Нержавеющие стали могут быть изготовлены с пятью различными кристаллическими структурами: ферритной, аустенитной, мартенситной, дуплексной и дисперсионным твердением.

Ферритный

Ферритные нержавеющие стали содержат железо, углерод и от 10,5 до 18 процентов хрома. Они могут содержать другие легирующие элементы, такие как молибден или алюминий, но обычно в очень небольших количествах. Они имеют объемно-кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру - такую ​​же, как у чистого железа при температуре окружающей среды.

Ферритные нержавеющие стали обладают магнитными свойствами благодаря своей кристаллической структуре. Их относительно низкое содержание углерода обеспечивает соответственно низкую прочность. Другие недостатки ферритного типа включают плохую свариваемость и пониженную коррозионную стойкость. Однако они желательны для инженерных приложений из-за их превосходной прочности. Ферритные нержавеющие стали часто используются для выхлопных газов автомобилей, топливопроводов и архитектурной отделки.

Аустенитный

Аустенитные нержавеющие стали имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру; они состоят из железа, углерода, хрома и не менее 8 процентов никеля. Благодаря высокому содержанию хрома и никеля они очень устойчивы к коррозии. Они немагнитные. Как и ферритные нержавеющие стали, аустенитные нержавеющие стали нельзя упрочнять термической обработкой. Однако их можно упрочнить путем холодной обработки. Высокое содержание никеля в аустенитных нержавеющих сталях позволяет им хорошо работать при низких температурах.

Две наиболее распространенные нержавеющие стали - 304 и 316 - являются аустенитными марками; Основной причиной популярности аустенитных нержавеющих сталей является простота их формования и сварки, что делает их идеальными для использования в высокоэффективном производстве.

Существует множество подгрупп аустенитной нержавеющей стали с широким диапазоном содержания углерода. Свойства дополнительно настраиваются за счет добавления легирующих элементов, таких как молибден, титан и медь.

Аустенитная нержавеющая сталь часто используется для производства кухонных раковин, оконных рам, оборудования для пищевой промышленности, духовок, резервуаров для химикатов и внешней мебели, такой как скамейки и столбики.

Мартенситный

Мартенситные нержавеющие стали имеют объемно-тетрагональную структуру (BCT). Они содержат 12–18 процентов хрома и имеют более высокое содержание углерода (0,1–1,2 процента), чем аустенитные или ферритные нержавеющие стали. Как и ферритная структура BCC, BCT является магнитным. Основное отличие состоит в том, что мартенситная нержавеющая сталь может быть упрочнена термической обработкой из-за высокого содержания углерода. Это делает его полезным для ряда применений, для которых ферритная нержавеющая сталь не подходит, включая аэрокосмические детали, столовые приборы и лезвия.

Мартенситные нержавеющие стали очень полезны в ситуациях, когда прочность стали важнее ее свариваемости или коррозионной стойкости. Закаленные мартенситные стали не подвергаются холодной деформации.

Дуплекс

Дуплексные нержавеющие стали - это новейший вид нержавеющей стали. Они содержат больше хрома (19–32 процентов) и молибдена (до 5 процентов), чем аустенитные нержавеющие стали, но значительно меньше никеля. Дуплексные нержавеющие стали иногда называют аустенитно-ферритными, поскольку они имеют гибридную ферритную и аустенитную кристаллическую структуру. Примерно половина или половина смеси аустенитной и ферритной фаз в дуплексных нержавеющих сталях дает ей некоторые уникальные преимущества.

Дуплексные марки являются компромиссом: они более устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением, чем аустенитные, более жесткие, чем ферритные, и примерно в два раза прочнее, чем чистая форма того и другого. Ключевым преимуществом дуплексных нержавеющих сталей является коррозионная стойкость на уровне аустенитных марок, а в случае воздействия хлоридов - выше.

Другим значительным преимуществом дуплексных нержавеющих сталей является экономическая эффективность - прочность и коррозионная стойкость дуплексных нержавеющих сталей достигаются при более низком содержании сплава, чем у эквивалентных аустенитных марок.

Дуплексные нержавеющие стали регулярно используются для производства деталей для приложений, подверженных воздействию хлоридов, таких как опреснение, сбор пищевых продуктов и нефтехимия.

Осадочное твердение

Нержавеющие стали с дисперсионным твердением могут иметь ряд кристаллических структур, однако все они содержат как хром, так и никель. Их общие характеристики - коррозионная стойкость, простота изготовления и чрезвычайно высокая прочность на разрыв при низкотемпературной термообработке.

Аустенитные дисперсионно-твердеющие сплавы в основном были заменены суперсплавами с более высокой прочностью, однако полуаустенитные дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали по-прежнему используются в аэрокосмической промышленности и даже применяются в новых формах.

Мартенситно-дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали прочнее обычных мартенситных марок, часто используются для производства прутков, прутков и проволоки.