Нержавеющая сталь (Stainless Steel), согласно определению стандарта GB/T20878-2007, представляет собой сталь, основной характеристикой которой является устойчивость к коррозии и окислению. Содержание хрома в ней не менее 10,5%, а содержание углерода не превышает 1,2%.
Нержавеющая сталь – это сокращённое название стали, устойчивой к коррозии и воздействию кислот. Сталь, способная противостоять слабым коррозионным средам, таким как воздух, пар, вода, или сама по себе обладающая устойчивостью к коррозии, называется нержавеющей сталью; а сталь, способная выдерживать химически агрессивные среды (например, кислоты, щёлочи, соли и т. п.), именуется кислотостойкой сталью.
Свариваемость
Требования к свариваемости зависят от назначения различных изделий. Например, для некоторых столовых приборов и даже некоторых кастрюльных изделий особые требования к свариваемости обычно не предъявляются. Однако большинство изделий, таких как столовые приборы второго класса, термосы, стальные трубы, водонагреватели, кулеры и т. п., требуют, чтобы исходный материал имел хорошие свариваемые свойства.
Коррозионная стойкость
Почти все изделия из нержавеющей стали требуют высокой устойчивости к коррозии, например, столовые приборы первого и второго класса, кухонная утварь, водонагреватели, кулеры и т. п. Некоторые зарубежные производители даже проводят испытания на коррозионную стойкость: изделие помещают в раствор NaCl, доводят до кипения, спустя определённое время сливают раствор, моют и сушат, а затем определяют степень коррозии по потере веса (следует отметить, что при полировке изделия могут появиться ржавые пятна из-за наличия железа в абразивных материалах, таких как наждачная бумага).
При содержании атомов хрома не ниже 12,5% потенциал электрода стали может претерпеть резкий скачок с отрицательного на положительный, что препятствует электрохимической коррозии.
Полировальные свойства
В современном производстве изделия из нержавеющей стали, как правило, подвергаются полировке, за исключением некоторых изделий, таких как внутренние резервуары водонагревателей и кулеров, которым полировка не требуется. Поэтому исходный материал должен обладать хорошими полировальными свойствами. На полировальные свойства влияют следующие факторы:
- Поверхностные дефекты материала. Например, царапины, микроцарапины, чрезмерная кислотная обработка и т. п.
- Проблемы с качеством материала. При слишком низкой твёрдости материал трудно отполировать до блеска (низкое качество BQ), а при сильной деформации на поверхности могут возникать «апельсиновые корки», что также влияет на качество BQ. Материалы с более высокой твёрдостью демонстрируют лучшее качество BQ.
- Сильная деформация изделий. В зонах с экстремальной деформацией поверхности изделий могут появляться мелкие чёрные точки и эффект «риджинга», что ухудшает качество BQ.
Термостойкость
Термостойкость характеризует способность нержавеющей стали сохранять свои превосходные физико-механические свойства при высоких температурах.
Влияние углерода:
Углерод в аустенитной нержавеющей стали является элементом, который активно способствует формированию и стабилизации аустенита, расширяя его область. Способность углерода формировать аустенит примерно в 30 раз выше, чем у никеля, и, будучи интерстициальным элементом, значительно повышает прочность аустенитной стали за счёт твёрдения за счёт раствора. Кроме того, углерод способен улучшать стойкость аустенитной нержавеющей стали к коррозионным трещинам в средах с высоким содержанием хлорида (например, в кипящей 42%-ной растворе MgCl₂).
Однако в аустенитной нержавеющей стали углерод часто рассматривается как вредный элемент. Это связано с тем, что в некоторых условиях эксплуатации (например, при сварке или нагревании в диапазоне 450–850℃) углерод может вступать в реакцию с хромом, образуя карбид Cr₂₃C₆ с высоким содержанием хрома, что приводит к локальному обеднению стали в хроме и снижению её коррозионной стойкости, особенно устойчивости к межкристаллитной коррозии. Поэтому с 1960-х годов в новых марках хромо-никелевой аустенитной нержавеющей стали содержание углерода ограничивается до менее чем 0,03% или 0,02% – так называемые ультранизкоуглеродные стали. Эксперименты показали, что снижение содержания углерода снижает чувствительность стали к межкристаллитной коррозии, при этом эффект наиболее заметен при содержании углерода ниже 0,02%. Дополнительные исследования также указывают на то, что углерод может повышать склонность хромо-никелевой аустенитной стали к локальной коррозии. Из-за негативного влияния углерода не только при выплавке аустенитной нержавеющей стали следует максимально контролировать его содержание, но и в последующих процессах термической, холодной обработки и термообработки необходимо предотвращать накопление углерода на поверхности стали, чтобы избежать выделения карбидов хрома.