Вступ
Нержавіюча сталь вийшов на промислову арену на початку 20-го століття і заслужив свою назву, оскільки справді здавалося, що протистоїть іржі.
Складається переважно із заліза, хром, нікель, і мікроелементи, нержавіюча сталь поєднує в собі унікальні властивості, які підходять будь-чому, від фасадів хмарочосів до хірургічних скальпелів.
Ще, незважаючи на його численні переваги, нержавіюча сталь має компроміси.
У цій статті, ми розглянемо основні переваги та недоліки нержавіючої сталі, підкріплений даними,
щоб ви могли приймати зважені рішення, вибираючи нержавіючу сталь для аксесуарів з листового металу або будь-якого іншого застосування.
Переваги нержавіючої сталі
Чудова стійкість до корозії
Відмітна риса нержавіючої сталі випливає з її мінімуму 10.5 % хром вміст, який утворює шар оксиду хрому, що самовідновлюється.
Отже, оцінки як 304 мають такі низькі швидкості корозії 0.01 мм/рік в нейтральних середовищах, в той час 316 (з додаванням молібдену) протистоїть пітингу в хлоридних розчинах до –0,2 В проти. SCE.
Більше, ця пасивна плівка миттєво відновлюється після незначних подряпин, забезпечення довгострокової служби в суворих атмосферах.
Отже, домовласники довіряють йому для раковин і посуду, і шеф-кухарі покладаються на нього для кухонного посуду, який контактує з кислими продуктами без утворення ямок або іржі.
Високе співвідношення сили до ваги
Крім стійкості до корозії, багато марок нержавіючої сталі забезпечують міцність на розрив в діапазоні від 500 до 1 200 MPA— часто дорівнює або перевищує вагу конструкційних вуглецевих сталей — при приблизному зважуванні 20 % менше.
Наприклад, 17-4 РН досягає 1 000 MPA в Н900 темпер, що робить його ідеальним для валів, шестерні, і компоненти з високим навантаженням, які виграють від меншої ваги без втрати міцності.
Виняткова продуктивність при високих температурах
Крім того, нержавіючі сталі зберігають механічну цілісність і стійкість до окислення при підвищених температурах.
310S зберігає більше ніж 80 % його міцності на розрив при кімнатній температурі при 800 ° C, і 601 (жаростійкий сорт) діє безперервно при 1 100 ° C.
Отже, Такі галузі промисловості, як виробництво електроенергії та нафтохімія, покладаються на нержавіючу сталь для компонентів печей, теплообмінна трубка, і вихлопні системи.
Відмінні гігієнічні властивості
Перехід до санітарних застосувань, нержавіюча сталь гладка, непориста поверхня стійка до бактеріальної адгезії.
У закладах харчування та медицині, професіонали дезінфікують обладнання з нержавіючої сталі їдкими очисниками або автоклавуванням, впевнені, що метал не приховує ні мікробів, ні залишків.
Фактично, дослідження показало, що правильно відполіровані купони 316L показали нуль колонієутворюючих одиниць після 24 годин у бульйонній культурі¹.
Естетична універсальність і варіанти обробки
Понад продуктивність, нержавіюча сталь радує око. Дизайнери досягають дзеркальних лаків (Рак < 0.1 мкм), матові текстури (Ra ≈ 0.4 мкм), або кольорові анодні покриття для декоративних панелей і скульптур.
На додаток, його однорідне покриття рівномірно відбиває світло, надання преміального вигляду фасадам, кухонна техніка, та ювелірні вироби.
Можливість вторинної переробки та стійкість
З точки зору впливу на навколишнє середовище, виділяється нержавіюча сталь: сучасні сплави часто містять 60–80 % перероблений вміст, а метал залишається 100 % переробка на невизначений термін.
Більше, виробництво нержавіючої сталі з брухту споживає до 40 % менше енергії ніж первинне виробництво, узгодження з кредитами LEED і корпоративними цілями ESG.
Стійкість до зношування та ударів
Багато мартенситних і дисперсійно твердих марок нержавіючої сталі, наприклад 420 і 630— досягти
Значення твердості по Роквеллу вище HRC 40, забезпечує виняткову зносостійкість валів насосів, леза ножів, і сідла клапанів.
Додатково, ці сплави зберігають міцність (V-подібна виїмка Шарпі > 50 J при –40 ° C) при повторному впливі, подовження терміну служби в динамічних додатках.
Низька вартість обслуговування та життєвого циклу
Нарешті, поєднання стійкості до корозії з нержавіючої сталі, міцність, а естетика скорочує цикли обслуговування.
Наприклад, архітектурні облицювальні системи, виготовлені з 316 сорт часто вимагають лише періодичного миття, порівняно з пофарбованою сталлю, який вимагає кожного разу перефарбовувати 5– 7 років.
Понад 50 років життя будівлі, нержавіюча сталь може доставити a 30-50 % нижча загальна вартість володіння незважаючи на більш високі початкові матеріальні витрати.
Недоліки нержавіючої сталі
Більш висока вартість матеріалу
Першим і головним, нержавіючі сплави мають найвищу ціну.
Наприклад, 304-сорт нержавіючої сталі коштує приблизно 20–30 % більше за кілограм ніж стандартна вуглецева сталь, у той час як дуплексні або багаті нікелем марки (Напр., 2205, 316Л) може бігати 50–80 % вище.
Отже, проекти з обмеженим бюджетом часто резервують нержавіючу сталь лише для найбільш важливих компонентів.
Низька теплопровідність
Більше, теплопровідність нержавіючої сталі коливається 15 З/м · k— лише про 8 % з міді та 7 % з алюмінію.
Як результат, застосування, що вимагає швидкого розсіювання тепла (як електронні радіатори або дно посуду) погано працюють з нержавіючої сталі, провідні інженери замість цього обрали альтернативні метали.
Складне виготовлення та обробка
На додаток, нержавіюча робота-швидко твердне. Під час фрезерування або точіння, зона зрізу може затвердіти 20–30 %, що прискорює знос інструменту.
Тоді як твердосплавні або керамічні інструменти пом’якшують цей ефект, магазини все ще стикаються 30–40 % коротше довговічність інструменту порівняно з обробкою м’якої сталі.
Крім того, його міцність вимагає більшої сили різання, збільшення енергоспоживання.
Труднощі зварювання та викривлення
Аналогічно, зварювання нержавіючої сталі вимагає ретельного контролю. Високе теплове розширення (≈ 17 × 10⁻⁶ K⁻¹) може викликати спотворення,
і швидке охолодження створює ризик сенсибілізації — виділення карбіду хрому на межі зерен, що знижує стійкість до корозії.
Щоб протидіяти цим проблемам, виробники часто попередньо нагрівають деталі та виконують відпал після зварювання, що додає часу та витрат на виробництво.
Маркування поверхні та видимість відбитків пальців
Додатково, нержавіюча сталь легко показує відбитки пальців, плями води, і дрібні подряпини.
Навіть із високоякісною обробкою (2B або BA), щоденне використання залишає після себе жирні плями, які дизайнери повинні очищати спеціальними поліролями.
В установках з інтенсивним трафіком, наприклад усередині ліфтів, групи технічного обслуговування звітують про витрати 20–30 % більше зусилля, щоб нержавіюча сталь виглядала первозданною порівняно зі сталлю з порошковим покриттям.
Магнетизм у феритних класах
Нарешті, багато марок феритної нержавіючої сталі (Напр., 430) виявляють магнітні властивості, які можуть створювати проблеми в електронних або медичних програмах, які потребують немагнітних матеріалів.
Хоча аустенітних марок (304, 316) залишаються по суті немагнітними, вони коштують дорожче і пропонують нижчу межу текучості, створення компромісу між продуктивністю та ціною.
Висновок
Стійкість до корозії з нержавіючої сталі, міцність, а естетична універсальність робить його незамінним у незліченних сферах застосування — від посуду до хімічних заводів.
Проте його вартість вища, вимоги до зварювання/формування, і потреби в обслуговуванні поверхні представляють справжні проблеми.
Зваживши ці переваги та недоліки проти вимог проекту, ви можете визначити, чи залишається нержавіюча сталь оптимальним вибором для вашого наступного аксесуара з листового металу або промислового компонента.
