Стали и сплавы с особыми свойствами.

Низкоуглеродистые стали 12X13 и 20X13 имеют невысокую прочность и твердость, практически не упрочняются при термической обработке, их достоинство — высокая пластичность. Эти стали используют для изготовления лопаток турбин, клапанов гидравлических устройств, арматуры крекинг-установок. Повышение содержания углерода в сталях этой группы приводит к увеличению твердости и прочности, но уменьшению пластичности. В отожженном состоянии заметно снижается коррозионная стойкость. Это связано с тем, что часть хрома расходуется на образование карбида хрома (Сг23С6), поэтому концентрация хрома в твердом растворе не достигает 12%. Для сталей с содержанием углерода 0,3…0,4% необходима термическая обработка, обеспечивающая обогащение твердого раствора хромом за счет растворения в аустените карбида Сг23С6. Стали30X13 и 40X13 подвергают закалке от температуры 1000… 1100 °С. Структура сталей после закалки — мартенсит. Закалка и низкий отпуск сталей (200 °С) позволяют получить стали 30X13 и 40X13 с достаточно высокой твердостью примерно 40 HRC и 50 HRC соответственно. Эти стали используют для изготовления хирургических инструментов, упругих элементов и т.п. Ко второй группе относятся стали, легированные 25…30% Сг (например, сталь 12X28), которые обладают более высоким электрохимическим потенциалом и, следовательно, большей коррозионной стойкостью. Эти стали устойчивы против коррозии в азотной кислоте, слабых растворах соляной кислоты и ряде других кислот; их используют для изготовления аппаратуры химической промышленности.

Стали, устойчивые против коррозии

Коррозия — это поверхностное разрушение металла под воздействием окружающей среды. При этом некоторые металлы (железо, стали) покрываются продуктами коррозии — ржавчиной. Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия развивается при воздействии на металл газов (газовая коррозия) и неэлектролитов (нефть и ее продукты), она не связана с переносом электрического заряда. Большинство металлов разрушается в результате электрохимической коррозии, которая развивается в присутствии электролитов: растворов кислот, щелочей и солей. Электрохимическая коррозия может быть атмосферной (во влажном воздухе), почвенной, под действием морской воды и т.п. В присутствии электролита возникает множество микрогальванических пар, в которых участки с пониженным отрицательным электрохимическим потенциалом являются анодами и растворяются. Это означает, что в данной агрессивной среде не подвергаются коррозии те металлы, которые имеют по отношению к ней больший электрохимический потенциал. По отношению к воздушной среде имеют больший электрохимический потенциал и, следовательно, не подвергаются коррозии Pt, Au, Ag, Си, Ni, Со и некоторые другие металлы, а отрицательный — Fe, Cr, Zn, А1 и др., которые подвергаются коррозии на воздухе. Если структура металла однородна (однородный твердый раствор), то наблюдается равномерная коррозия по всей поверхности металла. При неоднородной структуре коррозия развивается только в некоторых участках поверхности. Такой вид коррозии наиболее опасен, потому что области, прилегающие к участкам, пораженным коррозией, являются концентраторами напряжений, что значительно снижает механические свойства металла.

Существует несколько  способов защиты металлов от коррозии:

• пассивирование — создание на поверхности металла прочной оксидной пленки, непроницаемой для кислорода воздуха;

• применение однофазных сплавов. Разные фазы сплава обладают, как правило, различными электрохимическими потенциалами. Это приводит к тому, что в агрессивной среде эти фазы образуют электролитическую пару, в результате чего происходит разрушение металла;

• уменьшение поверхности  взаимодействия с агрессивной средой, для чего проводят шлифование и полирование поверхности изделия. Чем меньше шероховатость поверхности изделия, тем больше устойчивость против коррозии на воздухе.

Наиболее распространенные конструкционные материалы —стали общетехнического назначения — не обладают коррозионной стойкостью. Под воздействием кислорода атмосферы на поверхности стальных деталей образуются оксиды железа (Fe203), которые представляют собой рыхлую пленку, не препятствующую проникновению кислорода воздуха, поэтому коррозия распространяется в глубь металла. Коррозионная стойкость сталей достигается легированием элементами, создающими защитные оксидные пленки и (или) повышающими электрохимический потенциал. Такими элементами являются хром и никель. В промышленности используюткоррозионно-стойкие хромистые и хромоникелевые стали.