Тот баспайтын болат — қоспаланған болат, мыналарға төзімді коррозиялар атмосферада және агрессивті ортада.

1913 жылы Гарри Брарли (Harry Brearley) қорытпалардың әртүрлі түрлерімен және қасиеттерімен тәжірибе жасап, жоғары құрамды болаттың қабілетін ашты хром қышқылдық коррозияға қарсы тұру.

Тот баспайтын болаттар үш топқа бөлінеді:

1. Коррозияға төзімді болаттар — олардан талап етіледі коррозияға төзімділік күрделі емес өндірістік және тұрмыстық жағдайларда (олардан мұнай-газ, жеңіл, машина жасау өнеркәсібіне арналған жабдық бөлшектерін, хирургиялық құралдарды, тұрмыстық тот баспайтын ыдыстар мен ыдыстарды жасауға болады).
2. Ыстыққа төзімді болаттар — олардан талап етіледі ыстыққа төзімділік — яғни, қатты коррозиялық орталарда (мысалы, химиялық зауыттарда) жоғары температурада коррозияға төзімділік.
3. Ыстыққа төзімді болаттар — олардан талап етіледі ыстыққа төзімділік — яғни жақсы механикалық беріктік жоғары температурада.

Химиялық құрамы

Коррозияға төзімді қорытпаның химиялық құрамын таңдау кезінде ереже деп аталатындар басшылыққа алынады : егер коррозияға тұрақсыз металға (мысалы, темірге) металл қосылса, онымен қатты ерітінді түзсе және коррозияға төзімді болса (мысалы, хром), онда қорғаныс әрекеті инъекция кезінде кенеттен пайда болады. екінші металдың мольі (коррозияға төзімділігі легірлеуші компоненттің мөлшеріне пропорционалды емес, секірмелі түрде артады). Тот баспайтын болаттың негізгі легірлеуші элементі — хром Cr (12-20%); хромнан басқа, тот баспайтын болаттан ілеспе элементтер бар темірге оның қорытпаларында (Бірге, Si, Mn, S, Р), сондай-ақ қажетті физикалық-механикалық қасиеттерді және коррозияға төзімділікті қамтамасыз ету үшін болатқа енгізілген элементтер (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

Тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігі хромның құрамына тікелей байланысты: құрамында 13% және одан жоғары қорытпалар қарапайым жағдайларда және әлсіз коррозиялық орталарда тот баспайтын, 17%—дан астамы коррозияға төзімді және коррозиялық тотығу және басқа орталарда, атап айтқанда, тотықтырғыш және басқа орталарда. азот қышқылына бекінісі 50% -ға дейін.

Тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігінің себебі, негізінен, коррозиялық ортамен жанасатын құрамында хром бар бөліктің бетінде ерімейтін тотықтардың жұқа қабықшасының түзілуімен түсіндіріледі, ал материалдың беткі қабатының күйі, ішкі кернеулердің болмауы және кристалдық ақаулардың маңызы зор. .

Күшті қышқылдарда (күкіртті, тұзды, фосфорлы және олардың қоспаларында) құрамы жоғары күрделі қоспаланған қорытпалар қолданылады Ni және қоспалармен Mo, Cu, Si.

Жіктеу

Химиялық құрамы бойынша тот баспайтын болаттар бөлінеді:

• Хромды, олар өз кезегінде құрылымы бойынша бөлінеді;
  • Мартенситтік;
  • Жартылай ферритті (мартенистік-ферритті);
  • Ферритті;
• Хром-никельді;
  • Аустениттік
  • Аустенитті-ферритті
  • Аустениттік-мартенситтік
  • Аустенитті-карбидті
• Хромомарганец-никельді (жіктелуі тот баспайтын хром-никельді болаттармен сәйкес келеді).

Түйіршік аралық коррозияға бейім аустенитті тот баспайтын болаттар және қоспалары бар тұрақтандырылған болаттар бар Ti және Nb. Тот баспайтын болаттың түйіршік аралық коррозияға бейімділігінің айтарлықтай төмендеуіне құрамын азайту арқылы қол жеткізіледі көміртек (0,03%-ға дейін).

Түйіршік аралық коррозияға бейім тот баспайтын болаттар дәнекерлеуден кейін әдетте термиялық өңдеуден өтеді.

Темір мен никельдің қорытпалары кеңінен қолданылады, оларда никельдің әсерінен темірдің аустениттік құрылымы тұрақтанады, ал қорытпа әлсіз магнитті материалға айналады.

Мартенситті және мартенситті-ферритті болаттар

Мартенситті және мартенситті-ферритті болаттар атмосфералық жағдайларда, әлсіз коррозиялық орталарда (тұздардың, қышқылдардың әлсіз ерітінділерінде) жақсы коррозияға төзімділікке ие және жоғары механикалық қасиеттерге ие. Олар негізінен тозуға төзімді бұйымдар үшін, кескіш құрал ретінде, атап айтқанда, пышақтар үшін, тамақ және химия өнеркәсібіндегі серпімді элементтер мен құрылымдар үшін, әлсіз коррозиялық орталармен байланыста қолданылады. Бұл түрге 30Х13, 40Х13 типті болаттар және т.б. жатады.

Ферритті болаттар

Бұл болаттар тотықтырғыш орталарда (мысалы, азот қышқылының ерітінділерінде), тұрмыстық техникада, тамақ өнеркәсібінде, жеңіл өнеркәсіпте және энергетикалық машина жасауда жылу алмастырғыш жабдықтарда жұмыс істейтін бұйымдарды жасау үшін қолданылады. Ферритті хромды болаттар азот қышқылында, аммиактың сулы ерітінділерінде, аммиак селитрасында, азот, фосфор және фтор қышқылдарының қоспаларында, сондай-ақ басқа коррозиялық орталарда коррозияға төзімділігі жоғары. Бұл түрге 400 сериялы болаттар жатады.

Аустениттік болаттар

Аустениттік класты болаттардың басты артықшылығы олардың жоғары қызмет көрсету сипаттамалары (беріктік, иілгіштік, көптеген жұмыс орталарында коррозияға төзімділік) және жақсы жұмыс қабілеттілігі болып табылады. Сондықтан аустениттік коррозияға төзімді болаттар машина жасаудың әртүрлі салаларында құрылымдық материал ретінде кеңінен қолданылды.

Аустенитті-ферритті және аустенитті-мартенситті болаттар

Аустенитті-ферритті болаттар. Бұл топтағы болаттардың артықшылығы — аустенитті бір фазалы болаттармен салыстырғанда шығымдылық беріктігінің жоғарылауы, екі фазалы құрылымды сақтай отырып, түйіршіктердің өсуіне бейімділіктің болмауы, никельдің өткір тапшылығының аздығы және жақсы дәнекерленуі. Аустенит-ферритті болаттар заманауи техниканың әртүрлі салаларында, әсіресе химиялық машина жасауда кеңінен қолданылады, кеме жасау, авиация. Бұл түрге 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 08Х18Г8Н2Т типті болаттар жатады.

Аустенитті-мартенситті болаттар. Қазіргі заманғы техниканың жаңа салаларының коррозияға төзімділігі жоғары болаттарға және өндіріске қабілеттілігіне деген қажеттіліктері мартенситті (өтпелі) класты болаттардың дамуына әкелді. Бұлар 07Х16Н6, 09Х15Н9Ю, 08Х17Н5М3 типті болаттар.

Темір-никель және никель негізіндегі қорытпалар.

Химиялық аппаратураларды дайындау кезінде, әсіресе күкірт және тұз қышқылдарында жұмыс істеу үшін аустенитті болаттарға қарағанда коррозияға төзімділігі жоғары қорытпаларды қолдану қажет. Осы мақсаттар үшін 04ХН40МТДТЮ типті темір никель негізіндегі қорытпалар және никель-молибден негізіндегі қорытпалар H70MF, хром-никель негізіндегі XN58B және хром-никель-молибден негізіндегі XN65MB, XN60MB қолданылады.

Өндіру және қолдану

Деректерге сәйкес ISSF, 2009 жылы тот баспайтын болаттан жасалған әлемдік балқыту көлемі 24,579 млн тоннаны құрады^[1]

 

• Хромдалған тот баспайтын болаттар:
  • Клапандар гидравликалық престердің;
  • Турбиналық қалақтар;
  • Арматура крекинг-қондырғылар;
  • Кесетін құрал;
  • Бұлақтар;
  • Тұрмыстық заттар;
• Хром-никельді және хром-марганецті-никельді тот баспайтын болаттар:
  • Тұрмыстық заттар, атап айтқанда, асханалық ыдыстар (болаттың тағамдық маркалары)
  • Ортопедиялық стоматология (қалыпталған тәждерге арналған гильзаларды дайындау)
• Тұрақтандырылған аустенитті тот баспайтын болаттар:
  • Агрессивті ортада жұмыс істейтін дәнекерленген аппаратура
  • Жоғары температурада жұмыс істейтін бұйымдар — 550-800 °C
  • Тамақ өнеркәсібі;

Тот баспайтын болаттар деформацияланған күйде де, құйылған күйде де қолданылады.

Тот баспайтын болаттарды дәнекерлеу

Аустенитті тот баспайтын болаттар Х18Н9, Х18Н10 сияқты^{[п 1]} (шамамен осылардан тот баспайтын болаттан жасалған қаңылтыр илектеледі) шынықтыруға жол берілмейді. Күйдіру олардағы құрылымдық өзгерістерді тудырады, соның салдарынан болатта күйдірілгеннен кейін ол басталады түйіраралық (түйіршікаралық) коррозия. Түйіраралық коррозия да қауіпті, себебі ол бұйымның тауарлық түрін жоғалтпайды, сондықтан тот баспайтын болаттан жасалған бұйым/бөлшек бұрынғыдай әдемі және жылтыр болып, жүктеме кезінде кенеттен құлап, жарылып, құлап кетуі мүмкін. Түйіршік аралық коррозиядан қорғау үшін мұндай тот баспайтын болаттарға мыналар қосылады титан (Т) немесе ниобий (Б) саны 5C-0,6 %. Осылайша легирленген болаттар белгіленеді: X18N9T, X18N9B, X18N10T, X18N10B^{[п 2]}.
Тиісінше, үшін дәнекерлеу соңында Т немесе Б әрпі бар болаттар жарамды^{[дереккөзі көрсетілмеген 50 күн]}.

Электрмен дәнекерлеу тот баспайтын болаттарды жүзеге асыруға болады түйіспелі дәнекерлеумен, балқымайтын электродпен дәнекерлеу арқылы (вольфрамды электродпен, бірге аргонмен қорғаныш газы ретінде), дәнекерлеу арқылы даналанған (қапталған) электродтармен.

Бөлшектелген (қапталған^{[п 3]}) дәнекерлеу электродтары кәдімгі ("қара") болаттан (кәдімгі болатты дәнекерлеуге арналған) ғана емес, сонымен қатар тот баспайтын болаттан (мысалы, "УО") жасалған.ҒЗИ-13"НЖ"^{[п 4]}) — тот баспайтын болаттан жасалған бөлшектерді дәнекерлеуге арналған. Электрлік кедергі тот баспайтын болаттан гөрі көп. кәдімгі ("қара") болаттың кедергісі, сондықтан тот баспайтын болаттан жасалған дәнекерлеу электродтары кәдімгі ("қара") болаттан жасалған электродтарға қарағанда қысқа етіп жасалады, өйткені тот баспайтын болаттан жасалған электрод балқып кетуі мүмкін (бүкіл ұзындығы бойынша бірден) және ол толығымен таусылғанға дейін құлап кетеді.

Тот баспайтын болаттан жасалған бөлшектерді кәдімгі ("қара") болаттан жасалған бөлшектерге дәнекерлеу үшін деп аталатындар қажет. өтпелі электродтар. Бұл жағдайда дәнекерлеуге дәнекерлеу тігісі тот баспайтын болаттан жасалуы керек деген талап қойылады, сондықтан өтпелі электродтар жасалатын тот баспайтын болаттың құрамы жоғарылайды (шамамен бір жарым есе^{[п 5]}) легірлеуші элементтердің құрамы (мысалы, X25H18...). Өтпелі электродтардың жасыл жабыны бар.

Көгілдір жабыны бар дәнекерлеу электродтары — тағамдық тот баспайтын болатты дәнекерлеуге арналған (тот баспайтын болаттан жасалған ыдыстар, құбырлар, араластырғыш қалақтары және т.б. тамақ өнеркәсібіне арналған)