Неръждаеми крепежи и неръждаема стомана

13.07.201801.08.2018 rajdata 0 коментара неръждаеми крепежи

Неръждаеми крепежи и проблема с корозията: причини и методи на борба с нея.

Корозия е унищожаването на металите в резултат на тяхното естествено взаимодействие с околната среда. Ако металът е в пряк контакт със съдържащи кислород вещества (вода, въздух и др.), възниква процес на спонтанно окисляване. В резултат на това железните атоми се комбинират с кислород. Образува се железен оксид Fe2O3 – крехко, разпадащо се вещество с оранжев цвят (ръжда).
Ръждата води до нарушаване на геометрията на детайлите (когато части от структурата буквално се разпада), загуба на естетически вид, рязък спад в силата. Последният фактор е най-опасен: дори и малка областна корозия (например “петно” върху дебелия вал на витлото на океански кораб) е в състояние да извади от строя тежка и скъпа част. В края на краищата, след появата на корозия има тенденция тя да се разраства .

Физикохимичният процес на корозия и ръжда е много труден, зависи от разнообразни условия. Това са например вида на корозионната среда, температурата на процеса, масата и формата на корозионната част и т.н. Затова и няма единна класификация на корозионните процеси. Въпреки това, щетите от корозионното унищожаване на металите са значителни. Предприемат се много сериозни мерки за намаляването им.

Като методи за борба с корозията са идентифицирани три вида: конструкционна, активна и пасивна защита от корозия.

Под конструкционни мерки за корозионна защита, се разбира рационализация на конструкцията (защитни обвивки, изолация на части от околната среда и т.н.), избора на устойчиви материали (използване на неръждаеми крепежи и стомани, цветни метали или сплави), използването на гума, уплътнители и други подобни.
Активните методи за борба с корозията са свързани със закономерностите на протичане на окислително – възстановителни реакции. Например наличието на електрическо поле върху металната повърхност повишава своя потенциал и предотвратява окисляването. Използването на “жертвен анод” , контактуващ със защитаемия метал води до унищожаването на “жертвата” и опазването на основната метална повърхност от ръжда.
Пасивните методи на борба с корозия и ръжда включват различни покрития: лакове, бои, метали с по-голяма електроотрицателност (цинк, хром, никел и др.). Покриването на частите предотвратява достъпа на агресивния компонент до металната повърхност и го предпазва от унищожаване.

Като цяло, само една рационална комбинация от всички тези методи осигурява сравнително надеждна защита на металните продукти от корозия и ръжда. В идеалния случай материалът на продукта не трябва да ръждясва изобщо. Такива продукти са изработени от неръждаема стомана и представляват неръждаеми крепежи.

Поява на антикорозионни сплави, неръждаема стомана и неръждаеми крепежи

В началото бяха изброени основните предимства на металите, които определят тяхната доминанта сред другите структурни материали. При разработването на неръждаеми крепежи и неръждаема стомана, пред технолозите стои трудната задача да премахнат основния недостатък на металите(тяхната склонност към ръжда), като същевременно запазят всички техни положителни свойства.

Създаването на първите неръждаеми стомани датира от 1913 г. Английския металург Хари Бреърли работи върху подобряването на материалите за артилерийските дула. Както е известно, праховите газове и значително триене на движещия се снаряд много бързо разрушават вътрешния канал на цевта на оръдия и пушки . В резултат на това оръдието не само губи точност и, но също така напълно не е подходящо за стрелба. По това време ресурсът и издръжливостта на оръдията са цената на победата!

Именно в тази насока работил Бреърли – нарастващата “жизненост” на стоманата в изключително агресивна среда. След серия от експерименти учените установили, че стоманата (желязо-въглеродна сплав) със значителни примеси на хром е много устойчива на корозия и ръжда. В по-нататъшни изследвания е установено, че корозионната устойчивост на стоманата се увеличава скокообразно със сравнително малки добавки на метал, устойчив на корозия (например същия този хром). В този смисъл създаването на неръждаема стомана е аналогично на направата на сплавите. Там малки добавки на “чужд” материал се прибавят и рязко променят свойствата, например, значително увеличават якостта на стоманата. Тъй като неръждаемата стомана също съдържа легиращи компоненти (никел, манган, титан, кобалт, ниобий, молибден), можем да говорим за създаването на неръждаема сплав чрез въвеждане на увеличено количество хром в легираната стомана.

Устойчивостта на стоманата на корозия зависи пряко от количеството хром в нея. По този начин, при използване на 13% добавка за хром, се получават “битови” неръждаеми стомани (също устойчиви на леко агресивни среди). Увеличаването на хрома до 17% прави възможно получаването на сплав, която ефективно издържа на корозия при високи температури и в много агресивна среда (например 50% азотна киселина).

Видове и марки неръждаема стомана и неръждаеми крепежи

Широкото използване на неръждаема стомана и неръждаеми крепежи е определило появата на няколко марки, които се различават по състав, свойства и предназначение.

Съгласно международните стандарти група неръждаема стомана и неръждаеми крепежи се разделят на различни групи (от А1 до А4), съдържащи 15-26% хром и 5-25% никел. Тези стомани са почти немагнитни и имат балансирани характеристики на якост / пластичност. Те са добре обработени и се използват за производство на широка гама от детайли, включително и неръждаеми крепежи и неръждаеми скрепителни елементи.

А1 (аналог на AISI 303) аустенитна арматурна стомана, широко се използва в строителството за създаване на носещи рамки и закаляване на бетонни конструкции.
A2 (аналог на AISI 304) неръждаема стомана, немагнитна, без топлинна обработка. Добре се заварява – без появата на шупли. Запазва свойствата си на якост при нагряване до 400 ° С (и охлаждане до -200 ° С). Широко използвана в промишлеността и за производството на неръждаеми крепежи .
А4 (аналог на AISI 316) и се различава от A2 чрез наличието на добавка от молибден (2-3%), което значително увеличава корозионната устойчивост в агресивната киселинна среда. Има дори по-високи антимагнитни свойства. Използва се за производство на неръждаеми крепежи за корабостроенето, химическата, хранителната промишленост, възли и детайли при лабораторно оборудване и др.

Предимства и недостатъци

Основните предимства на неръждаемата стомана и неръждаеми крепежи са описани по-горе. Като недостатък можем да отбележим високата цена на стоманата и липсата на магнитни свойства. При неръждаемите крепежни елементи, когато се използва автоматичен инструмент, този недостатък може да бъде от голямо значение.