П’ять сімейств нержавіючої сталі

Одне визначення, п’ять структур

Сталь вважається нержавіючою, коли вона містить щонайменше приблизно 10.5% хрому, достатньо для утворення тонкої плівки оксиду хрому, яка захищає поверхню. Поза цим спільним коренем кристалічна структура — встановлена головним чином балансом нікелю та хрому — поділяє нержавіючі сталі на п’ять сімейств.

Сімейство	Структура	Магнітна?	Головні марки	Візитна риса
Аустенітне	Гранецентрована кубічна	Ні (у відпаленому стані)	304, 316, 321	Найкраща загальна корозійна стійкість і формозмінюваність
Феритне	Об’ємноцентрована кубічна	Так	430, 409	Без нікелю, нижча вартість
Мартенситне	Гартоване, тетрагональне після гартування	Так	410, 420, 440C	Твердість завдяки термічній обробці
Дуплексне	Приблизно половина аустеніту, половина фериту	Так	2205, 2507	Висока міцність, стійкість до хлоридів
Дисперсійно-твердіюче	Мартенситна або аустенітна основа + старіння	Зазвичай так	17-4PH (630)	Дуже висока міцність від низькотемпературного старіння

Аустенітне — сімейство за замовчуванням

Марки 304 і 316 становлять більшість усієї виробленої нержавіючої сталі. Вони легко формуються та зварюються, залишаються міцними до кріогенних температур, а молібден у 316 додає стійкості до пітингу для морської та хімічної експлуатації. Їх не можна зміцнити термічною обробкою — лише холодною деформацією. Слабкі сторони: помірна міцність, схильність до хлоридного корозійного розтріскування під напругою за підвищених температур і ціна, що слідує за ринками нікелю та молібдену. Вони немагнітні у відпаленому стані, хоча важка холодна деформація може зробити їх злегка магнітними.

Феритне — економне сімейство

З хромом, але практично без нікелю, феритні сталі, такі як 430 (декоративні, побутова техніка) і 409 (вихлопні системи), коштують менше й добре протистоять корозійному розтріскуванню під напругою. Їхніми межами є ударна в’язкість і зварюваність: зростання зерна в зонах зварних швів і нижча пластичність обмежують їх здебільшого тоншими перерізами та помірною корозійною експлуатацією.

Мартенситне — гартоване сімейство

Марки, такі як 410, 420 і 440C, обмінюють корозійну стійкість на твердість: гартовані з відпуском, вони служать у столових приборах, деталях клапанів, валах і хірургічних інструментах. Їхня корозійна стійкість є найнижчою серед сімейств — вони є «нержавіючими» відносно вуглецевої сталі, а не відносно 304.

Дуплексне — міцність плюс хлориди

Дуплексні марки, такі як 2205, пропонують приблизно вдвічі більшу межу плинності, ніж 304, разом із сильною стійкістю до хлоридного пітингу та корозійного розтріскування під напругою — поєднання, яке зробило їх стандартними в нафтогазовій галузі, опрісненні та хімічних танкерах. Виготовлення потребує більшої обережності (контроль введення тепла), а робоча температура зазвичай обмежена нижче приблизно 300 °C механізмами окрихчення.

Дисперсійно-твердіюче — спеціалісти з міцності

17-4PH і його родичі обробляють у м’якому стані, потім старять за кількох сотень градусів, щоб виділити зміцнювальну фазу, досягаючи дуже високої міцності для валів, шестерень, аерокосмічного та морського обладнання.

Примітка щодо випробування магнітом

«Нержавіюча сталь немагнітна» — це міф, який щотижня вводить в оману вхідний контроль. Магнітність слідує за кристалічною структурою, а не за якістю: три з половиною з п’яти сімейств є магнітними, і навіть аустенітні марки можуть стати злегка магнітними після холодної деформації. Використовуйте PMI-випробування, а не магніт, щоб перевірити марку.