Влияние хрома на сталь разнообразно и зависит от его содержания. Во-первых, хром повышает твердость и прочность, увеличивая сопротивление деформации. Это особенно важно для инструментальных и конструкционных марок. Во-вторых, хром способствует образованию на поверхности прочной оксидной пленки, которая защищает металл от ржавчины и агрессивных сред. Чем больше хрома, тем выше коррозионная стойкость, и при содержании хрома более 10% сталь становится нержавеющей.
Кроме того, хром улучшает жаропрочность, позволяя сохранять прочностные характеристики при высоких температурах. Это делает хромосодержащие сплавы незаменимыми в печном машиностроении, авиации и других областях, где требуется работа в условиях высокого нагрева. Хром также увеличивает износостойкость, повышая сопротивление абразивному износу. Это делает хромоникелевые стали идеальными для производства подшипников, шариковых мельниц и других изделий, подверженных интенсивному истиранию.
Отрицательное влияние:
- Снижение пластичности. При большом содержании хром может сделать сплав хрупким, что усложняет обработку и снижает ударную вязкость.
- Увеличение красноломкости. Хром может привести к красноломкости — потере пластичности при нагреве в интервале температур 400-600°C. Это ограничивает применение хромосодержащих сталей в некоторых областях.
В целом, хром считают одним из наиболее ценных легирующих элементов в металлургии, вводя металл в состав множество нержавеющих и специальных марок.
Разновидности хромистых сталей
Ферритные нержавеющие
Содержат 11-17% хрома и имеют ферритную структуру. Они обладают магнитными свойствами и высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, пресной воде и многих других неагрессивных средах. Эти стали сравнительно менее прочные и пластичные, а также не поддаются термообработке. Их часто используют в производстве изделий бытового и пищевого назначения, таких как посуда, столовые приборы и кухонное оборудование, а также в строительных материалах, например, фасадных панелях и кровле, и элементах химического оборудования.
Мартенситные нержавеющие
Содержат 12-18% хрома и имеют мартенситную структуру. В отожженном состоянии они магнитные, а после закалки становятся немагнитными. Эти сплавы обладают высокой прочностью и твердостью, но их коррозионная стойкость сравнительно ниже, чем у аустенитных сталей. Они поддаются термообработке и используются для изготовления режущего инструмента, таких как ножи и лезвия, метизов, деталей машин, работающих при ударных нагрузках.
Мартенситно-ферритные нержавеющие
Содержат 16-28% хрома и имеют структуру, сочетающую ферритные и мартенситные фазы. Эти сплавы магнитные, сочетают высокую прочность стойкость к ржавчине, сравнительно пластичные и поддаются термообработке. Их применяют для изготовления емкостей для хранения и транспортировки агрессивных сред, химического оборудования, в судостроении и криогенной технике.
Коррозионная стойкость хромистых сталей
Хром является одним из ключевых легирующих элементов, который придает коррозионную стойкость. Это происходит благодаря образованию на поверхности пассивирующей оксидной пленки, богатой хромом, которая защищает металл от разрушения под воздействием агрессивных сред. Чем выше содержание хрома, тем лучше коррозионная стойкость.
Хромистые стали делятся на три группы в зависимости от содержания хрома и других легирующих элементов:
- Ферритные — характеризуются высокой стойкостью к атмосферной коррозии, пресной воде и многим другим неагрессивным средам, но имеют низкую коррозионную стойкость в хлористых средах.
- Мартенситные — обладают высокой прочностью и твердостью, но имеют низкую коррозионную стойкость по сравнению с ферритными. Применяются для производства режущего инструмента, метизов, инструментальных сталей и деталей машин, работающих при ударных нагрузках.
- Мартенситно-ферритные — сочетают в себе высокую прочность и коррозионную стойкость в разных средах.
На коррозионную стойкость хромистых сплавов также влияют другие легирующие элементы — никель, молибден, медь, титан и др., структура стали (аустенитная, ферритная, мартенситная и др.), термическая обработка (закалка, отпуск, стабилизация) и условия эксплуатации (температура, тип агрессивной среды, механические нагрузки и др.).