Свойства хромированной стали

06.11.2024

Время на чтение минут

Автор:
Пресс-центр ООО "Технологии приборостроения"

Хромированная сталь представляет собой материал со специальным покрытием. Подобная обработка придает металлу дополнительные эстетические и функциональные характеристики. Конечно, у такой методики есть и свои недостатки. Рассмотрим, что представляет собой эта технология, какие особенности и достоинства есть у хромированной стали.

Свойства и особенности хромированной стали

Хромированный материал представляет собой стандартную черную сталь, которая покрыта небольшим слоем хрома. Готовая поверхность обладает презентабельным внешним видом, получает новые физические и химические характеристики. Защитный слой предотвращает коррозионные процессы, делает материал более износостойким.

В процессе электрического осаждения формируется специальный слой, который придает заготовке определенный набор свойств, а именно:

1. Стойкость к истиранию и изнашиванию.
2. Повышенная твердость.
3. Стойкость к температурным перепадам.
4. Длительный срок службы.
5. Устойчивость к химическим воздействиям.
6. Стойкость к образованию коррозии.
7. Высокие отражающие характеристики (как у серебра и алюминия).
8. Эстетичный вид.

В промышленной сфере хромирование используют для повышения прочности, увеличения долговечности и уменьшения воздействия трения. С помощью этой методики можно обработать образцы, подвергающиеся воздействию агрессивных факторов (например, арматуру, рабочие детали клапанов). Хром используется для создания красивых покрытий на внешних деталях автомобилей и велосипедов, для декора сантехники, фурнитуры мебели, при изготовлении сувениров и различных предметов интерьера.

Хромирование дает возможность восстановить параметры, устранить следы износа на деталях. Такую методику используют для ремонта специализированного оборудования, двигателей и поршней.

Приведем основные достоинства хромированной стали:

1. Привлекательный блеск и внешний вид в целом.
2. Низкая цена по сравнению с другими нержавеющими заготовками.
3. Хорошие прочностные характеристики, устойчивость к коррозии.

У хромированной стали есть и минусы, среди которых можно выделить следующее:

1. Необходимость постоянного ухода, чтобы сохранить поверхность блестящей.
2. На поверхности быстро появляются царапины.
3. Материал не так прочен по сравнению с нержавеющей сталью.
4. На поверхности с хромом заметны отпечатки пальцев и пылинки.

Конечно, хромированные изделия красивы, однако их практичность оставляет желать лучшего. В процессе эксплуатации на гладкой поверхности могут появиться сколы и царапины, на ней заметны любые загрязнения.

Нержавеющие сплавы из стали включают в себя минимум 12 процентов хрома, который выступает добавкой с легирующими свойствами. После полировки поверхность будет радовать зеркальным блеском, длительным сроком службы, кроме того, она способна самостоятельно восстанавливать свои свойства. За устойчивость к образованию ржавчины отвечает оксидная пленка, в состав которой входят нерастворимые окислы.

Пленка способна самостоятельно обновляться при взаимодействии с кислородом из окружающей среды. Это значит, что незначительные повреждения конструкции не страшны, они исчезают без посторонней помощи.

Особенности изготовления хромированной стали

По своей сути хромирование – это проникновение хрома в верхние слои металла. Эта методика применяется для придания поверхности твердости, устойчивости к внешним воздействиям, образованию ржавчины и различных эрозий. Хромирование делает углеродистую и легированную сталь невосприимчивой к газовой коррозии при воздействии высоких температур (при таких условиях может возникнуть окалина).

В процессе используются следующие стандартные методики:

1. Диффузионный подход. Верхняя часть заготовки взаимодействует с хромом под влиянием высокой температуры. Эффективность этого метода зависит от того, какой объем частиц попадает в кристаллическую решетку материала.
2. Электролитический метод. В этом случае заряженные элементы хрома начинают катодное осаждение под влиянием электротока.

Для равномерного и плотного покрытия важно соблюдать определенную последовательность действий. Приведем этапы этого процесса:

1. Очищение поверхности металла от загрязнений, частиц пыли и абразивных элементов.
2. Механическая обработка детали.
3. Помещение заготовок в резервуар с раствором с электролитами.
4. Создание оптимального для хромирования температурного режима.
5. Подключение электродных деталей к источнику тока.

Заготовки остаются в растворе определенное время для формирования слоя нужной толщины. Как правило, толщина защитного покрытия равна 0,075–0,25 мм. Это очень тонкая пленка, которая не влияет на вес заготовки. При этом показатели твердости у нее равны 66–70 (используется шкала Роквелла). Покрытие может иметь шероховатую фактуру. Шероховатость сильнее выражена на заготовках сложной формы и деталях, на которых уже были поверхностные дефекты. Вот почему большинство специалистов проводят предварительную полировку металла. В растворах для насыщения хромом содержатся сульфаты, хлориды.

В процессе обработки в элементах кристаллической решетки в верхних слоях атомы железа меняются на элементы хрома. При этом формируется определенная последовательность твердых растворов, использующихся при температуре до 1200 градусов. В процессе образуются две фазы, которые содержат стопроцентную концентрацию хрома.

За счет хромирования удается получить повышенную износостойкость и стойкость к термическим воздействиям. Покрытие способно выдержать температуру до 900 градусов. Повышенная устойчивость хромированной поверхности к эрозии и кавитации позволяет применять методику для изготовления конструкций топливных механизмов, турбинных деталей. Хромирование обеспечивает стали ползучесть, прочность усталостного типа. В ходе термической обработки элементов, которая применяется для улучшения механических характеристик материала в сердцевинной части, хром не темнеет, сохраняет свои защитные свойства.

Хромирование делает металл жаростойким, при этом у углеродистой стали эти параметры выше, по сравнению с высоколегированными материалами с хромистыми соединениями. Данная сталь устойчива к формированию ржавчины под влиянием повышенной влажности в воздухе, морской воды, кислоты, пара. При этом металл устойчив к азотной кислоте, что касается серных и фосфорных соединений, то этот показатель не столь высок, однако все еще выше по сравнению с металлом без защитного покрытия. Благодаря этому хромированные заготовки применяются для изготовления большого количества продукции.

Методы и подходы к хромированию

В процессе такой работы применяются различные среды. Специалисты используют смеси в виде порошка или обмазки, газы и жидкости.

Самая простая методика – задействовать порошкообразное средство, в состав которого входит феррохром или хром. В современных условиях чаще всего применяются твердые смеси, которые содержат галогениды, глину с каолиновым составом и другие добавки, предотвращающие спекание средства.

Оптимальная концентрация главного составляющего и наполнителя – один к одному. Концентрация солей с галогенидным составом – обычно не больше 3 процентов. Наиболее популярная смесь включает в себя феррохром (концентрация хрома – максимум 1%, глинозем с концентрацией до 49% и соль с концентрацией до 2%).

После того как заготовка была обезжирена, ее помещают в герметичную емкость из стали с жаропрочными свойствами. Для обеспечения герметичности применяют двойные крышки со специальным затвором. В ходе химической реакции образуется газообразная продукция, которая выходит через небольшое отверстие в емкости. В процессе нагревания в резервуаре формируется хлористый водород.

В настоящее время для хромирования применяются три методики:

1. Гальванизация с помощью электролитов. Для этого используют ток, который обеспечивает постепенное осаждение частиц хрома на заготовку. В результате создается защитный слой, стойкий к механическим факторам и различным агрессивным средам.
2. Химический метод. Хром восстанавливается в солевом растворе, что приводит к появлению пленки. В ходе обработки появляется налет серого цвета, который легко снимается фосфором. Участки, которые не подлежат обработке, можно защитить с помощью специальной смеси с медью, серной кислотой и водой. В ходе работы нужно обязательно использовать защитные средства.
3. Декоративный подход. При таком методе тонкий слой хрома наносят с помощью кистей. Такая технология улучшает внешний вид конструкций, однако слой может выступать и защитой (хотя устойчивость к ржавчине в этом случае не столь высока). Таким же способом выполняются работы по золочению и серебрению заготовки.

Выбор методики зависит от необходимой толщины, равномерности слоя. Необходимо учитывать и размер деталей: чем больше заготовка, тем более производительный подход нужен для ее обработки. Не забывайте, что в России использовать гальванизацию можно только в промышленных условиях, а у компании или предпринимателя должны быть для этого соответствующие лицензии.

Таким образом, хромирование имеет следующие цели:

1. Защита поверхности заготовки от ржавчины, агрессивных воздействий, температурных перепадов.
2. Восстановление прежней формы заготовки, в результате чего увеличивается срок ее службы (при этом глубина поврежденного участка не должна превышать 1 мм).
3. Улучшение отражающих характеристик металлической поверхности, придание заготовке привлекательного вида.
4. Повышение устойчивости к трению, что важно, когда детали постоянно соприкасаются друг с другом.

Чем отличается хромированная деталь от нержавеющей?

Нередко выбор приходится делать между хромированным и нержавеющим изделием, поэтому будет нелишним сравнить свойства металлов. На первый взгляд заготовка с хромированной поверхностью идентична нержавейке – зеркальный блеск присутствует в обоих случаях. На практике их физические, химические, эксплуатационные свойства отличаются.

К нержавейке можно поднести магнит: если деталь будет магнититься, значит, она изготовлена из черной стали и имеет хромированное покрытие. Нержавейка в большинстве случаев не магнитится. Отличить изделия можно и визуально.

Нержавеющий материал имеет атласную поверхность с легким приглушенным блеском. Блеск у хромированной заготовки более яркий. Чтобы не допустить ошибки, лучше использовать более надежные способы проверки. Дело в том, что после полировки нержавейка также приобретает выраженный блеск, что может ввести в заблуждение потребителя. Если сомнения все же есть, лучше воспользоваться помощью специалиста, который расскажет об особенностях металлов и поможет отличить их друг от друга.

Какой сплав считается более долговечным? Если за хромированным изделием грамотно ухаживать, оно прослужит долгие годы. Важно бережно относиться к детали, придерживаться правил эксплуатации. Базовое правило – отсутствие повышенной влажности и взаимодействия с агрессивными составами.

При повреждении хромированного слоя на поверхности, скорее всего, появится ржавчина. Если процесс коррозии уже начался, ржавчина возникнет и под защитным слоем. Нержавейка при этом гарантированно прослужит долго, она не подвержена внешним воздействиям. Ее минус – высокая стоимость, за счет чего сфера применения такой стали весьма ограничена. Если бюджет не слишком высок, лучше отдать предпочтение хромированному материалу.