• Производство изделий

  • и металлоконструкций из нержавеющей стали

  • Мы в соцсетях

  • Время работы:

    • пн-пт: с 8:30 до 17:30

7 (495) 215-17-35


sales@atlassteel.ru

Типы коррозии нержавеющей стали

Нержавеющие стали не являются естественными благородными материалами как золото или платина, которые более или менее инертны в большинстве сред.

Коррозионное сопротивление нержавеющей стали зависит от тонкого невидимого пассивного слоя на стальной поверхности. Этот слой состоит главным образом из хромированной окиси, которая формируется в реакции с кислородом, содержащимся в воздухе.

Для самовосстановления, после повреждения этого слоя, сталь должна содержать, по крайней мере, 12% хрома.

Другие элементы сплава, например, молибден и азот призваны улучшать коррозионное сопротивление в коррозионных средах. Пассивный слой может нарушаться полностью или частично с последующей коррозией в результате. Тем не менее, пассивный слой имеет способность восстанавливаться в среде, содержащей кислород, даже не в больших количествах. Также есть среды, которые вызывают постоянную «поломку» пассивного слоя. При обстоятельствах, где пассивный слой не может быть восстановлен, коррозия происходит на незащищенной поверхности.

Несколько форм коррозии могут произойти в безупречных сталях:

  • Однородная (сплошная) коррозия
  • Гальваническая (контактная) коррозия
  • Питтинговая (точечная) коррозия
  • Щелевая коррозия
  •  Атмосферная коррозии
  •  Коррозия межкристаллическая
  •  Коррозионное растрескивание под напряжением
  •  Коррозионная усталость

 

 

Сопротивление коррозии

Почему нержавейка сопротивляется коррозии?

Все металлы реагируют с кислородом в воздухе, формируя слой окиси на поверхности. Окись, сформированная на обычной стали позволяет окислению продолжать производить обычную ржавчину. Поскольку безупречные стали содержат больше чем 10.5 % хрома, характеристики окиси меняются. Богатый хромом окисный защитный слой или пассивный слой придает поверхности стали замечательное сопротивление коррозии, чтобы предотвращать ее появление. Это — явление известно как «пассивность».

 

Чрезвычайно тонкий для листа толщиной 1 мм, относительная толщина пассивного слоя сопоставима листу бумаги, помещенной в вершину 20 этажного здания. Этот невидимый инертный слой чрезвычайно хорошо противостоит многим видам коррозии. Если марка стали выбрана правильно и соответствует условиям эксплуатации, слой довостанавливается спонтанно после случайного повреждения. Действительно, стабильность пассивного слоя — решающий фактор, который определяет сопротивление коррозии нержавеющих сталей. Это зависит от характера коррозийной среды, которая определяет скорость окисления, уровень кислотности, содержание хлорида, температуру.

 

Вообще, увеличение содержания хрома улучшает сопротивление коррозии нержавеющих сталей. Дополнение никеля поднимает общее сопротивление коррозии в более агрессивных условиях. Присутствие молибдена улучшает ограниченное сопротивление питтинговой коррозии. Практически, ферритные нержавеющие стали ограничены мягко-коррозийными окружающими средами и нормальной атмосферой. Оба из ферритных и аустенитных типов используются в производстве кухонной посуды, и домашних приборов, но из-за превосходящего сопротивления коррозии и простоты чистки, аустенитные предпочтены в отраслях пищевой промышленности и в производстве оборудовании для изготовления напитков. Поскольку аустенитные марки высокостойкие к широкому диапазону химикалий (кислоты, щелочь …) они часто находят применение в химических и перерабатывающих отраслях промышленности.

 

  1. В любой нормальной окружающей среде окисления защитное покрытие пассивного хромистого окисного слоя автоматически формируется на поверхности нержавеющей стали
  2. Когда поцарапан или механически поврежден этот защитный слой — поверхность стали лишается защиты атмосферному воздействию
  3. Защитное покрытие быстро самовосстанавливается благодаря свойствам богатого хромом слоя

 

 

Понятие о коррозии металла

Коррозия — это процесс разрушения металла под воздействием внешней среды. По механизму протекания различают химическую коррозию, возникающую под воздействием газов и неэлектролитов (нефть), и электрохимическую, развивающуюся в случае контакта металла с электролитами (кислоты, щелочь, соли, влажная атмосфера, почва, морская вода).

 

Электрохимическая коррозия имеет свои разновидности: равномерная (по всей поверхности) и  локальная (на отдельных участках поверхности).

В неоднородном, а часто и в однородном металле, коррозионный процесс зачастую реализуется за счет возникновения на поверхности стали микрогальванических элементов в связи с наличием там участков, обладающих различным электрохимическим потенциалом.

Электрохимическая неоднородность может быть вызвана как наличием в сплаве нескольких фаз, так и разницей электрохимического потенциала на границе зерна и в объеме зерна. В данном случае по границам зерна реализуется интеркристаллитная (межкристаллитная) коррозия.

 

Стали, устойчивые против электрохимической коррозии, называются коррозионностойкими (нержавеющими) сталями. Устойчивость стали против коррозии достигается введением в нее элементов, образующих на поверхности плотные, прочно связанные с основой защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту с внешней средой, а также повышающие ее электрохимический потенциал в данной среде.

Виды коррозии:                                    

  • Равномерная (поверхностная)
  • Местная (точечная)
  • Межкристаллитная (по границам зерен)
  • Коррозия под напряжением (ножевая)
  • Электрохимическая коррозия

 

Понятие межкристаллистной коррозии (мкк) и способы борьбы с ней

Железо не является коррозионностойким металлом. Чистое железо активно взаимодействует со всеми элементами. Повысить коррозионностойкость можно введением легирующих элементов, которые вызывают его пассивацию. Пассивация — эффект создания на поверхности стальной детали тонкой защитной пленки, подслоем которой является кислород. Результат — электронный потенциал становится положительным и поверхность становится менее склонной к коррозии. Усиливают пассивацию Cr, Ni, Cu, Mo, Pt, Pd. Особенно сильно влияет Cr.

 

Химический состав: Cr13-30%, Ni4-25%, Mo до 5%, Cu до 1%. В зависимости от содержания легирующих элементов структура и свойства сталей могут быть различными. Если сталь содержит в основном Cr, который стабилизирует феррит, то сталь будет ферритной (низкая твердость, низкая прочность, высокая пластичность). Если сталь содержит в себе кроме Cr C, то ее структура будет мартенситной. Зная структуру стали, можно прогнозировать ее свойства и назначать режимы термообработки. Для определения, к какому структурному классу относится сталь, разработана диаграмма Шеффлера.

Экв. Ni=%Ni + 30(%C) + 0,5(%Mn).

Экв. Cr=%Cr + %Mo + 1,5(%Si) + 0,5(%Nb).

 

Cr повышает коррозионную стойкость только в том случае, когда его количество в растворе превышает 13%. Если количество Cr не слишком высоко и при этом сталь содержит много углерода, то происходит взаимодействие Cr и С с образованием карбидов. Особенно энергично образование карбидов наблюдается на границах зерен. При этом количество Cr в твердом растворе снижается. И если Cr менее 13%, то границы зерен становятся незащищенными. В результате коррозия легко может пересылаться по границам, не затрагивая центров зерен. Если скорость охлаждения велика, то карбиды по границам зерен образовываться не успевают. Количество Cr не снижается меньше 13%. Если скорость охлаждения очень мала, то при этом сначала образуются карбиды по границам зерен. При этом количество Cr снижается, но за счет диффузии из центра зерна происходит увеличение содержания Cr и стойкость восстанавливается. Если охлаждение идет таким образом, что содержание Cr на границах не успевает увеличиться и остается меньше 13%, то такая сталь склонна к межкристаллитной коррозии. Чтобы сделать сталь нечувствительной к межкристаллитной коррозии, нужно:

  1. Понизить содержание углерода и азота.
  2. Вводить в сталь другие карбидообразующие элементы более сильные, чем Cr (Ti, Nb).
  3. Увеличить скорость охлаждения при термообработке.
  4.  Делать отжиг.

 

 

Нагрев сталей, содержащих большое количество хрома, в интервале 400-800°С приводит 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 вводят 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. Этот способ борьбы с МКК является наиболее дорогим.

Другим, более дешевым и распространенным, способом борьбы с МКК является производство нержавеющих сталей с минимальным (менее 0.4%) содержанием углерода (С). В таких сталях (пример, AISI 304, 304L, 316, 316L) образование карбидов хрома Cr23C6 резко ограничено из-за отсутствия углерода.

Добавление в стали типа AISI 316Ti небольшого количества титана (Ti) вызвано необходимостью придания стали специальных потребительских свойств.

Данные коррозийной устойчивости

Символы и сокращения

  1. хорошее сопротивление
  2. удовлетворительное сопротивление
  3. недостаточное сопротивление
  4. не рекомендуется

*** — кипение

 

 

Yandex.Metrica