Нержавеющая сталь: свойства, применение и характеристики

Введение

Сталь, устойчивая к коррозии

Нержавеющая сталь, также известная как инокс и коррозионностойкая сталь (CRES), является сплавом железа, устойчивым к ржавлению и коррозии. Она содержит железо с хромом и другие элементы, такие как молибден, углерод, никель и азот, в зависимости от конкретного применения и стоимости. Устойчивость нержавеющей стали к коррозии обусловлена содержанием хрома не менее 10,5%, который образует пассивную пленку, способную защищать материал и самовосстанавливаться в присутствии кислорода. Свойства сплава, такие как блеск и устойчивость к коррозии, полезны во многих областях применения. Нержавеющую сталь можно прокатывать в листы, плиты, прутки, проволоку и трубы. Эти материалы используются в кухонной посуде, столовых приборах, хирургических инструментах, бытовой технике, транспортных средствах, строительных материалах для крупных зданий, промышленном оборудовании (например, на бумажных фабриках, химических заводах, в системах очистки воды), а также в резервуарах и танкерах для хранения химических веществ и пищевых продуктов. Биологическая очищаемость нержавеющей стали превосходит алюминий и медь и сопоставима со стеклом. Благодаря своей легкости очистки, прочности и коррозионной стойкости нержавеющая сталь широко используется в фармацевтической и пищевой промышленности. Различные типы нержавеющей стали обозначаются трехзначным номером AISI. Стандарт ISO 15510 содержит перечень химических составов нержавеющих сталей, соответствующих спецификациям существующих стандартов ISO, ASTM, EN, JIS и GB, представленный в удобной таблице взаимозаменяемости.

Точка плавления

Нержавеющая сталь является сталью, и, следовательно, её температура плавления близка к температуре плавления обычной стали и значительно выше, чем температуры плавления алюминия или меди. Как и большинство сплавов, температура плавления нержавеющей стали указывается в виде диапазона, а не конкретного значения. Этот диапазон зависит от конкретного состава сплава.

Проводимость

Как и сталь, нержавеющие стали являются относительно плохими проводниками электричества, обладая значительно более низкой электропроводностью, чем медь. В частности, сопротивление электрическому контакту (ECR) нержавеющей стали обусловлено плотным защитным оксидным слоем и ограничивает её применение в качестве электрических соединителей. Сплавы меди и никелированные соединители, как правило, демонстрируют более низкие значения ECR и предпочтительны для таких целей. Тем не менее, соединители из нержавеющей стали используются в случаях, когда требования к ECR не столь высоки, а важна коррозионная стойкость, например, при высоких температурах и в окислительных средах.

Магнетизм

Мартензитные, дуплексные и ферритные нержавеющие стали магнитны, в то время как аустенитные нержавеющие стали обычно немагнитны. Ферритная сталь обязана своим магнетизмом объёмно-центрированной кубической кристаллической структурой, в которой атомы железа расположены в кубах (с одним атомом железа в каждом углу) и дополнительным атомом железа в центре. Этот центральный атом железа отвечает за магнитные свойства ферритной стали. Эта структура также ограничивает количество углерода, которое сталь может поглощать, примерно до 0,025%. Для электроклапанов, используемых в бытовой технике, и для систем впрыска в двигателях внутреннего сгорания разработаны марки с низким полем коэрцитивности. Некоторые применения требуют немагнитных материалов, например, в магнитно-резонансной томографии. Аустенитные нержавеющие стали, которые обычно немагнитны, могут становиться слегка магнитными в результате упрочнения деформацией. Иногда, при изгибе или резке аустенитной стали, возникает магнетизм по краю нержавеющей стали из-за перестройки кристаллической структуры. +Магнитная проницаемость некоторых марок аустенитной нержавеющей стали после отжига в течение 2 часов при 1050°C EN 1.4307 1.4301 1.4404 1.4435 Магнитная проницаемость, μ 1.056 1.011 1.100 1.000

Износ

Задиры, иногда называемые холодной сваркой, являются формой сильного адгезионного износа, который может возникать при относительном движении двух металлических поверхностей под высокой нагрузкой. Крепежные элементы из аустенитной нержавеющей стали особенно подвержены задирам резьбы, хотя другие сплавы, самопроизвольно образующие защитную оксидную пленку, такие как алюминий и титан, также восприимчивы к этому явлению. При высоком контактном давлении скольжения эта оксидная пленка может деформироваться, разрушаться и удаляться с деталей, обнажая чистый реакционноспособный металл. Если две поверхности изготовлены из одного и того же материала, эти обнаженные участки могут легко сплавиться. Разъединение поверхностей может привести к разрыву поверхности и даже к полному заклиниванию металлических компонентов или крепежных элементов. Вероятность возникновения задиров можно снизить, используя разнородные материалы (например, бронзу против нержавеющей стали) или различные марки нержавеющей стали (мартенситную против аустенитной). Кроме того, резьбовые соединения можно смазывать для создания пленки между деталями и предотвращения задиров. Nitronic 60, изготовленный путем легирования марганцем, кремнием и азотом, демонстрирует пониженную склонность к задирам.

История

Изобретение нержавеющей стали последовало за рядом научных разработок, начиная с 1798 года, когда Луи Вокелен впервые продемонстрировал хром Французской академии. В начале 1800-х годов британские ученые Джеймс Стоддарт, Майкл Фарадей и Роберт Маллет наблюдали устойчивость сплавов железа с хромом («хромовые стали») к окислителям. Роберт Бунсен обнаружил устойчивость хрома к сильным кислотам. Коррозионная стойкость сплавов железа и хрома, возможно, была впервые отмечена в 1821 году Пьером Бертье, который заметил их устойчивость к воздействию некоторых кислот и предложил использовать их в столовых приборах. В 1840-х годах сталелитейные компании Шеффилда в Великобритании и затем компания Krupp в Германии производили хромированную сталь, причем последняя использовала ее для изготовления пушек в 1850-х годах. В 1861 году Роберт Форестер Мушет запатентовал хромированную сталь в Великобритании. Эти события привели к первому американскому производству хромосодержащей стали Дж. Бауром из Chrome Steel Works в Бруклине для строительства мостов. Патент на этот продукт был выдан в США в 1869 году. Затем англичане Джон Вудс и Джон Кларк признали коррозионную стойкость хромовых сплавов, отметив содержание хрома в диапазоне от 5 до 30% с добавлением вольфрама и «среднего углерода». Они стремились к коммерческой реализации этого новшества, получив британский патент на «сплавы, устойчивые к атмосферным воздействиям». В конце 1890-х годов немецкий химик Ханс Гольдшмидт разработал алюминотермический (термитный) процесс для производства хрома, не содержащего углерод. В 1908 году эссенская фирма Friedrich Krupp Germaniawerft построила 366-тонную парусную яхту Germania с корпусом из хромоникелевой стали в Германии. В 1911 году Филипп Моннарц доложил о взаимосвязи между содержанием хрома и коррозионной стойкостью, известной сегодня как 18/8 или AISI тип 304, а Фредерик Бекет (1875–1942) в Union Carbide занимался индустриализацией ферритной нержавеющей стали. В 1912 году Элвуд Хейнс подал заявку на патент США на мартенситный сплав из нержавеющей стали, который был выдан только в 1919 году.

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.

Мартензитовый

Мартензитные нержавеющие стали имеют кубическую кристаллическую структуру с центром тела и обладают широким спектром свойств, находя применение в качестве нержавеющих конструкционных сталей, нержавеющих инструментальных сталей и сталей, устойчивых к ползучести. Они магнитны и менее коррозионностойки, чем ферритные и аустенитные нержавеющие стали, из-за низкого содержания хрома. Они подразделяются на четыре категории (с некоторым перекрытием):

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.

Марки Fe-Cr-C. Это были первые применяемые марки, которые до сих пор широко используются в конструкционных и износостойких областях. Марки Fe-Cr-Ni-C. Часть углерода заменяется никелем, что обеспечивает более высокую вязкость и коррозионную стойкость. Марка EN 1.4303 (литейная марка CA6NM) с содержанием 13% Cr и 4% Ni используется для большинства турбин Pelton, Kaplan и Francis на гидроэлектростанциях благодаря своим хорошим литейным свойствам, свариваемости и устойчивости к кавитационной эрозии. Марки с упрочнением посредством осаждения. Наиболее известная марка EN 1.4542 (также известная как 17-4 PH) сочетает в себе мартензитное упрочнение и упрочнение посредством осаждения, достигая высокой прочности и хорошей вязкости и находя применение, в частности, в аэрокосмической промышленности. Марки, устойчивые к ползучести. Небольшие добавки ниобия, ванадия, бора и кобальта повышают прочность и устойчивость к ползучести до примерно.

Мартензитные нержавеющие стали могут подвергаться термической обработке для улучшения механических свойств. Типичная термическая обработка включает три этапа:

Аустенитизация, при которой сталь нагревается до температуры в диапазоне , в зависимости от марки. В результате образуется аустенит с кубической гранецентрированной кристаллической структурой. Закалка. Аустенит превращается в мартенсит – твёрдую тетрагональную кристаллическую структуру с центром тела. Закаленный мартенсит очень твёрд, но слишком хрупок для большинства применений. Может оставаться некоторое количество остаточного аустенита. Отпуск. Мартенсит нагревается примерно до , выдерживается при температуре и затем охлаждается на воздухе. Более высокие температуры отпуска снижают предел текучести и прочность на разрыв, но увеличивают удлинение и ударную вязкость. Замена части углерода в мартензитных нержавеющих сталях азотом – относительно недавняя разработка. Ограниченная растворимость азота повышается в процессе электрошлакового рафинирования под давлением (PESR), при котором плавление осуществляется под высоким давлением азота. Получена сталь с содержанием азота до 0,4%, что приводит к повышению твердости, прочности и коррозионной стойкости. Поскольку PESR является дорогостоящим, более низкое, но значительное содержание азота достигается с использованием стандартного процесса AOD.

Двухэтажный

Дуплексные нержавеющие стали имеют смешанную микроструктуру аустенита и феррита, идеальное соотношение которой составляет 50:50, хотя в коммерческих сплавах оно может быть 40:60. Они характеризуются более высоким содержанием хрома (19–32%) и молибдена (до 5%) и более низким содержанием никеля по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями. Предел текучести дуплексных нержавеющих сталей примерно в два раза выше, чем у аустенитных нержавеющих сталей. Их смешанная микроструктура обеспечивает повышенную устойчивость к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением по сравнению с аустенитными сталями марок 304 и 316. Дуплексные марки обычно подразделяются на три подгруппы в зависимости от их коррозионной стойкости: малолегированные дуплексы, стандартные дуплексы и супердуплексы. Свойства дуплексных нержавеющих сталей достигаются при более низком общем содержании легирующих элементов, чем у сопоставимых по характеристикам супераустенитных марок, что делает их использование экономически выгодным для многих областей применения. Целлюлозно-бумажная промышленность стала одной из первых, кто начал широко использовать дуплексную нержавеющую сталь. Сегодня нефтегазовая промышленность является крупнейшим потребителем и предъявляет требования к более коррозионностойким маркам, что привело к разработке супердуплексных и гипердуплексных марок. В последнее время были разработаны менее дорогие (и несколько менее коррозионностойкие) малолегированные дуплексы, в основном для конструктивных применений в строительстве (арматура для бетона, плиты для мостов, гидротехнические сооружения) и в водоснабжении.

Твердость от осадков

Осадково-закаленные нержавеющие стали обладают коррозионной стойкостью, сопоставимой с аустенитными марками, но могут быть упрочнены осаждением до еще более высоких прочностей, чем другие мартенситные марки. Существует три типа осадково-закаленных нержавеющих сталей:

Мартензитная 17-4 PH (AISI 630 EN 1.4542) содержит около 17% Cr, 4% Ni, 4% Cu и 0,3% Nb. Обработка раствором при температуре около 1040 °C (1904 °F) с последующим закаливанием приводит к относительно пластичной мартензитной структуре. Последующая обработка старения при 475 °C (887 °F) вызывает осаждение фаз, обогащенных Nb и Cu, что повышает прочность до уровня выше предела текучести. Этот выдающийся уровень прочности используется в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая промышленность (обычно после переплавки для удаления неметаллических включений, что увеличивает усталостную долговечность). Еще одним важным преимуществом этой стали является то, что старение, в отличие от отпуска, проводится при температуре, которую можно применять к (почти) готовым деталям без деформации и изменения цвета. Полуаустенитная 17-7 PH (AISI 631 EN 1.4568) содержит около 17% Cr, 7,2% Ni и 1,2% Al. Типичная термическая обработка включает обработку раствором и закаливание. На этом этапе структура остается аустенитной. Мартенситное превращение затем достигается либо криогенной обработкой при 75 °C (103 °F), либо интенсивной холодной деформацией (более 70% деформации, обычно путем холодной прокатки или волочения проволоки). Старение при 510 °C (950 °F) – при котором осаждается интерметаллическая фаза Ni3Al – проводится, как описано выше, на почти готовых деталях. Затем достигаются уровни предела текучести выше 1400 МПа. Аустенитная A286 (ASTM 660 EN 1.4980) содержит около 15% Cr, 25% Ni, 2,1% Ti, 1,2% Mo, 1,3% V и 0,005% B. Структура остается аустенитной при всех температурах. Типичная термическая обработка включает обработку раствором и закаливание, за которыми следует старение при 715 °C (1319 °F). Старение приводит к образованию осадков Ni3Ti и повышает предел текучести примерно до комнатной температуры. В отличие от вышеуказанных марок, механические свойства и стойкость к ползучести этой стали остаются очень хорошими при температурах до. В результате A286 классифицируется как суперсплав на основе железа, используемый в реактивных двигателях, газовых турбинах и турбокомпрессорах.

Степень

Известно более 150 марок нержавеющей стали, из которых 15 наиболее широко применяются. Существует множество систем классификации, включая марки сталей SAE США. Единая система нумерации металлов и сплавов (UNS) была разработана ASTM в 1970 году. В Европе принят стандарт EN 10088. Эта пленка самовосстанавливается, даже при царапинах или временном воздействии условий, превышающих естественную коррозионную стойкость данной марки. Стойкость пленки к коррозии зависит от химического состава нержавеющей стали, главным образом от содержания хрома. Обычно выделяют четыре формы коррозии: равномерную, локальную (питтинговую), гальваническую и МКН (межкристаллитную коррозию под напряжением). Любая из этих форм коррозии может возникнуть, если выбранная марка нержавеющей стали не соответствует условиям эксплуатации. Обозначение "CRES" относится к коррозионностойкой (нержавеющей) стали.

Униформа

Однородная коррозия происходит в сильно агрессивных средах, как правило, там, где производятся или интенсивно используются химические вещества, например, в целлюлозно-бумажной промышленности. Под воздействие коррозии подвергается вся поверхность стали, и коррозия выражается в скорости коррозии в мм/год (обычно менее 0,1 мм/год считается допустимым в таких случаях). Руководства по выбору материалов содержатся в таблицах коррозии. Это обычно наблюдается при контакте нержавеющих сталей с кислыми или щелочными растворами. Стойкость нержавеющей стали к коррозии зависит от вида и концентрации кислоты или щелочи, а также от температуры раствора. Однородной коррозии обычно легко избежать благодаря обширным опубликованным данным о коррозии или просто выполняемым лабораторным испытаниям на коррозию. Кислые растворы можно разделить на две основные категории: восстановительные кислоты, такие как соляная и разбавленная серная кислота, и окислительные кислоты, такие как азотная и концентрированная серная кислота. Повышение содержания хрома и молибдена увеличивает стойкость к восстановительным кислотам, а повышение содержания хрома и кремния – к окислительным кислотам. Серная кислота является одним из наиболее производимых промышленных химикатов. При комнатной температуре сталь марки 304 устойчива только к 3% кислоте, в то время как сталь марки 316 устойчива к 3% кислоте до 50 °C (122 °F) и к 20% кислоте при комнатной температуре. Таким образом, сталь 304 SS редко используется в контакте с серной кислотой. Стали марок 904L и Alloy 20 устойчивы к серной кислоте даже при более высоких концентрациях выше комнатной температуры. Концентрированная серная кислота обладает окислительными свойствами, подобными азотной кислоте, поэтому полезны также кремниесодержащие нержавеющие стали. Соляная кислота повреждает любой тип нержавеющей стали и должна быть исключена. Все типы нержавеющей стали устойчивы к воздействию фосфорной и азотной кислот при комнатной температуре. При высоких концентрациях и повышенных температурах происходит коррозия, и требуются нержавеющие стали с более высоким содержанием легирующих элементов. В целом, органические кислоты менее коррозионно-активны, чем минеральные кислоты, такие как соляная и серная. Слабые основания, такие как гидроксид аммония, не оказывают влияния на нержавеющие стали марок 304 и 316 даже при высоких концентрациях и температурах. Однако те же марки стали, подвергаемые воздействию более сильных оснований, таких как гидроксид натрия, при высоких концентрациях и температурах, вероятно, будут подвержены травлению и образованию трещин. Повышение содержания хрома и никеля увеличивает стойкость. Все марки стали устойчивы к воздействию альдегидов и аминов, хотя в последнем случае сталь 316 предпочтительнее стали 304; ацетат целлюлозы повреждает сталь 304, если температура не поддерживается на низком уровне. Жиры и жирные кислоты воздействуют только на сталь 304 при температурах выше 150 °C (302 °F) и на сталь 316 SS при температурах выше 260 °C (500 °F), в то время как сталь 317 SS остается неповрежденной при любых температурах. Для переработки мочевины требуется сталь марки 316L.

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.

Гальваническая

Гальваническая коррозия (также называемая "коррозией разнородных металлов") – это коррозионное повреждение, возникающее при контакте двух различных материалов в коррозионном электролите. Наиболее распространенным электролитом является вода, от пресной до морской. При формировании гальванической пары один из металлов становится анодом и корродирует быстрее, чем в одиночку, а другой – катодом и корродирует медленнее, чем в одиночку. Нержавеющая сталь, благодаря более высокому электродному потенциалу по сравнению, например, с углеродистой сталью и алюминием, выступает в роли катода, ускоряя коррозию анодного металла. Примером может служить коррозия алюминиевых заклепок, крепящих листы из нержавеющей стали в контакте с водой. Отношение площадей поверхности анода и катода существенно влияет на скорость коррозии. В приведенном примере площадь поверхности заклепок мала по сравнению с площадью листа из нержавеющей стали, что приводит к интенсивной коррозии. Добавление хрома остается наиболее распространенным способом повышения коррозионной стойкости нержавеющих сталей при высоких температурах; хром реагирует с кислородом, образуя оксидную пленку хрома, которая замедляет диффузию кислорода в материал. Минимальное содержание 10,5% хрома в нержавеющих сталях обеспечивает стойкость примерно до 700 °C (1292 °F), а 16% хрома – до примерно 1200 °C (2192 °F). Марка 304, наиболее распространенная марка нержавеющей стали с 18% хрома, устойчива к температурам около 870 °C (1598 °F). Другие газы, такие как диоксид серы, сероводород, монооксид углерода и хлор, также воздействуют на нержавеющую сталь. Стойкость к другим газам зависит от типа газа, температуры и химического состава нержавеющей стали. При добавлении до 5% алюминия ферритные марки Fe-Cr-Al предназначены для обеспечения электрической проводимости и стойкости к окислению при повышенных температурах. К таким сплавам относится кантал, выпускаемый в виде проволоки или ленты.

Стандартная отделка

Стандартные отделочные операции могут применяться к плоскопрокатнной нержавеющей стали непосредственно роликами и механическими абразивами. Сталь сначала прокатывается до нужного размера и толщины, а затем отжигается для изменения свойств конечного материала. Любое окисление, образующееся на поверхности (гартовая окалина), удаляется травлением, и на поверхности создается пассивирующий слой. Затем может быть применена окончательная отделка для достижения желаемого эстетического вида. В США для описания отделки нержавеющей стали по ASTM A480/A480M 18 (DIN) используются следующие обозначения:

No. 0: Горячекатаные, отжиженные, более толстые листы
No. 1 (1D): Горячекатаные, отжиженные и пассивированные
No. 2D (2D): Холоднокатаные, отжиженные, протравленные и пассивированные
No. 2B (2B): То же, что и выше, с дополнительным пропуском через высокополированные ролики
No. 2BA (2R): Яркоотжигаемая (BA или 2R) – то же, что и выше, с последующей яркоотжигаемой обработкой в атмосфере, свободной от кислорода
No. 3 (G 2G): Грубая абразивная отделка, наносимая механически
No. 4 (1J 2J): Шлифованная отделка
No. 5: Сатиновая отделка
No. 6 (1K 2K): Матовая отделка (шлифованная, но более гладкая, чем #4)
No. 7 (1P 2P): Блестящая отделка
No. 8: Зеркальная отделка
No. 9: Отделка дробеструйной обработкой
No. 10: Термоокрашенная отделка – предлагающая широкий спектр электрополированных и термоокрашенных поверхностей.

Приложения

Нержавеющая сталь используется в самых разных областях, включая архитектуру, искусство, химическую инженерию, производство продуктов питания и напитков, транспорт, медицину, энергетику и огнестрельное оружие.

Наноразмерная нержавеющая сталь

В лаборатории были получены наночастицы нержавеющей стали. Они могут найти применение в качестве добавок для высокоэффективных применений. Например, сульфидирование, фосфидирование и нитридирование для получения наноразмерных катализаторов на основе нержавеющей стали может улучшить электрокаталитическую активность нержавеющей стали при электролизе воды.

Влияние на здоровье

Существуют обширные исследования, указывающие на возможный повышенный риск развития рака (особенно рака легких) при вдыхании дыма и паров во время сварки нержавеющей стали. Сварка нержавеющей стали подозревается в образовании канцерогенных паров оксидов кадмия, никеля и хрома. По данным Cancer Council Australia, "в 2017 году все виды сварочных дымов и паров были классифицированы как канцерогены 1 группы". Никель может способствовать возникновению рака, в частности рака легких и рака носовой полости. Однако связь между кухонной посудой из нержавеющей стали и раком не установлена.