Основной целью антикоррозийного легирования является повышение сопротивляемости прецизионных сплавов к воздействию электрохимической коррозии. Достигается это за счет добавления в выплавляемый металл хрома, никеля, молибдена, вольфрама, титана, кремния и других химических элементов. Каждая их этих легирующих добавок оказывает определенное влияние на физико-механические свойства сталей и, в зависимости от массовой доли и сочетания с другими компонентами, изменяет структуры сплавов.
Коррозионная стойкость характеризует способность металла противостоять ржавлению при эксплуатации в агрессивных средах. При этом скорость распространения коррозии напрямую зависит от химического состава сплава и его физико-механических характеристик, а также от условий эксплуатации (диапазона рабочих температур, механических нагрузок, атмосферных факторов и прочего).
Обычные (нелегированные) металлы при отсутствии защитного покрытия разрушаются от воздействия влаги и воздуха достаточно быстро. Однако при введении легирующих добавок можно не только увеличить коррозионную стойкость сплава, но придать ему новые физико-механические свойства, такие как, повышенная прочность, прокаливаемость, пониженная хрупкость, жаропрочность и т.д.
Основные легирующие компоненты, которые применяются для увеличения коррозийной стойкости прецизионных сплавов — хром и никель. Также могут использоваться алюминий, медь, титан, ниобий и пр.
К примеру, сталь марки 12Х18Н10Т относится к высоколегированным хром-никелевым сплавам и, за счет сочетания входящих в состав химических элементов, обладает повышенной устойчивостью к коррозии. Однако каждый из добавляемых компонентов влияет лишь на определенные антикоррозийные качества металла:
В целом, антикоррозийное легирование может преследовать две цели — повышение коррозионной стойкости или преобразование опасной местной коррозии в менее проблемную общую. В первом случае добавляются такие хим. элементы как хром, никель, молибден, кремний и медь, во втором — титан, марганец, тантал, ниобий. Кроме того, некоторые коррозионно-стойкие сплавы, такие как вышеуказанная сталь 12Х18Н10Т, а также 12Х18Н9 и 12Х18Н9СМР, имеют одновременную защиту от обоих видов разрушения металлической структуры. Это достигается путем добавления нескольких легирующих компонентов, влияющих на разные антикоррозийные свойства материалов.
Легирование металлов может производиться одним из двух способов: объемным или поверхностным. В первом случае предусматривается введение полезных химических элементов в весь объем выплавляемого сплава, во втором — только в его поверхностный слой на глубину не более 1-2 мм.
Основной метод объемного легирования — сплавление в тигельных, индукционных, дуговых, плазменных и других печах основного металла с легирующими компонентами. Однако при этом способе возможны большие потери активных химических элементов, таких как титан, молибден, хром и т.п. Для уменьшения потерь полезных добавок используются лигатуры — различные компоненты, позволяющие сделать процесс выплавки металла более эффективным. В никелевых сплавах в качестве лигатур выступают алюминий, марганец, цирконий или цинк.
Поверхностное легирование предусматривает диффузионное насыщение внешнего слоя металла в процессе его термической обработки (в жидкой или газовой фазе). Также существует твердофазный метод, который заключается в нанесении легирующих компонентов в виде слоя требуемой толщины и его последующее оплавление для образования нового сплава на поверхности основного металла.
Высокая степень устойчивости легированных сталей к различного вида коррозиям обусловлена взаимодействием добавляемых химических элементов с внешними факторами. К примеру, при наличии в сплаве хрома или никеля, эти элементы вступают в реакцию с окружающей средой, в результате чего на поверхности металла образуется оксидный слой, который предотвращает дальнейшее разрушение стали. Такая поверхностная оксидная пленка выступает барьером, препятствующим проникновению влаги или молекул кислорода вглубь материала. При этом, при образовании царапин или сколов, она очень быстро восстанавливается, что не позволяет ржавчине появиться в месте дефекта стальной поверхности.
Петербургский завод прецизионных сплавов выпускает легированные металлы как в соответствии ГОСТами, так и с техническим условиями заказчиков. Свяжитесь с нами, и мы поможем подобрать сталь, которая станет наилучшим решением для реализации вашего проекта.
