Нержавеющий — это как?

Если понимать слово «нержавеющий» как «не образующий ржавчины» (то есть смеси оксидов и гидроксидов железа), то и латунный, и стальной крепёж можно назвать нержавеющим. Латунь не образует этих соединений никогда, а нержавейка — в пределах своей стойкости.

Важно понимать, что не существует «абсолютно коррозионно-стойких материалов», есть только материалы, которые в данных условиях подвержены коррозии менее прочих.

Рассмотрим наиболее характерные эксплуатационные свойства упомянутых материалов.

Механические свойства

Для изготовления латунного крепежа обычно используют сплавы марок Л63 и ЛС59–1 по ГОСТ 15527–2004 [1] или CU2 и CU3 по ГОСТ ISO 426 [2]. Европейский стандарт EN 28839 [3] также допускает изготовление болтов, винтов, шпилек и гаек из CU1 (аналог чистой меди М1 по ГОСТ 859 [4]). Механические свойства крепёжных изделий из латуней и меди регламентированы стандартами ГОСТ 1759.0–87 [5] и EN 28839 [3].

Среди стального нержавеющего крепежа наибольшую популярность приобрели метизы из аустенитных сталей марок А2 и А4. Требования к химическому составу и механическим свойствам которых установлены в четырёх частях стандарта ГОСТ ISO 3506 [6].

Упомянутые стандарты EN и ГОСТ ISO применяются для крепежа с метрической резьбой не более M39.

Как видно из табл. 1, крепёж из коррозионно-стойкой стали значительно превосходит латунный и медный по прочности.

И латунь, и аустенитная сталь обладают высокой вязкостью и имеют низкие температуры охрупчивания, но для латунного сплава характерны бóльшие вязкость и остаточное удлинение. В то же время при температуре от 300 до 600°C у латуней наблюдается так называемая «зона хрупкости», которая сопровождается снижением вязкости металла, что увеличивает вероятность хрупкого разрушения при деформации или наличии внутренних напряжений.

При этом преимуществом латуни, особенно богатой свинцом, будут выраженные антифрикционные свойства, что является защитой от заедания резьбы вследствие холодного сваривания. В то время как у аустенитной нержавеющей стали — это известная проблема, требующая для своего предупреждения специальных мер.

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость латуни обусловлена высоким (и положительным) электродным потенциалом меди и защитным действием цинка, выступающего анодным компонентом. Поэтому при коррозии латуни в жидкости в первую очередь происходит обеднение цинком — обесцинкование, ухудшающее механические свойства и внешний вид изделия. Однако в воде низкой минерализации, не содержащей заметных количеств анионов галогенов, в большинстве органических кислот, не очень концентрированной серной кислоте, щелочах и спиртах сплавы латуни имеют достаточно высокую стойкость, особенно при отсутствии доступа воздуха.

Опасными растворами для медных сплавов, при любой температуре, являются активные комплексообразователи: азотная кислота, аммиак, цианиды. Также опасны в растворах йодиды, сульфиды и карбонаты.

При окислении сухим воздухом на поверхности латуни образуется оксидная плёнка — более прочная, чем на меди. Это создаёт барьерную защиту от некоторых воздействий агрессивной среды. Во влажном воздухе, содержащем примеси других газов, на латуни образуются рыхлые продукты коррозии — гидратированные оксиды, хлориды, карбонаты, сульфиты, аммиакаты. Это происходит из-за того, что на поверхности конденсируются микрокапли воды, как самостоятельно приводящие к разрыхлению оксидной плёнки, так и создающих среду для образования реакционно-способных электролитов, растворяя примеси из воздуха.

Нержавеющая сталь своей коррозионной стойкостью обязана пассивной защитной плёнке, состоящей в основном из оксида хрома. Благодаря ей из всех видов коррозии для аустенитных сталей наиболее характерны только местные — точечная и межкристаллитная. Обычно их вызывает присутствие в растворе депассиваторов, разрушающих защитное покрытие. Устойчивость стали в таких условиях повышается при легирование её молибденом.

Как пример: аустенитные стали марки А4 с содержанием 2–3% Mo успешно применяют на морских судах без дополнительной катодной защиты.

Также важно обратить внимание, что при контакте металлов сильно различающейся природы, как при непосредственном, так и через любую электропроводящую среду, возникает высокая разность электрохимических потенциалов. Это вызывает интенсивную гальваническую (контактную) коррозию более электроположительного из этих металлов (табл. 2).

Для предупреждения этого типа коррозии в ГОСТ 9.005–72 [7] приведены рекомендации и ограничения по применению различных сочетаний металлов.

Практические рекомендации

1. Латунный крепёж: подходит для лёгких нагрузок, сантехнических соединений, электроустановок, мест, где важно лёгкое завинчивание без заедания.

2. Нержавеющий А2: универсальный вариант для большинства производственных условий (влага, нагрузки). Не рекомендуется для хлорсодержащих растворов.

3. Нержавеющий А4: оптимален для хлоридов, агрессивных моющих средств и морской атмосферы.

Вместо вывода

Подводя итоги, при выборе конструкционных материалов предпочтение стоит отдать тому металлу, который наилучшим образом подходит для условий эксплуатации изделия на вашем предприятии. Однако, какими бы ни были ваши задачи, «BEST-Крепёж» поможет вам подобрать наиболее подходящий крепёж, наилучшим образом соответствующий всем требованиям вашего проекта.