нержавеющие стали содержат железо в качестве основного элемента, а так же хром в количестве от 11% до 30%. Добавление не менее 12% хрома в сталь делает её коррозионностойкой. Содержащийся в стали хром при взаимодействии с кислородом из атмосферы образует тонкий, практически невидимый слой оксида хрома, называемый оксидной пленкой. Размеры атомов хрома и их оксидов схожи, именно поэтому, они примыкают вплотную друг к другу на поверхности металла, образуя стабильный слой толщиной всего в несколько атомов.
В том случае, если поверхность нержавеющей стали порезать либо поцарапать оксидная пленка разрушается, создаются новые оксиды, восстанавливающие поверхность, а так же охраняющие ее от окислительной коррозии. Железо, с другой стороны, именно поэтому, и ржавеет быстро, так как атомы железа гораздо меньше, чем атомы их оксидов, и оксиды образуют рыхлый, а не плотный слой.
Помимо железа, углерода, а так же хрома, современные нержавеющие стали могут также содержать другие элементы, такие как никель, ниобий, молибден, титан. Никель, молибден, ниобий и хром повышают коррозионную стойкость и другие физико - механические свойства нержавеющей стали. Добавление никеля в состав сокращает теплопроводность и значительно снижает электропроводность стали.
Разновидности нержавеющей стали
Существуют 3 основных типа нержавеющей стали - аустенитного, ферритного и мартенситного класса. Эти 3 типа стали определяются их микроструктурой, преобладающей кристаллической фазой.
Аустенитные стали:
Аустенитные стали имеют аустенит в качестве основной фазы. Это сплавы, содержащие хром и никель (изредка марганец и азот). Особенно известная нержавеющая сталь аустенитного класса, 304 сталь, изредка её называют T304. Тип 304 - нержавеющая сталь с содержанием хрома 18-20%, а так же 8-10% никеля. Такое содержание элементов делает сталь немагнитной и придает ей высокую коррозионную стойкость, прочность и пластичность. Благодаря этому они обширно применяются в самых различных отраслях промышленности.
Ферритные стали:
Ферритные стали имеют феррит в качестве основной фазы. Эти стали содержат железо и хром. Основной тип стали - сталь 430 с содержанием хрома 17%. Ферритные стали менее пластичны, чем аустенитные стали. Не закаляются путем термической обработки и применяются, как правило, в агрессивных средах.
Мартенситные стали:
Характерную микроструктуру мартенсита впервые отслеживал немецкий микроскопист Адольф Мартенс еже в далеком - 1890 году. Мартенситные стали - низкоуглеродистые стали приоритетным типом которых является 410 сталь с содержанием 12% хрома и 0,12% углерода. Мартенсит придает стали высокую твердость, однако и снижает ее жесткость, а металл делает достаточно хрупким. Именно поэтому, эти типы стали применяют в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении столовых приборов и режущего инструмента.
Сварка нержавеющей стали
Нержавеющая сталь может свариваться при помощи самых разнообразных способов дуговой сварки, таких как ручная дуговая сварка MMA, аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом TIG, а так же полуавтоматическая сварка MIG/MAG.
Сварка нержавеющих сталей немного более трудный процесс, чем сварка обыкновенной углеродистой стали. Физические свойства нержавеющей стали отличаются от обыкновенной стали, что и делает процесс сварки более сложным, а также требует предварительного нагрева.
Этими отличиями являются такие свойства нержавеющей стали:
- Низкая температура плавления
- Низкий показатель теплопроводности
- Высокий показатель теплового расширения
Стали с содержанием углерода менее 0,20%, обычно не требуют предварительного нагрева. При сварке нержавеющих сталей с уровнем углерода более 0,20% может понадобиться заблаговременный подогрев. Изделия с толщиной металла более 30 мм, нужно также при сварке подогревать. Температуры 150 °С, как правило, достаточно.
Ручная дуговая сварка MMA нержавейки
Для ручной дуговой сварки нержавеющей стали существует два основных типа электродов. Электроды первого типа, с основным покрытием, применяются только на постоянном токе на обратной полярности («+» на электроде). В качестве основного покрытия достаточно часто применяются в основном карбонаты кальция и магния.
Электроды второго типа - с рутиловым покрытием, в основном из двуокиси титана, могут быть использованы при сварке на переменном токе и постоянном токе обратной полярности. Они существенно превосходят электроды с основным покрытием, благодаря устойчивости горения дуги и уменьшенному разбрызгиванию при сварке.
Оба типа электродов хорошо применяются во всех пространственных положениях. Тем не менее, электроды с рутиловым покрытием, как замечают сварщики, функционируют гораздо лучше в нижнем положении. Покрытые электроды для дуговой сварки должны храниться при нормальной комнатной температуре и обязательно в сухом месте.
Аргонодуговая сварка TIG нержавеющей стали
Аргонодуговая сварка TIG обширно применяется для сварки тонких листов из нержавеющей стали. В качестве защитного сварочного газа наиболее часто применяется 100% аргон. Для автоматической сварки изредка используют аргонно-гелиевую смесь.
Аргонодуговая сварка может быть без подачи присадочной проволоки (для сварки тонкого металла), так и с подачей, ручной или же автоматической.
Полуавтоматическая сварка MIG MAG
Процесс полуавтоматической сварки MIG MAG широко применяется для толстых материалов, поскольку это позволяет увеличить эффективность благодаря скорости сварки. Применяемый защитный сварочный газ - смесь аргона и углекислоты в соотношении 98%Ar / 2%CO2. Взамен углекислоты может применяться кислород. Содержание кислорода увеличивает смачиваемость по краям сварочного шва.
При полуавтоматической сварке нержавейки применяются несколько процессов, таких как сварка короткой дугой, сварка со струйным переносом, а так же импульсная сварка. Сварка короткой дугой используется при сварке тонкого металла, струйный перенос - для сварки более толстых изделий.
Достоинством импульсного процесса сварки является то, что он представляет собой - наиболее управляемый процесс. Металл сварочной проволоки переходит в сварочную ванну благодаря подаваемым импульсам. Каждый импульс - одна сварочная капля. Благодаря этому снижается средний ток горения дуги, стало быть, и тепловложение, что весьма важно при сварке нержавейки. Уменьшается зона термического влияния.
Помимо этого, при импульсной сварке фактически отсутствуют сварочные брызги, что существенно экономит сварочные материалы (сварочная проволока для нержавейки - дорогостоящий продукт) и значительно увеличивает производительность, уменьшая время на зачистку сварочного шва.
