13 августа 1913 года в Шеффилде (графство Саут-Йоркшир, Англия) британский металлург Гарри Брирли впервые в истории выплавил нержавеющую сталь.
Идея производства стали, которая могла сопротивляться коррозии в атмосфере и агрессивных средах, интересовала всех производителей металла на протяжении всего времени существования этого производства.
Однако относительный прорыв в этом вопросе произошел лишь в 20-х годах XIX века. Именно тогда Майкл Фарадей и Пьер Бертье отметили способность сплава хрома с железом сопротивляться кислотной коррозии.
Выплавить первую в мире нержавеющую сталь удалось лишь спустя почти век уроженцу британского Шеффилда металлургу Гарри Брирли. В 12 лет он пошёл на завод, где работал его отец, в качестве рабочего. Позднее получил должность ассистента в химической лаборатории компании.
К тридцати годам Брирли заслужил репутацию опытного профессионала, умелого в решении практических проблем промышленной металлургии. В 1908 году, когда две основные сталелитейные компании Шеффилда договорились о совместном финансировании общей исследовательской лаборатории (лаборатории Брауна Ферта), Гарри Брирли предложили возглавить проект.
Почему нержавейка не ржавеет
В неспокойные годы, предшествовавшие Первой мировой войне, производство оружия в Великобритании значительно возросло, но возникли практические проблемы из-за чрезмерного износа внутренних поверхностей стволов. Брирли начал исследование новых сталей, которые могли бы лучше противостоять эрозии, вызванной высокими температурами. Он начал эксперименты с добавлением хрома в сталь, опираясь на опыт Фарадея и Бертье.
Проводя металлографию для изучения микроструктуры экспериментальных сплавов путем воздействия разбавленного раствора азотной кислоты в спирте, Брирли обнаружил, что новые хромистые стали оказались очень устойчивы к химическому воздействию.
Интересно, что данное открытие натолкнуло металлурга на идею использовать его не в военной, а в мирной отрасли. Дело в том, что Шеффилд начиная еще с XVI века являлся центром производства всяческой столовой и кухонной утвари.
Брирли моментально оценил громадный потенциал хромистых сталей не только для работы в условия высоких температур (что было первоначальной целью для военных нужд), но и для массового производства столовых приборов, кастрюль и пищевого технологического оборудования.
До этого ножи из углеродистой стали ржавели, что было негигиенично, а заменой могли служить только дорогие столовые приборы из серебра или нейзильбера (сплав меди, никеля и цинка). Имея это в виду, Брирли расширил свои опыты, чтобы проверить действие на сталь пищевых кислот, таких как уксус и лимонный сок.
Именно работа в данном направлении и привела к созданию по-настоящему нержавеющей стали. Её первый в мире образец Брирли выплавил в своей лаборатории в электрической печи 13 августа 1913 года. Сплав содержал 0,24% по массе углерода и 12,8% по массе хрома.
Интервью с инженером: что такое нержавеющая сталь? Марки стали и их применение. Уход за нержавейкой
За своё достижение в 1920 году он был награжден золотой медалью Бессемера. Заслуга Брирли как первооткрывателя признается также ведущей организацией по материалам ASM International, которая была основана в том же 1913 году. Правда, по ее информации, данную отливку под номером 1008 металлург сделал 20 августа 1913 года. Состав сплава — 12,8% хрома, 0,44% марганца, 0,2% кремния, 0,24% углерода и 85,32% железа.
Практически все исследования нержавеющих сталей были прерваны Первой мировой войной, но в 1920-х годах работы по ним возобновились. Брирли покинул лабораторию Брауна Ферта в 1915 году из-за разногласий относительно патентных прав, но исследования продолжались под руководством его преемника доктора Уильяма Хэтфилда.
Именно Хэтфилду приписывают разработку в 1924 году нержавеющей стали «18/8», которая даже сегодня, вероятно, является наиболее широко используемым сплавом этого типа. Помимо хрома (18% по массе), он имеет в составе никель (8% по массе).
Стоит сказать, что Гарри Брирли все же не остался без благодарной памяти потомков. К столетию со дня изобретения им нержавеющей стали на улице Говарда в Шеффилде художницей Сарой Йейтс была создана 13-метровая настенная композиция. Кроме того, в бывшей лаборатории Брауна Ферта установлены портрет и памятная табличка.
Также в этот день:
Источник: eadaily.com
Что такое нержавеющая сталь. История создания и развитие технологий.
Нержавеющая сталь – это практически единственная технология металлургии, которая распространялась в другие отрасли именно из ножевой индустрии. Все остальные технологические решения производители ножей заимствовали из других отраслей и адаптировали под свои нужды.
Источник фото: https://medved-knife.ru/nozhi-bohler-m390/nozh-ohotnik-2-m390-spuski-ot-obuha-stabilizirovannaya-kar.
История создания нержавеющей стали напрямую связана с развитием металлургии. Попытки увеличить коррозионную стойкость предпринимались многократно в течении различных столетий. Однако первые успехи были достигнуты только в XIX веке.
В 1820—1821 годах английский ученый Майкл Фарадей провел ряд экспериментов и обнаружил способность сплава железа с небольшим добавлением хрома уверенно сопротивляться кислотной коррозии. Однако создать устойчивый к нагрузкам сплав тогда не удалось. В течение более 80 лет в различных лабораториях мира предпринимались попытки создания такой стали.
Но результат был получен лишь в начале XX века, когда европейские ученые начали настоящую гонку за ее создание. В 1904 году, условия получения нержавеющей стали были теоретически описаны французским ученым-изобретателем Леоном Джиллетом. В 1911 году Филипп Моннартц из Германии опубликовал свой доклад на ту же тему. А в 1912 году немецкие химики Эдуард Маурэр и Бенно Штраус из знаменитой металлургической компании «Krupp Iron Works» запатентовали первую аустенитную нержавеющую сталь, содержащую 21% хрома и 7% никеля. Однако приоритет в создании первых рабочих образцов продукции из такого сплава закрепился за английским инженером Гарри Брирли.
Источник фото: https://www.peoples.ru/photo/harry-brearley-76445787.shtml
Источник фото: https://www.livemaster.ru/item/40424852-vintazh-nabor-stolovyh-priborov-egoist-angliya-1-ya-pol-20-v
Источник фото: https://simferopol.rtg-mps.ru/catalog/nerzhaveyushhaya-stal/polosa
Качество нержавеющих сталей, используемых при изготовлении ножей всегда зависело от легирующих элементов. Если твердость обычной «углеродки» можно было увеличить существенно выше 60 HRC и получить пусть и интенсивно ржавеющую, хрупкую, но очень твердую сталь. То сделать это с «нержавейкой» было уже невозможно.
Содержание хрома при увеличении температуры и длительности термообработки пропорционально уменьшалось (хром выгорал), тем самым терялись и рабочие качества клинка, и коррозионная устойчивость. Поэтому в течение многих лет нержавеющая сталь имела репутацию мягкой и обладающей низкой износостойкостью. В течение нескольких десятилетий ножи изготавливались из стали типа AISI 420 (российской 40Х13), а вершиной нержавеющих сталей была 440С, с твердостью порядка 59 HRC. Она ставилась на дорогие, премиальные ножи вплоть до 80-х годов, когда начала вытесняться отличной сталью 154СМ, имевшей в составе 14 % хрома или ее японским аналогом АТС 34. Обе эти стали во влажной среде покрывались несущественным питтингом, то есть не соответствовали в полной мере статусу «нержавеющих».
Источник фото: https://messermeister.ru/lab/news/%E2%80%8Bnozh_benchmade_746_mini_onslaught__posledniy_iz_mogikan_n.
В начале 90-х годов прошлого века, начали получать широкое распространение стали порошкового передела, начиная с S30V, которая имела те же 14% хрома. Но при этом более качественный состав и наличие дополнительных легирующих элементов, существенно увеличивших ее устойчивость к коррозии.
Прогресс неумолим, и сейчас в распоряжении ножеманов всего мира есть отличные порошки с 20% хрома в составе, например M390 от Bohler-Uddeholm или CPM 20 CV от Crucible. Это уже подлинно нержавеющие стали, способные работать даже в сложной кислотной среде и при этом демонстрирующие очень высокую износостойкость, прочность и агрессивный рез. Сейчас кажется, что развитие нержавеющих сталей уже дошло до предела, который выражен, в частности, такими «ванадиевыми монстрами», как сталь М398, содержащую 20% хрома, 2,7% углерода и 7,2 % ванадия. Глядя на такой состав элементов, создается впечатление достигнутого идеала качеств ножевой стали и кажется, что это уже совершенно избыточные параметры. Однако прогресс не остановить и впереди нас ждут новые изобретения металлургов в области нержавеющих сталей.
Источник: tsprof.com
История создания нержавеющих сталей
Согласно ГОСТ 5632-2014:«коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы: Стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой), межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.»
Впервые мир узнал о появлении нержавеющей стали в 1915 году из неприметной статьи в журнале New York Times под названием A Non-Rusting Steel. В ней сообщалось, что в английском городе Шеффилд некая компания выпустила на рынок совершенно новую по своим свойствам сталь, «которая не поддается коррозии, не тускнеет и не покрывается пятнами». В статье писали, что она наилучшим образом подходит для производства столовых приборов. Изделия из новой стали отлично отмываются и не теряют своего блеска при контакте даже с самыми кислыми продуктами.
Вот так, абсолютно незаметно без особого внимания, мир узнал о революции в металлургии – изобретении нержавеющей стали.
Однако, сплавы железа, не подверженного коррозии, не сразу открылись человеку. Попытки получения коррозионно-стойких сталей предпринимались задолго до этого. Ещё в 1820 году английские экспериментаторы Джеймс Стоддард и Майкл Фарадей начали проводить эксперименты с легированием стали, в том числе и хромом. Почти одновременно с ними французский ученый-металлург Пьер Бертье в 1821 году обратил внимание на необыкновенные свойства железо-хромистых сплавов.
Pierre Berthier 1782-1861
Они отличались отличной стойкостью к воздействию некоторых кислот и атмосферного воздуха. Поэтому П.Бертье предложил использовать сплав железа с хромом для изготовления столовых приборов. К сожалению, кроме требуемой коррозионной стойкости, полученный им материал отличался чрезвычайной хрупкостью. Это создавало трудности в его обработке. И новые сплавы французского металлурга так и не нашли практического применения в массовом производстве.
В 1856 г. Анри Сент-Клер Девиль впервые обосновал возможность восстановления оксидов менее активных металлов порошками алюминия. Применимость этого способа для восстановления оксида хрома была доказана в 1859 г. одновременно немецким химиком Фридрихом Вёлером и академиком Петербургской академии наук Николаем Николаевичем Бекетовым. Однако промышленное освоение этого процесса остановилось до момента относительно дешевого способа производства алюминия.
Johannes Wilhelm (Hans) Goldschmidt 1861-1923
И уже в 1895 году немецкий ученый Ганс Гольдшмидт разработал технологию получения низкоуглеродистого хрома – алюминотермию, а в 1898 году освоил алюминотермический процесс в промышленных масштабах. Его открытие дало возможность многим ученым-металлургам возобновить эксперименты со сплавами железа и низкоуглеродистого хрома. С тех пор и по сей день процесс алюмотермии принято называть «Реакцией Гольдшмидта» или «Процессом Гольдшмидта».
В результате этого в начале 20-го века из разных уголков мира независимо друг от друга начали появляться новости о совершенно новых сплавах железа, которые можно причислить к коррозионно-стойким сталям.
Так с 1904 по 1911 год французский ученый Леон Гийе изучает и публикует ряд статей о свойствах низкоуглеродистых сплавах железа, хрома и никеля. В этих работах он дал описание сплавам, близким по составу к современным коррозионно-стойким сталям марок А410, А420, А442, А446 и А440 по AISI (American Iron and Steel Institute – американский институт стали и сплавов).
В 1911 году в немецком журнале Metallurgie появляется ряд статей под авторством Филиппа Моннарца. В них он раскрывал суть своих исследований в области нержавеющих сплавов железа, проводимых им с 1908 года. В этих работах Моннарц дал ответ на ряд фундаментальных вопросов по коррозионной стойкости хромистых сталей.
Benno Shtraus 1873-1944, Eduard Maurer 1886-1969
В Германии, уже в 1912 году, Бенно Штраус, директор научно-исследовательского института концерна Krupp Iron Works (г.Эссен), совместно с инженер Эдуардом Маурером запатентовали первую аустенитную хромоникелевую сталь, легированную хромом (21% Cr) и никелем (7% Ni).
1871-1948.jpg)
Harry Brearley 1871-1948
Тем не менее, официально принято считать, что массовое признание в мире нержавеющим сталям подарил английский металлург, сын рабочего сталевара – Гарри Бреарли. В 1908 он был приглашён возглавить научно-исследовательскую Лабораторию Брауна Фирта (Brown Firth Laboratories), только что образованную в г. Шеффилд.
Она была учреждена шеффелдскими сталеплавильными компаниями: John Brown Sons. Работа Г.Бреарли была связана с изготовлением ружейных стволов. В Великобритании резко увеличилось производство оружия – страна готовилась к войне. Но изготовленные стволы имели ограниченный ресурс. Используемые для этого стали обладали хрупкостью и начинали корродировать при экстремально высоких температурах от выстрелов.
При том что, по своим свойствам полученный сплав абсолютно не соответствовал требованиям «оружейной стали», Бреарли осознавал, что коррозионная стойкость и хорошая обрабатываемость нового материала найдут применение в других областях металлургии. Город Шеффилд с XVI столетия славился своими металлическим столовыми приборами.
Поэтому ничего удивительного в том, что Гарри решил использовать свою сталь для производства ножей, вилок и другой кухонной утвари. Местные фабриканты не оценили его предложения в силу, как им показалось, значительных трудозатрат для производства изделий из нового сплава.
Волею судьбы в 1914 Гарри Бреали встретился со своим школьным товарищем, Эрнестом Стюартом, сотрудником мануфактуры R.F. Mosley’s, специализирующейся на изготовлении столовых приборов. Именно последний предложил термин Stainless Steel, дословно с английского: «сталь без коррозии» или коррозионно-стойкая сталь. Правда стоит отметить, что Э.Стюарт не сразу поверил в существование такого сплава, но согласился изготовить несколько образцов ножей. После нескольких экспериментов Бреарли и Стюарт подобрали необходимые термические режимы, при которых сталь поддавалась обработке, а ножи не были хрупкими после охлаждения.
Первыми клиентами стали близкие и знакомые друзья, которым были розданы экспериментальные ножи с одним лишь условием. Они должны были вернуть их обратно, если на лезвиях появятся следы коррозии. Ни один нож так и не вернули. Позднее, в 1915 году в New York Times была опубликована ничем неприметная статья под названием A Non-Rusting Steel.
Спустя почти 10 лет, в 1924 году, один из последователей Гарри Бреарли – Вильям Х.Хатфилд запатентовал хромоникелевую cталь (18% Cr и 8% Ni), близкую по содержанию химических элементов и своим свойствам к аустенитным сталям марки А2 по ГОСТ ISO 3506 или А304 по AISI.
Этой статьей команда инженеров BEST-Крепёж открывает серию публикаций на интернет-портале promvest.info.
Необычный формат будет интересен, и даже полезен, многим читателям. Регулярные статьи будут знакомить Вас как с техническими аспектами нержавеющего крепежа, так и с нюансами общего их бытового применения.
За 14 лет работы компании BEST-Крепёж в наш технический отдел поступило множество разнообразных, порой весьма интересных и непростых, вопросов. Мы отобрали наиболее достойные Вашего внимания. Ответы на них могут быть полезны всем, кто так или иначе связан с нержавеющим крепежом и такелажными изделиями.
Приглашаем читателей задавать свои вопросы, касающиеся свойств нержавеющих сталей и крепёжных изделий, на сайте BEST-Крепёж в разделе Справочник.
И, возможно, ответ именно на Ваш вопрос окажется в нашей следующей публикации.
Ваш нержавеющий партнёр, Компания BEST-Крепёж
Источник: promvest.info
История нержавеющей стали: кто и когда ее изобрел
Сто лет назад мир услышал о замечательном материале, который чрезвычайно широко применяется в самых различных областях нашей жизни, – нержавеющей стали.
Алексей Левин
О технологических новинках публика часто узнает из средств массовой информации, однако такие сообщения обычно не опираются на дипломатические источники. 31 января 1915 года это правило было нарушено. Газета New York Times опубликовала небольшую заметку, озаглавленную A Non-Rusting Steel. В газетном сообщении говорилось, что компания из британского города Шеффилда выпустила на рынок новый вид стали, «которая не поддается коррозии, не тускнеет и не покрывается пятнами».
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Производитель утверждал, что она чрезвычайно подходит для изготовления столовых приборов, поскольку изделия из нее хорошо моются и не теряют блеска при контакте даже с самой кислой пищей. В качестве источника информации был назван американский консул в Шеффилде Джон Сэвидж. Вот так, без большого шума и с изрядным запозданием, мир узнал об изобретении нержавеющей стали.
Типы нержавейки
Нержавеющие стали различаются свойствами, составом и назначением, но в целом их можно разделить на несколько основных групп по кристаллической структуре: ферритные, аустенитные, мартенситные и двухфазные (ферритно-аустенитные). Ферритные нержавеющие — это хромистые (10−30% хрома) и низкоуглеродистые (менее 0,1%) стали.
Они достаточно прочные, пластичные, относительно несложно обрабатываются и при этом дешевы, но не поддаются термической обработке (закаливанию). Мартенситные нержавеющие — это хромистые (10−17% хрома) стали, содержащие до 1% углерода.
Они хорошо поддаются термообработке (закаливанию и отпуску), что придает изделиям из таких сталей высокую твердость (из них делают ножи, подшипники, режущие инструменты). Мартенситные стали сложнее в обработке и из-за более низкого содержания хрома менее стойки к коррозии, чем ферритные. Аустенитные нержавеющие стали — хромоникелевые.
Они содержат 16−26% хрома и 6−12% никеля, а также углерод и молибден. По коррозионной стойкости превосходят ферритные и мартенситные стали и являются немагнитными. Высокую прочность получают при нагартовке (наклепе), при термообработке (закалке) их твердость уменьшается. Двухфазные стали сочетают различные свойства ферритных и аустенитных сталей.
0 РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Предки нержавейки
Вообще-то такую сталь выпускали в Европе и США еще до шеффилдских металлургов. Обычная сталь, сплав железа и углерода, легко покрывается пленкой оксида железа — то есть ржавеет. К слову, именно это обстоятельство было одной из причин блестящего коммерческого успеха американского предпринимателя Кинга Кемпа Жиллетта, который придумал безопасную бритву.
В 1903 году его фирма продала лишь 51 лезвие, в 1904-м — без малого 91 000, а к 1915 году общий объем продаж превысил 70 млн. Жиллеттовские лезвия, на которые шла нелегированная сталь из бессемеровских конвертеров, быстро ржавели и тупились и потому требовали частой замены. Любопытно, что рецепт борьбы с этой болезнью главного металла тогдашней индустрии был давно найден.
В 1821 году французский геолог и горный инженер Пьер Бертье заметил, что сплавы железа с хромом обладают хорошей кислотоустойчивостью, и предложил делать из них кухонные и столовые ножи, вилки и ложки. Однако эта идея долго оставалась благим пожеланием, поскольку первые сплавы железа и хрома были очень хрупкими. Лишь в начале XX века были изобретены рецептуры сплавов железа, способные претендовать на титул нержавеющей стали. Среди их авторов был один из пионеров американского автомобилестроения Элвуд Хейнс, который собирался использовать свой сплав для изготовления металлорежущего инструмента. В 1912 году он подал заявку на соответствующий патент, который был получен лишь семью годами позже после длительных споров с Бюро патентов США.
Источник: www.techinsider.ru