Тұғырлы және тот баспайтын болат қоспасы

Кіріспе

Тотқа төзімді болат қорытпасы

Тот баспайтын болат, сондай-ақ инокс, коррозияға төзімді болат (CRES) және тоттанбас болат деп те аталады, – тотқа және коррозияға төзімді темір қорытпасы. Оның құрамында хром және оның нақты қолданылуы мен бағасына байланысты молибден, көміртек, никель және азот сияқты басқа элементтер бар темір болады. Тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігі хромның 10,5% немесе одан да көп құрамынан туындайды, ол материалды қорғайтын және оттегі бар болғанда өзін-өзі жаңарта алатын пассивті қабатты құрайды. Қорытпаның жылтырлығы және коррозияға төзімділігі сияқты қасиеттері көптеген қолдануларда пайдалы. Тот баспайтын болатты парақтарға, пластиналарға, таяқшаларға, сымдарға және құбырларға айналдыруға болады. Олар ас-аяқ, кеспе құралдары, хирургиялық аспаптар, үлкен тұрмыстық техника, көлік құралдары, ірі ғимараттардағы құрылыс материалдары, өнеркәсіптік жабдықтар (мысалы, қағаз фабрикаларында, химия зауыттарында, су тазартуда) және химиялық заттар мен тағам өнімдерін сақтауға арналған резервуарлар мен цистерналарда қолданылады. Биологиялық тазалану қабілеті бойынша тот баспайтын болат алюминий мен мыстан жоғары, ал шынымен салыстырылады. Оның тазалануы, беріктігі және коррозияға төзімділігі фармацевтикалық және тағам өңдеу өсімдіктерінде тот баспайтын болатты қолдануға ықпал етті. Тот баспайтын болаттың әртүрлі түрлері үш таңбалы AISI нөмірімен белгіленеді. ISO 15510 стандарты ISO, ASTM, EN, JIS және GB стандарттарындағы тот баспайтын болаттардың химиялық құрамын пайдалы түрде салыстыруға болатын кесте түрінде келтіреді.

Еріту нүктесі

Дәнекерленбейтін болат – болат, демек оның балқу температурасы әдеттегі болатқа жақын, ал алюминий мен мыстың балқу температурасынан әлдеқайда жоғары. Көптеген қорытпалар сияқты, дәнекерленбейтін болаттың балқу температурасы нақты бір сан түрінде емес, температуралық диапазон түрінде беріледі. Бұл диапазон, қандай қорытпа екеніне байланысты өзгереді.

Сымдылық

Болат сияқты, тот баспайтын болат та электр тогын нашар өткізеді, мысқа қарағанда электр өткізгіштігі айтарлықтай төмен. Атап айтқанда, тот баспайтын болаттағы электрлік емес байланыс кедергісі (ECR) тығыз қорғаныш оксид қабатының нәтижесінде туындайды және оны электр жалғағыштар ретінде қолдану мүмкіндігін шектейді. Мыс қорытпалары және никельмен қапталған жалғаулар төмен ECR мәндерін көрсетеді және мұндай қолданулар үшін артықшылықты материалдар болып табылады. Дегенмен, тот баспайтын болаттан жасалған жалғаулар ECR жобалау талаптары төмен және коррозияға төзімділік қажет болған жағдайларда қолданылады, мысалы, жоғары температурада және тотықтырғыш ортада.

Магнетизм

Мартензиттік, дуплекстік және ферриттік тот баспайтын болаттар магниттік, ал аустениттік тот баспайтын болаттар әдетте магниттік емес. Ферриттік болат өзінің магниттілігін денеорталық кубтық кристалл құрылымына қарыздан, онда темір атомдары кубтарға (әр бұрышында бір темір атомы бар) және қосымша темір атомы орталыққа орналасқан. Осы орталық темір атомы ферриттік болаттың магниттік қасиеттеріне жауапты. Бұл құрылым болаттың сіңіре алатын көміртегі мөлшерін шамамен 0,025%-ға дейін шектейді. Үй шаруашылығы техникасында қолданылатын электромагниттік клапандар және ішкі жану қозғалтқыштарындағы инжекциялық жүйелер үшін төмен мәжбүрлеу өрісіне ие үлгілер әзірленген. Кейбір қолданыстарда, мысалы, магниттік-резонанстық томографияда, магниттік емес материалдар қажет. Әдетте магниттік емес болатын аустениттік тот баспайтын болаттарды механикалық деформациялау арқылы сәл магниттік етуге болады. Кейде аустениттік болат иілген немесе кесілген кезде, кристалл құрылымының қайта құрылуына байланысты, магниттік қасиеттер тот баспайтын болаттың жиегі бойында пайда болады. +1050°C температурада 2 сағат қыздырылған аустениттік тот баспайтын болаттың кейбір маркаларының магниттік өтімділігі EN 1.4307 1.4301 1.4404 1.4435 Магниттік өтімділік, μ 1.056 1.011 1.100 1.000

Қалыптастыру

Галлинг, кейде суық дәнекерлеу деп аталады, – екі металл беті бір-біріне қатысты қозғалғанда және жоғары қысым түскенде болатын, жабысқақ тозудың бір түрі. Аустениттік тот баспайтын болаттан жасалған бекіткіштер бұрандаманың галлингіне (тозуына) ерекше сезімтал, бірақ алюминий және титан сияқты, өзінен қорғаныш оксидтік қабат түзілетін басқа да қорытпалар да сезімтал. Жоғары контакттық күшпен сырғалғанда, бұл оксидтік қабат деформацияланып, бұзылып, компоненттің бөліктерінен алынып тасталып, металлдың жалаңаш, реакцияға түсуге дайын бетін ашады. Егер екі бет те бір материалдан жасалған болса, бұл ашық қалған беттер оңай бірігіп кетеді. Екі беттің бөлінуі беттің жыртылуына, тіпті металл бөлшектерінің немесе бекіткіштердің толықтай қысылып қалуына әкелуі мүмкін. Галлингті әртүрлі материалдарды (мысалы, қола мен тот баспайтын болатты) немесе әртүрлі тот баспайтын болаттарды (мартенситтік және аустениттік) қолдану арқылы азайтуға болады. Сонымен қатар, бұрандамалы қосылыстарды майлау арқылы екі бөлік арасына қабат түзіп, галлингтің алдын алуға болады. Марганец, кремний және азот қосылған Нитроник 60 галлингке бейімділігін азайтатыны дәлелденді.

Тарих

Тот баспайтын болаттың табылуы 1798 жылы Луи Вокелен француз академиясына алғаш рет хромды көрсеткеннен кейін басталған ғылыми дамулардың тізбегінен туындады. 1800-жылдардың басында британдық ғалымдар Джеймс Стоддарт, Майкл Фарадей және Роберт Маллет хром-темір қорытпаларының ("хром болаттары") тотығу факторларына төзімділігін байқады. Роберт Бунсен хромның күшті қышқылдарға төзімділігін ашты. Темір-хром қорытпаларының коррозияға төзімділігі алғаш рет 1821 жылы Пьер Бертье тарапынан танылған болуы мүмкін, ол олардың кейбір қышқылдарға қарсы тұру қабілетін атап өтіп, оларды ас-аяқ жасау үшін пайдалануды ұсынды. 1840 жылдары Ұлыбританияның Шеффилд болат өндірушілері, содан кейін Германияның Крупп компаниясы хром болат өндіре бастады, соңғысы оны 1850 жылдары зеңбіректерді жасау үшін қолданды. 1861 жылы Роберт Форестер Мушет Ұлыбританияда хром болатқа патент алды. Бұл оқиғалар Бруклиндегі Chrome Steel Works зауытының Дж. Баурдың көпірлер салуға арналған хромды болат өндіруіне әкелді. Өнімге АҚШ патенті 1869 жылы берілді. Содан кейін ағылшын ғалымдары Джон Т. Вудс және Джон Кларк хромның 5–30% аралығындағы мөлшерін, сондай-ақ вольфрам және "орта көміртек" қосылғандағы коррозияға төзімділігін анықтады. Олар инновацияның коммерциялық құндылығын "Ауа райына төзімді қорытпалар" үшін британдық патент алу арқылы іске қосты. 1890 жылдардың соңында неміс химигі Ханс Голдшмидт көміртегі жоқ хром өндіру үшін алюминотермиялық (термит) процесін жасады. 1908 жылы Фридрих Крупп Германияверфт фирмасы Германияда 366 тонналық "Germania" атты желкенді яхтаны, хром-никель болаттан жасалған корпусымен құрастырды. 1911 жылы Филип Моннарц хром мөлшері мен коррозияға төзімділік арасындағы байланыс туралы хабарлады, қазіргі кезде 18/8 немесе AISI 304 типі деп белгілі. Сондай-ақ Фредерик Бекет (1875–1942) Union Carbide компаниясында ферриттік тот баспайтын болатты өндіріске енгізді. 1912 жылы Элвуд Хейнс мартенситтік тот баспайтын болат қорытпасына АҚШ патенті үшін өтініш берді, бірақ ол 1919 жылға дейін мақұлданбады.

The invention of stainless steel followed a series of scientific developments, starting in 1798 when chromium was first shown to the French Academy by Louis Vauquelin. In the early 1800s, British scientists James Stoddart, Michael Faraday, and Robert Mallet observed the resistance of chromium iron alloys ("chromium steels") to oxidizing agents. Robert Bunsen discovered chromium's resistance to strong acids. The corrosion resistance of iron chromium alloys may have been first recognized in 1821 by Pierre Berthier, who noted their resistance against attack by some acids and suggested their use in cutlery. In the 1840s, both Britain's Sheffield steelmakers and then Krupp of Germany were producing chromium steel with the latter employing it for cannons in the 1850s. In 1861, Robert Forester Mushet took out a patent on chromium steel in Britain. These events led to the first American production of chromium containing steel by J. Baur of the Chrome Steel Works of Brooklyn for the construction of bridges. A US patent for the product was issued in 1869. This was followed with recognition of the corrosion resistance of chromium alloys by Englishmen John T. Woods and John Clark, who noted ranges of chromium from 5–30%, with added tungsten and "medium carbon". They pursued the commercial value of the innovation via a British patent for "Weather Resistant Alloys". In the late 1890s, German chemist Hans Goldschmidt developed an aluminothermic (thermite) process for producing carbon free chromium. In 1908, the Essen firm Friedrich Krupp Germaniawerft built the 366 ton sailing yacht Germania featuring a chrome nickel steel hull, in Germany. In 1911, Philip Monnartz reported on the relationship between chromium content and corrosion resistance. known today as 18/8 or AISI type 304. and Frederick Becket (1875–1942) at Union Carbide were industrializing ferritic stainless steel. In 1912, Elwood Haynes applied for a US patent on a martensitic stainless steel alloy, which was not granted until 1919.

Мартензиттік

Мартензиттік тот баспайтын болаттар денеорталық кубикалық кристалл құрылымына ие және кең ауқымды қасиеттерді ұсынады. Олар тот баспайтын инженерлік болаттар, тот баспайтын құрал болаттары және сырғанауға төзімді болаттар ретінде қолданылады. Олар магниттік қасиетті және хром мазмұнының төмен болуына байланысты ферриттік және аустениттік тот баспайтын болаттарға қарағанда коррозияға төзімділігі төмен. Олар төрт категорияға бөлінеді (біраз мөлшерде бір-бірімен қабаттасады): Fe-Cr-C маркалары. Бұл алғашқы қолданылған маркалар және олар инженерлік және тозуға төзімді қолдануларда кеңінен қолданыла береді. Fe-Cr-Ni-C маркалары. Көміртегінің бір бөлігі никельмен алмастырылған. Олар жоғары соқтығу беріктігі мен коррозияға төзімділікті ұсынады. EN 1.4303 (құю маркасы CA6NM) 13% Cr және 4% Ni құрамында, гидроэлектр станцияларындағы Pelton, Kaplan және Francis турбиналарының көпшілігі үшін қолданылады, себебі олардың құю қасиеттері жақсы, дәнекерленуге ыңғайлы және кавитациялық тозуға жақсы қарсылық көрсетеді. Түйірлендіру арқылы қатайтылатын маркалар. EN 1.4542 (сондай-ақ 17-4 PH деп те аталады) – ең танымал марка, мартензиттік қатаю мен тұнбалауды біріктіреді. Ол жоғары беріктікке және жақсы соқтығу беріктігіне ие және аэроғарыш өнеркәсібінде және басқа да салаларда қолданылады. Сырғанауға төзімді маркалар. Ниобий, ванадий, бор және кобальттың шағын қоспалары беріктікті және сырғанауға төзімділікті арттырады. Мартензиттік тот баспайтын болаттарды жақсы механикалық қасиеттерге ие ету үшін жылумен өңдеуге болады. Жылумен өңдеу әдетте үш кезеңнен тұрады: аустениттеу, онда болат маркасына байланысты , температураға дейін қыздырылады. Нәтижесінде пайда болған аустенит бетке ортақ кубикалық кристалл құрылымына ие. Сөндіру. Аустенит мартенситке айналады, ол – қатты денеорталық тетрагональды кристалл құрылымы. Сөндірілген мартенсит өте қатты және көптеген қолданулар үшін тым қатыгез. Кейбір аустениттік қалдықтар қалуы мүмкін. Темперлеу. Мартенсит шамамен 0,7 °C температураға дейін қыздырылып, температурада ұсталып, содан кейін ауада салқындатылады. Темперлеу температурасының жоғарылауымен беріктік және соңғы тартылу беріктігі төмендейді, бірақ созылу және соққыға төзімділік артады. Мартензиттік тот баспайтын болаттардағы көміртегінің бір бөлігін азотпен алмастыру – соңғы уақытта жасалған жаңалық. Азоттың шектеулі ерігіштігі қысымды электрозагды тазарту (PESR) процесі арқылы арттырылады, онда балқыту жоғары азот қысымында жүзеге асырылады. 0,4% дейін азотты құрамында қамтитын болат алынған, бұл жоғары қаттылық пен беріктікке және коррозияға төзімділіктің артуына әкеледі. PESR қымбат болғандықтан, азоттың төменгі, бірақ маңызды мөлшері стандартты AOD процесін қолдану арқылы қол жеткізілді.

Martensitic stainless steels have a body centered cubic crystal structure, and offer a wide range of properties and are used as stainless engineering steels, stainless tool steels, and creep resistant steels. They are magnetic, and not as corrosion resistant as ferritic and austenitic stainless steels due to their low chromium content. They fall into four categories (with some overlap):

Fe Cr C grades. These were the first grades used and are still widely used in engineering and wear resistant applications. Fe Cr Ni C grades. Some carbon is replaced by nickel. They offer higher toughness and higher corrosion resistance. Grade EN 1.4303 (Casting grade CA6NM) with 13% Cr and 4% Ni is used for most Pelton, Kaplan, and Francis turbines in hydroelectric power plants because it has good casting properties, good weldability and good resistance to cavitation erosion. Precipitation hardening grades. Grade EN 1.4542 (also known as 17 4 PH), the best known grade, combines martensitic hardening and precipitation hardening. It achieves high strength and good toughness and is used in aerospace among other applications. Creep resisting grades. Small additions of niobium, vanadium, boron, and cobalt increase the strength and creep resistance up to about
Martensitic stainless steels can be heat treated to provide better mechanical properties. The heat treatment typically involves three steps:

Austenitizing, in which the steel is heated to a temperature in the range , depending on grade. The resulting austenite has a face centered cubic crystal structure. Quenching. The austenite is transformed into martensite, a hard body centered tetragonal crystal structure. The quenched martensite is very hard and too brittle for most applications. Some residual austenite may remain. Tempering. Martensite is heated to around , held at temperature, then air cooled. Higher tempering temperatures decrease yield strength and ultimate tensile strength but increase the elongation and impact resistance. Replacing some carbon in martensitic stainless steels by nitrogen is a recent development. The limited solubility of nitrogen is increased by the pressure electroslag refining (PESR) process, in which melting is carried out under high nitrogen pressure. Steel containing up to 0.4% nitrogen has been achieved, leading to higher hardness and strength and higher corrosion resistance. As PESR is expensive, lower but significant nitrogen contents have been achieved using the standard AOD process.

Дюплекс

Дуплексті тот баспайтын болаттардың құрамында аустенит пен ферриттің аралас микроқұрылымы болады, оның ең қолайлы арақатынасы 50:50 құрайды, бірақ коммерциялық қорытпалардың арақатынасы 40:60 болуы мүмкін. Олардың құрамында хром (19–32%) және молибден (5%-ға дейін) аустениттік тот баспайтын болаттарға қарағанда жоғары, ал никельдің мөлшері төмен. Дуплексті тот баспайтын болаттың беріктігі аустениттік тот баспайтын болаттан шамамен екі есе артық. Олардың аралас микроқұрылымы 304 және 316 типтегі аустениттік тот баспайтын болаттармен салыстырғанда хлоридтік кернеулі коррозияға қарсы тұру қабілетін жақсартады. Дуплекс маркалары әдетте коррозияға төзімділік деңгейіне қарай үш топқа бөлінеді: жұқа дуплекс, стандартты дуплекс және супер дуплекс. Дуплексті тот баспайтын болаттардың қасиеттері ұқсас супер аустениттік маркаларға қарағанда жалпы алғанда төмен легирленген құрам арқылы қол жеткізіледі, бұл оларды көптеген қолдануларда тиімді етеді. Целлюлоза-қағаз өнеркәсібі дуплексті тот баспайтын болатты кеңінен қолданушы алғашқылардың бірі болды. Бүгінде мұнай және газ өнеркәсібі ең ірі қолданушы болып табылады және коррозияға төзімділікті арттыруға бағытталғандықтан супер дуплекс және гипер дуплекс маркаларының дамуына ықпал етті. Соңғы кезде, арзан (және сәл аз коррозияға төзімді) жұқа дуплекс, негізінен құрылыс және құрылыс саласындағы құрылымдық қолданулар үшін (бетонды арматуралау таяқшалары, көпірлерге арналған пластиналар, жағалаудағы құрылыстар) және су шаруашылығында қолданылады.

Жауын-шашыннан қатаю

Төгілу арқылы қатайтылған тот баспайтын болаттардың коррозияға төзімділігі аустениттік сорттарға тең, бірақ басқа мартенситтік сорттарға қарағанда одан да жоғары беріктікке дейін қатайтуға болады. Үш түрлі тұнбалы қатаюшы тот баспайтын болат бар:

Мартензиттік 17-4 PH (AISI 630 EN 1.4542) құрамында шамамен 17% Cr, 4% Ni, 4% Cu және 0,3% Nb бар. 1040 °C (1904 °F) температурада ерітіндімен өңдеуден кейін сөндіру салыстырмалы түрде икемді мартензиттік құрылымға әкеледі. Келесі 475 °C (887 °F) температурада ескірту өңдеуі Nb және Cu-ға қаныққан фазаларды тұндырады, бұл беріктікті өнімділік шегінен жоғарылатады. Бұл ерекше беріктік деңгейі аэроғарыш сияқты жоғары технологиялық салаларда қолданылады (әдетте металл емес қоспаларды жою үшін қайта балқытылғаннан кейін, бұл шаршаудан қорғау мерзімін ұзартады). Бұл болаттың тағы бір маңызды артықшылығы - ескірту, кернеуді жеңілдету сияқты өңдеулерден айырмашылығы, температурасы өзгермейді, сондықтан (жақын) дайын бөлшектерге деформациясыз және түссіз қолдануға болады. Жартылай аустениттік 17-7 PH (AISI 631 EN 1.4568) құрамында шамамен 17% Cr, 7,2% Ni және 1,2% Al бар. Типик жылумен өңдеу ерітіндімен өңдеу және сөндіруді қамтиды. Бұл кезде құрылымы аустениттік болып қалады. Мартензиттік трансформация 75 °C (103 °F) температурада криогендік өңдеу арқылы немесе қатты суық деформация (70%-дан астам деформация, әдетте суықтай прокаттау немесе сым тарту арқылы) арқылы қол жеткізіледі. Ni3Al интерметаллид фазасын тұндыратын 510 °C (950 °F) температурада ескірту жоғарыда көрсетілгендей, дайын бөлшектерге жүргізіледі. Содан кейін 1400 МПа-дан жоғары өнімділік шегіне жетеді. Аустениттік A286 (ASTM 660 EN 1.4980) құрамында шамамен Cr 15%, Ni 25%, Ti 2,1%, Mo 1,2%, V 1,3% және B 0,005% бар. Құрылымы барлық температурада аустениттік болып қалады. Типик жылумен өңдеу ерітіндімен өңдеуді және сөндіруді, содан кейін 715 °C (1319 °F) температурада ескіртуді қамтиды. Ескірту Ni3Ti тұнбаларын қалыптастырады және бөлме температурасында беріктік шегін арттырады. Жоғарыда аталған сорттардан айырмашылығы, бұл болаттың механикалық қасиеттері мен иілуге төзімділігі температураға дейін өте жақсы сақталады. Нәтижесінде A286 реактивтік қозғалтқыштарда, газ турбиналарында және турбо бөліктерінде қолданылатын Fe негізіндегі суперқоспыш ретінде жіктеледі.

Степендері

150-ден астам маркалы тот баспайтын болат бар, оның ішінде 15 маркасы ең көп қолданылады. Көптеген сыныптау жүйелері қолданылады, соның ішінде АҚШ SAE болат маркалары. Металдар мен қорытпалар үшін бірыңғай нөмірлеу жүйесі (UNS) ASTM 1970 жылы әзірленді. Еуропа EN 10088 стандартын қабылдады. Бұл пленка тіпті сызылғанда немесе осы марканың коррозияға төзімділігінен асып түсетін жағдайлардың әсерінен уақытша бұзылғанда да өзін-өзі қалпына келтіреді. Бұл пленканың коррозияға төзімділігі тот баспайтын болаттың химиялық құрамына, ең алдымен хром мөлшеріне байланысты. Коррозияның төрт түрін ажырату қалыпты: біркелкі, жергілікті (шұқу), гальваникалық және СКК (кернеулі коррозиялық жарылу). Тот баспайтын болаттың маркасы жұмыс ортасына сәйкес келмесе, коррозияның кез келген түрі пайда болуы мүмкін. "CRES" белгілемесі коррозияға төзімді (тұнбас) болатты білдіреді.

Униформа

Біркелкі коррозия өте агрессивті ортада, әдетте химиялық заттар өндірілетін немесе көп мөлшерде қолданылатын жерлерде болады, мысалы, қағаз және целлюлоза өнеркәсібінде. Болаттың бүкіл бетіне шабуыл жасалады, ал коррозия жылдамдығы жылына мм-мен өлшенеді (мұндай жағдайларда әдетте жылына 0,1 мм-ден кем болуы қажет). Коррозия кестелері нұсқаулық ретінде қолданылады. Мұндай жағдай әдетте тот баспайтын болаттар қышқыл немесе сілтілік ерітінділерге ұшырағанда туындайды. Тот баспайтын болаттың коррозияға ұшырауы қышқыл немесе сілтіліктің түрі мен концентрациясына, сондай-ақ ерітіндінің температурасына байланысты. Біркелкі коррозиядан сақтану әдетте оңай, себебі коррозия туралы көптеген жарияланған деректер бар немесе зертханалық коррозия сынақтарын оңай жүргізуге болады. Қышқыл ерітінділерді екі негізгі санатқа бөлуге болады: тотығу қышқылы, мысалы, тұз қышқылы және сұйылтылған күкірт қышқылы, және тотықтырғыш қышқыл, мысалы, азот қышқылы және концентрацияланған күкірт қышқылы. Хром және молибден мөлшерін арттыру тотығу қышқылына төзімділікті арттырады, ал хром және кремний мөлшерін арттыру тотықтырғыш қышқылына төзімділікті арттырады. Күкірт қышқылы – өнеркәсіптік химиялық өнімдердің ең көп өндірілетін түрлерінің бірі. Бөлме температурасында 304 типті тот баспайтын болат 3% қышқылға ғана төзімді, ал 316 типті тот баспайтын болат 50 °C (122 °F) дейін 3% қышқылға және бөлме температурасында 20% қышқылға төзімді. Сондықтан 304 типті тот баспайтын болатты күкірт қышқылымен байланыста сирек қолданады. 904L және 20-құймалы болаттар күкірт қышқылына бөлме температурасынан жоғары концентрацияларда да төзімді. Концентрацияланған күкірт қышқылы азот қышқылы сияқты тотықтыру қасиеттеріне ие, сондықтан кремнийлі тот баспайтын болаттар да тиімді. Тұз қышқылы кез келген тот баспайтын болатқа зиян келтіреді және одан аулақ болу керек. Тот баспайтын болаттың барлық түрлері бөлме температурасында фосфор қышқылы мен азот қышқылының әсеріне төтеп береді. Жоғары концентрация мен температурада шабуылдану мүмкін, сондықтан жоғары қорытпалы тот баспайтын болаттар қажет. Жалпы алғанда, органикалық қышқылдар минералды қышқылдарға қарағанда аз коррозиялық, мысалы, тұз қышқылы және күкірт қышқылы. 304 және 316 типті тот баспайтын болаттар аммиак гидроксиді сияқты әлсіз сілтілерге тіпті жоғары концентрацияда және температурада да әсер етпейді. Бірақ, жоғары концентрациядағы және температурадағы натрий гидроксиді сияқты күшті сілтілерге ұшырағанда, олардың бетінде ойылу мен жарықтар пайда болуы мүмкін. Хром және никель мөлшерін арттыру төзімділікті арттырады. Барлық маркалар альдегидтер мен аминдерден зақымдануға төзімді, бірақ соңғы жағдайда 316 маркасы 304 маркасынан артық; целлюлоза ацетаты 304 маркасын температураны төмен ұстаса зақымдамайды. Майлар мен май қышқылдары тек 304 маркасына 150 °C (302 °F) жоғары температурада және 316 SS маркасына 260 °C (500 °F) жоғары температурада әсер етеді, ал 317 SS маркасының қасиеттері кез келген температурада өзгермейді. 316L маркасы карбамідті өңдеу үшін қажет.

Uniform corrosion takes place in very aggressive environments, typically where chemicals are produced or heavily used, such as in the pulp and paper industries. The entire surface of the steel is attacked, and the corrosion is expressed as corrosion rate in mm/year (usually less than 0.1 mm/year is acceptable for such cases). Corrosion tables provide guidelines. This is typically the case when stainless steels are exposed to acidic or basic solutions. Whether stainless steel corrodes depends on the kind and concentration of acid or base and the solution temperature. Uniform corrosion is typically easy to avoid because of extensive published corrosion data or easily performed laboratory corrosion testing. Acidic solutions can be put into two general categories: reducing acids, such as hydrochloric acid and dilute sulfuric acid, and oxidizing acids, such as nitric acid and concentrated sulfuric acid. Increasing chromium and molybdenum content provides increased resistance to reducing acids while increasing chromium and silicon content provides increased resistance to oxidizing acids. Sulfuric acid is one of the most produced industrial chemicals. At room temperature, type 304 stainless steel is only resistant to 3% acid, while type 316 is resistant to 3% acid up to 50 °C (122 °F) and 20% acid at room temperature. Thus type 304 SS is rarely used in contact with sulfuric acid. Type 904L and Alloy 20 are resistant to sulfuric acid at even higher concentrations above room temperature. Concentrated sulfuric acid possesses oxidizing characteristics like nitric acid, and thus silicon bearing stainless steels are also useful. Hydrochloric acid damages any kind of stainless steel and should be avoided. All types of stainless steel resist attack from phosphoric acid and nitric acid at room temperature. At high concentrations and elevated temperatures, attack will occur, and higher alloy stainless steels are required. In general, organic acids are less corrosive than mineral acids such as hydrochloric and sulfuric acid. Type 304 and type 316 stainless steels are unaffected by weak bases such as ammonium hydroxide, even in high concentrations and at high temperatures. The same grades exposed to stronger bases such as sodium hydroxide at high concentrations and high temperatures will likely experience some etching and cracking. Increasing chromium and nickel contents provide increased resistance. All grades resist damage from aldehydes and amines, though in the latter case type 316 is preferable to type 304; cellulose acetate damages type 304 unless the temperature is kept low. Fats and fatty acids only affect type 304 at temperatures above 150 °C (302 °F) and type 316 SS above 260 °C (500 °F), while type 317 SS is unaffected at all temperatures. Type 316L is required for the processing of urea.

Гальваникалық

Гальваникалық коррозия (сонымен қатар "әр түрлі металлдардың коррозиясы" деп аталады) – коррозияға ұшырататын электролитте екі түрлі материал қосылғанда туындайтын коррозиялық зақымдану. Ең көп таралған электролит – су, тұщы судан бастап теңіз суына дейін. Гальваникалық жұп пайда болған кезде, жұптағы металдардың бірі анодқа айналып, жеке болғандағыдан гөрі жылдам коррозияланады, ал екіншісі катодқа айналып, жеке болғандағыдан гөрі баяу коррозияланады. Мысалы, көміртекті болат және алюминийге қарағанда оң электродтық потенциалы бар тот баспайтын болат катодқа айналып, анодтық металдың коррозиясын үдетеді. Мысалы, сумен жанасқанда алюминий қабылдағыштарды бекітуге қолданылатын тот баспайтын болат парақтарының коррозиясы. Анод пен катодтың салыстырмалы беттерінің ауданы коррозия жылдамдығын анықтауда маңызды. Жоғарыдағы мысалда, қабылдағыштардың беті тот баспайтын болат парақтың бетіне қарағанда кішкентай болғандықтан, коррозия жылдам жүреді. Хром қосу – тот баспайтын болаттың жоғары температурадағы коррозияға төзімділігін арттырудың ең көп қолданылатын әдісі; хром оттегімен реакцияласып, хром оксидінің қабатын құрайды, ол материалға оттегінің таралуын азайтады. Тот баспайтын болаттағы кеміндегі 10,5% хром шамамен 700 °C (1292 °F) температураға, ал 16% хром шамамен 1200 °C (2192 °F) температураға дейін төзімділік береді. 18% хромнан тұратын 304 типті тот баспайтын болат, ең көп қолданылатыны, шамамен 870 °C (1598 °F) температураға төзімді. Күкірт диоксиді, күкірт сутегі, көміртек монооксиді, хлор сияқты басқа газдар да тот баспайтын болатқа зиян келтіреді. Басқа газдарға төзімділік газдың түріне, температурасына және тот баспайтын болаттың құрамына байланысты. 5% дейін алюминий қосылған ферриттік Fe Cr Al маркалары жоғары температурада электрлік және тотығуға төзімділік үшін жасалған. Мұндай қорытпаларға сым немесе лента түрінде шығарылатын Kanthal жатады.

Стандартты бітіру

Стандартты өңдеулер тот баспайтын болаттан жасалған жайыңқы металл өнімдеріне тікелей роликтермен және механикалық абразивтер арқылы қолданылады. Болат алдымен қажетті өлшем мен қалыңдыққа дейін прокатталады, содан кейін соңғы материалдың қасиеттерін өзгерту үшін қыздырылады. Бетінде пайда болған тотығу (металл қабыршағы) тазарту арқылы алынып тасталады және бетінде пассивтеу қабаты құрылады. Содан кейін, қажетті эстетикалық көрініске қол жеткізу үшін соңғы өңдеу жүргізіледі. АҚШ-та ASTM A480/A480M 18 (DIN) стандарты бойынша тот баспайтын болаттың өңделуін сипаттау үшін келесі белгілер қолданылады:

No. 0: Ыстық прокатталған, қыздырылған, қалың пластиналар
No. 1 (1D): Ыстық прокатталған, қыздырылған және пассивтеуленген
No. 2D (2D): Суық прокатталған, қыздырылған, тазартылған және пассивтеуленген
No. 2B (2B): Жоғарыда көрсетілгендей, бірақ жоғары жылтыратылған роликтер арқылы қосымша өңделген
No. 2BA (2R): Жоғарыда көрсетілгендей жарқыратылған (BA немесе 2R), содан кейін оттегізсіз атмосферада жарқыратылған
No. 3 (G 2G:) Ірі абразивті өңдеу, механикалық түрде қолданылады
No. 4 (1J 2J): Шығырлы өңдеу
No. 5: Жарқыраған өңдеу
No. 6 (1K 2K): Матовый өңдеу (шығырлы, бірақ #4-тен тегіс)
No. 7 (1P 2P): Жарқырату өңдеуі
No. 8: Көпіршік өңдеу
No. 9: Пескоструймен өңдеу
No. 10: Жылумен боялған өңдеу – кең ауқымды электрлік жылтыратылған және жылумен боялған беттерді ұсынады.

Қолданбалар

Тотемстан болат сәулет, өнер, химиялық инженерия, тамақ және сусын өндірісі, көлік құралдары, медицина, энергетика және қару-жарақ сияқты көптеген салаларда қолданылады.

Наноқабатты тот баспайтын болат

Зертханада тот баспайтын болаттан жасалған нанобөлшектер өндірілді. Олар жоғары өнімділікке қажетті қосымшалар ретінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, суды бөлу үшін тот баспайтын болаттың электрокатализдік қасиеттерін жақсарту мақсатында, күкірттеу, фосфорлау және азоттеу процестері арқылы наноөлшемді тот баспайтын болат негізіндегі катализаторлар жасауға болады.

Денсаулыққа әсері

Тұнбайтын болатты дәнекерлеу кезінде түтінді дем алудан пайда болатын қатерлі ісік (әсіресе өкпе қатерлі ісігі) қаупінің артуы мүмкіндігін көрсететін көптеген зерттеулер бар. Тұнбайтын болатты дәнекерлеу кезінде кадмий оксидтері, никель және хромнан канцерогенді түтіндер пайда болады деп саналады. Cancer Council Australia мәліметінше, "2017 жылы барлық дәнекерлеу түтіндері 1-ші топтағы канцерогендер ретінде жіктелді". Никель қатерлі ісіктерге, әсіресе өкпе және мұрын қатерлі ісігіне себеп болуы мүмкін. Дегенмен, тұнбайтын болаттан жасалған ыдыстар мен қатерлі ісік арасында ешқандай байланыс анықталған жоқ.