Что такое нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь (коррозионно-стойкая сталь, нержавейка) – это легированные дополнительными металлами сплавы, устойчивые к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Если быть чуть точнее, в настоящее время, под нержавеющей сталью понимают сплавы

Попадание молекул кислорода на сталь

Если быть чуть точнее, в настоящее время, под нержавеющей сталью понимают сплавы, имеющие в своем составе не менее 10,5% хрома. «Механизм работы» нержавеющей стали следующий: под влиянием кислорода, находящегося в окружающей среде, на поверхности нержавейки образуется тонкий бесцветный слой окиси хрома, толщиной в несколько атомов. Иначе, процесс образования окисла называют «пассивированием», а слой – пассивным. Пассивный слой надежно защищает детали из нержавеющей стали от дальнейшего вредного химического влияния окружающей среды. Если поверхность металла по каким-то причинам повреждается, контактируя с кислородом в окружающей среде, слой окисла самостоятельно восстанавливается, поэтому процесс можно называть самовосстанавливающимся, а нержавейку – «самозаживляющейся». Понимание того, что только эта тонкая пленочка отделяет нержавеющую сталь от обыкновенной, позволяет определить границы допустимого для работы с нею. Проблемными зонами остаются места с малым количеством кислорода, в этих случаях пассивный слой будет образовываться медленнее, чем будут проистекать процессы коррозии и изделие соржавеет. В сильнопротяженных горных тоннелях и глубоких шахтах или канализациях, коррозию вызывает дефицит кислорода и конденсат влаги. В таких агрессивных случаях рекомендуют использовать особо устойчивые нержавеющие стали, наподобие AISI321 или AISI316Ti (А5). Кроме малокислородных сред, случаями повышенной коррозионной опасности могут являться конструкции, допускающие возникновение щелевой коррозии или контакт различных металлов с нержавеющей сталью в среде электролита, т.е. воде, особенно, морской.

Механические и химические свойства нержавеющей стали можно изменить при помощи различных легирующих элементов:
А) Никель (Ni) – Содержится в аустенитных нержавеющих сталях и позволяет повысить сопротивление коррозии.
Б) Сера (S) – снижает сопротивляемость коррозии, но позволяет повысить механические свойста
В) Титан, Ниобий и Тантал (Ti, Nb и Ta) повышают жаропрочность и жаростойкость.
Г) Марганец, Молибден и Медь (Mn, Mo и Cu) и другие элементы – улучшают сопротивление кислотам и локализуют коррозию.

История появления нержавеющей стали
Нержавеющая сталь имеет почти вековую историю создания научного базиса, позволившего дать определение найденным сплавам и очертить требуемые химические и физические свойства нержавейки. Начало было положено англичанами Стоддардом и Фарадеем и французом Пьером Бертьё в 1820-1821 годах. Ученые отметили устойчивость сплавов жжелеза с хромом к воздействию некоторых кислот. Но сплавы, которые они испытывали содержали недостаточное количество хрома, чтобы иметь возможность называться полноценной нержавеющей сталью, а попытки создать сплавы с более высоким его содержанием не увенчались успехом из-за большого содержания углерода в сплаве. Через 50 лет, в 1872 году, двое британских ученых Вудс и Кларк, подали заявку на патент на сплав железа, хрома (30-35%) и вольфрама (2%), однако производством этого сплава занялся лишь французский исследователь Брюстлейн, подтвердивший необходимость содержания углерода. Однако, из-за отсутствия технологии производства безуглеродного хрома работы были отложены. В 1895 году немец Ганс Гольдшмидт разработал процесс, получивший название «алюмотермия», после чего стало возможным производство нержавеющей стали. Спустя девять лет, французский ученый Леон Гуллит провел обширное исследование сплавов железа и хрома в различных вариациях. Его труд лег в основу стандартов нержавеющей стали 410, 420, 440, 442 и 446 по стандарту Американского института стали и сплавов (AISI). Только в 1911 году, два немецких исследователя Моннарц и Борчерс выявили взаимосвязь между содержанием хрома в сплаве и устойчивостью последнего к коррозии. Они определили его количество (10,5%), а также описали влияние молибдена на коррозионную стойкость. И только теперь, спустя, без малого, 100 лет, в истории появления нержавеющей стали появляется новое действующее лицо. Гарри Брайрли, уроженец г. Шеффилд, Англий, на 37 году своей жизни становится ведущим исследователем в компании Brown Laboratories. В 1912 году, небольшая оружейная фирма размещает в этой лаборатории заказ на разработку способа продления срока службы оружейных стволов. Проблема возникла в эрозии – стволы разрушались под физическим и химическим действием пуль и пороха. В ходе экспериментов, Брайрли создал несколько видов сплавов с различным содержанием хрома (от 6% до 15%) с разными долями углерода. 13 августа 1913 года исследователь создал сталь с содержанием 12,8% хрома и 0,24% углерода, которая считается первой в мире нержавеющей сталью. Заказчиков Гарри Брайрли, ту самую оружейную фирму, разработка не впечатлила, зато, устойчивая к лимонной кислоте и уксусу сталь, вызвала глубокий интерес производителей столовых приборов, а, точнее, компанию Mosley`s Portland Works. Эрнест Стюарт, друг детства Гарри и сотрудник этой компании и нарек новый сплав «нержавеющей сталью». Если бы имя ей присвоил все же Брайрли, мы сейчас называли бы эти сплавы «безржавчинной сталью». Есть еще некоторые моменты, которые следовало бы упомянуть. В 1908 году немецкая компания «Krupp Iron Works» изготовила хромово-никелевую сталь для строительства корпуса яхты «Полнолуние». Насыщенная жизнь корабля окончилась на дне у западных берегов Флориды и узнать, содержал ли материал корпуса требуемые 10,5 процентов хрома не представляется возможным. Сотрудники компании конструировавшей яхты Эдвард Маурер и Бенно Штраус в 1912-1914 годах работали со сталями содержащими <1% углерода, <20% никеля и 15-40% хрома. В то же время, в 1912 году, уроженец Польши Макс Майерманн, по слухам, создал первую нержавеющую сталь, которую показал на выставке «Adria» в Вене, в 1913 году. Кроме того, сравнительно недавно, была обнаружена статья из шведского охотничьего журнала, описывающая сталь, похожую на нержавеющую, предлагаемую к использованию в оружейных стволах. Как доказательство это не совсем достаточно, однако несостоятельность аргументов не помешала шведам заявлять о том, что нержавейка – весьма шведское изобретение. Таким вот образом и происходило создание нержавеющей стали. В итоге, первым зафиксированным изобретением оказалась сталь Гарри Брайрли, он в наше время считается настоящим изборетателем нержавейки. Поэтому, записывайте все ваши шаги, особенно если вы – изобретатель. Тем не менее, упорство и труд всех без исключения людей также важны, их силами и энергией строится мир и человечество.

Мы вам перезвоним

[recaptcha]

×