Вуглець є одним з основних елементів промислової сталі. Характеристики та структура сталі значною мірою визначаються вмістом та розподілом вуглецю в сталі. Вплив вуглецю особливо значний у нержавіючій сталі. Вплив вуглецю на структуру нержавіючої сталі проявляється головним чином у двох аспектах. З одного боку, вуглець є елементом, який стабілізує аустеніт, і цей вплив великий (приблизно в 30 разів перевищує вплив нікелю), з іншого боку, це пов'язано з високою спорідненістю вуглецю та хрому. Великий вплив хрому – складний ряд карбідів. Тому з точки зору міцності та корозійної стійкості роль вуглецю в нержавіючій сталі є суперечливою.
Визнаючи закон цього впливу, ми можемо вибирати нержавіючі сталі з різним вмістом вуглецю залежно від різних вимог використання.
Наприклад, стандартний вміст хрому для п'яти марок сталі 0Crl3~4Cr13, яка є найбільш широко використовуваною в промисловості та має найменший вміст, встановлено на рівні 12~14%, тобто враховуються фактори, пов'язані з утворенням вуглецю та хрому карбіду хрому. Вирішальною метою є те, щоб після об'єднання вуглецю та хрому в карбід хрому вміст хрому в твердому розчині не був нижчим за мінімальний вміст хрому 11,7%.
Що стосується цих п'яти марок сталі, то через різницю у вмісті вуглецю, міцність та корозійна стійкість також відрізняються. Корозійна стійкість сталі 0Cr13~2Crl3 краща, але міцність нижча, ніж у сталі 3Crl3 та 4Cr13. Вона здебільшого використовується для виготовлення конструкційних деталей.
Завдяки високому вмісту вуглецю, ці дві марки сталі можуть досягати високої міцності та здебільшого використовуються у виробництві пружин, ножів та інших деталей, що потребують високої міцності та зносостійкості. Наприклад, для подолання міжкристалічної корозії хромонікелевої нержавіючої сталі 18-8 вміст вуглецю в сталі можна зменшити до менш ніж 0,03% або додати елемент (титан або ніобій) з більшою спорідненістю, ніж хром та вуглець, щоб запобігти утворенню карбіду. Наприклад, якщо основними вимогами є висока твердість та зносостійкість хрому, можна збільшити вміст вуглецю в сталі, одночасно відповідно збільшуючи вміст хрому, щоб задовольнити вимоги твердості та зносостійкості, а також врахувати певну корозійну стійкість. Нержавіюча сталь 9Cr18 та 9Cr17MoVCo використовується в промисловості як підшипники, вимірювальні інструменти та леза, хоча вміст вуглецю становить 0,85 ~ 0,95%, оскільки вміст хрому також відповідно збільшується, що гарантує корозійну стійкість.
Загалом, вміст вуглецю в нержавіючих сталях, що зараз використовуються в промисловості, є відносно низьким. Більшість нержавіючих сталей мають вміст вуглецю від 0,1 до 0,4%, а кислотостійкі сталі мають вміст вуглецю від 0,1 до 0,2%. Нержавіючі сталі з вмістом вуглецю понад 0,4% складають лише невелику частину від загальної кількості марок, оскільки за більшості умов використання нержавіючі сталі завжди мають на увазі стійкість до корозії як основне призначення. Крім того, нижчий вміст вуглецю також зумовлений певними вимогами процесу, такими як легке зварювання та холодна деформація.
Час публікації: 27 вересня 2022 р.
