Пять семейств нержавеющей стали

Одно определение, пять структур

Сталь считается нержавеющей, когда она содержит не менее примерно 10.5% хрома, чего достаточно для образования тонкой плёнки оксида хрома, защищающей поверхность. За пределами этого общего корня кристаллическая структура — определяемая главным образом балансом никеля и хрома — делит нержавеющие стали на пять семейств.

Семейство	Структура	Магнитная?	Основные марки	Отличительная черта
Аустенитная	Гранецентрированная кубическая	Нет (в отожжённом состоянии)	304, 316, 321	Лучшая общая коррозионная стойкость и формуемость
Ферритная	Объёмно-центрированная кубическая	Да	430, 409	Без никеля, более низкая стоимость
Мартенситная	Закаливаемая, тетрагональная после закалки	Да	410, 420, 440C	Твёрдость за счёт термической обработки
Дуплексная	Примерно половина аустенита, половина феррита	Да	2205, 2507	Высокая прочность, стойкость к хлоридам
Дисперсионно-твердеющая	Мартенситная или аустенитная основа + старение	Обычно да	17-4PH (630)	Очень высокая прочность за счёт низкотемпературного старения

Аустенитная — семейство по умолчанию

Марки 304 и 316 составляют большинство всей производимой нержавеющей стали. Они легко формуются и свариваются, сохраняют вязкость до криогенных температур, а молибден в 316 добавляет стойкость к питтинговой коррозии для морской и химической службы. Их нельзя упрочнить термической обработкой — только холодной деформацией. Слабые стороны: умеренная прочность, подверженность хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением при повышенных температурах и цена, зависящая от рынков никеля и молибдена. В отожжённом состоянии они немагнитны, хотя интенсивная холодная деформация может сделать их слегка магнитными.

Ферритная — экономичное семейство

С хромом, но практически без никеля, ферритные стали, такие как 430 (декоративное применение, бытовая техника) и 409 (выхлопные системы), стоят дешевле и хорошо сопротивляются коррозионному растрескиванию под напряжением. Их ограничения — вязкость и свариваемость: рост зерна в зонах сварки и более низкая пластичность ограничивают их в основном более тонкими сечениями и умеренной коррозионной службой.

Мартенситная — закаливаемое семейство

Марки, такие как 410, 420 и 440C, жертвуют коррозионной стойкостью ради твёрдости: закалённые и отпущенные, они служат в столовых приборах, деталях клапанов, валах и хирургических инструментах. Их коррозионная стойкость — самая низкая среди семейств — они «нержавеющие» по сравнению с углеродистой сталью, а не по сравнению с 304.

Дуплексная — прочность плюс хлориды

Дуплексные марки, такие как 2205, предлагают примерно вдвое больший предел текучести, чем 304, вместе с высокой стойкостью к хлоридной питтинговой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением — сочетание, сделавшее их стандартом в нефтегазовой отрасли, опреснении и химических танкерах. Изготовление требует большей осторожности (контроль тепловложения), а рабочая температура обычно ограничена ниже примерно 300 °C из-за механизмов охрупчивания.

Дисперсионно-твердеющая — специалисты по прочности

17-4PH и её родственники обрабатываются в мягком состоянии, затем подвергаются старению при нескольких сотнях градусов для выделения упрочняющей фазы, достигая очень высокой прочности для валов, шестерён, аэрокосмического и морского оборудования.

Замечание о проверке магнитом

«Нержавеющая сталь немагнитна» — это миф, который каждую неделю вводит в заблуждение входной контроль. Магнитность следует за кристаллической структурой, а не за качеством: три с половиной из пяти семейств магнитны, и даже аустенитные марки могут стать слегка магнитными после холодной деформации. Для проверки марки используйте PMI-анализ, а не магнит.