Аустенитная нержавеющая сталь — один из пяти классов нержавеющей стали по кристаллической структуре (наряду с ферритной , мартенситной , дуплексной и дисперсионно-твердеющей [1] ). Ее первичная кристаллическая структура — аустенитная ( гранецентрированная кубическая ), и она препятствует закалке сталей при термической обработке и делает их по существу немагнитными. [2] Такая структура достигается путем добавления достаточного количества стабилизирующих аустенит элементов, таких как никель, марганец и азот. [ требуется ссылка ] Семейство сплавов Incoloy относится к категории супераустенитных нержавеющих сталей. [3]
Во время Второй мировой войны диаграмма Шеффлера была изобретена Антоном, который тогда был начинающим металлургом, работавшим на двух американских производителей сварочных электродов, Harnischfeger Company и AO Smith Corporation . [4]
ASS делятся на подгруппы серий 300 и 200. В нержавеющих сталях серии 300 аустенитная структура получается в основном за счет добавления никеля. В нержавеющих сталях серии 200 структура получается путем добавления марганца и азота с небольшим содержанием никеля, что делает серию 200 экономически эффективной никель-хромовой аустенитной нержавеющей сталью.
Нержавеющие стали серии 300 являются более крупной подгруппой. Наиболее распространенной аустенитной нержавеющей сталью и самой распространенной из всех нержавеющих сталей является тип 304, также известный как 18/8 или A2. Тип 304 широко используется в таких предметах, как посуда, столовые приборы и кухонное оборудование. Тип 316, также известный как A4, является следующей по распространенности аустенитной нержавеющей сталью. Некоторые серии 300, такие как тип 316, также содержат некоторое количество молибдена для повышения устойчивости к кислотам и повышения устойчивости к локальному воздействию (например, точечной и щелевой коррозии).
Более высокое содержание азота в серии 200 обеспечивает им более высокую механическую прочность, чем в серии 300. [9]
Сплав 20 (Carpenter 20) — аустенитная нержавеющая сталь, обладающая превосходной стойкостью к горячей серной кислоте и многим другим агрессивным средам, которые легко воздействуют на нержавеющую сталь типа 316. Этот сплав демонстрирует превосходную стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в кипящей 20–40% серной кислоте. Сплав 20 обладает превосходными механическими свойствами, а наличие ниобия в сплаве сводит к минимуму осаждение карбидов во время сварки.
Жаропрочные марки могут использоваться при повышенных температурах, обычно выше 600 °C (1100 °F). [10] [11]
Они должны противостоять коррозии (обычно окислению) и сохранять механические свойства, в основном прочность (предел текучести) и сопротивление ползучести .
Коррозионная стойкость в основном обеспечивается хромом с добавками кремния и алюминия. Никель плохо сопротивляется в серосодержащих средах. Обычно это решается добавлением большего количества Si и Al, которые образуют очень устойчивые оксиды. Редкоземельные элементы, такие как церий, повышают устойчивость оксидной пленки.
Тип 309 и 310 [12] используются в условиях высоких температур, превышающих 800 °C (1500 °F).
Примечание: ферритные нержавеющие стали не сохраняют прочность при повышенных температурах и не используются там, где требуется прочность.
Аустенитную нержавеющую сталь можно проверить неразрушающим методом с использованием метода цветной дефектоскопии , но не магнитопорошкового метода. Также можно использовать вихретоковый контроль .
Марка EN 1.4980 (также известная как A286) не считается строго жаропрочной сталью в стандартах, но она популярна благодаря сочетанию прочности и коррозионной стойкости. [13] [14] [15]
Он используется при рабочих температурах до 700 °C (1300 °F) в таких областях применения, как: