Хром Х99

Хром металлический марки Х99 — легирующий материал с минимальным содержанием хрома 99,0% по массе, получаемый методом восстановления. Относится к тугоплавким переходным металлам и ценится за высокую коррозионную стойкость, твёрдость и жаростойкость. Химический состав и условия поставки регламентированы ГОСТ 5905-2004, гармонизированным с ISO 10387:1994.

Химический состав марки Х99 по ГОСТ 5905-2004

В обозначении марки «Х» означает хром, «99» — минимальное содержание основного элемента в процентах. ГОСТ 5905-2004 устанавливает следующие требования к химическому составу:

Элемент	Символ	Допустимое содержание
Хром (основа)	Cr	≥ 99,0%
Железо	Fe	≤ 0,50%
Алюминий	Al	≤ 0,50%
Кремний	Si	≤ 0,20%
Углерод	C	≤ 0,030%
Медь	Cu	≤ 0,020%
Фосфор	P	≤ 0,020%
Сера	S	≤ 0,020%
Мышьяк	As	≤ 0,010%
Цинк	Zn	≤ 0,010%
Сурьма	Sb	≤ 0,0080%
Олово	Sn	≤ 0,0040%
Свинец	Pb	≤ 0,00080%
Висмут	Bi	≤ 0,00050%

Помимо базовой марки Х99, ГОСТ 5905-2004 предусматривает марки с дополнительным ограничением по азоту: Х99Н2 (N ≤ 0,020%), Х99Н4 (N ≤ 0,040%), Х99Н5 (N ≤ 0,050%). Буква «Н» в обозначении указывает на нормирование азота, цифра — максимальное содержание в сотых долях процента. Выбор нужной марки обусловлен требованиями конкретного сплава: повышенное содержание азота в хроме может вызвать охрупчивание и образование нитридных включений в ряде никелевых и жаропрочных сплавов.

По требованию потребителя возможно согласование более узких диапазонов содержания любого из регламентированных элементов.

Физические свойства металлического хрома

Хром — стально-серый металл с характерным металлическим блеском. По твёрдости среди чистых металлов уступает только алмазу и бору: твёрдость по Моосу составляет 8,5, что позволяет царапать кварц и топаз. Кристаллическая структура при нормальных условиях — объёмно-центрированная кубическая (ОЦК); выше 1 840°C перестраивается в гранецентрированную (ГЦК).

Свойство	Значение
Температура плавления	1 907°C
Температура кипения	2 671°C
Плотность (при 20°C)	7 190 кг/м³ (7,19 г/см³)
Твёрдость по Бринеллю	1 120 МПа
Твёрдость по Виккерсу	1 060 МПа
Твёрдость по Моосу	8,5
Теплопроводность	94 Вт/(м·К)
Удельная теплоёмкость	448 Дж/(кг·К) [0,45 Дж/(г·К)]
Удельное электрическое сопротивление	0,127 мкОм·м

Коррозионная стойкость и химическая устойчивость

Высокая коррозионная стойкость хрома обусловлена пассивацией: на поверхности металла самопроизвольно формируется тонкая плёнка оксида Cr₂O₃, которая надёжно изолирует основной металл от воздействия воздуха и воды. При механическом повреждении плёнка восстанавливается в присутствии кислорода. Этот же механизм работает в нержавеющих сталях — содержание хрома выше 10,5% обеспечивает устойчивое формирование пассивной плёнки на поверхности изделия.

При нормальной температуре хром устойчив к воздействию большинства кислот (азотной, фосфорной, концентрированной серной, уксусной) и щелочей. Разбавленные соляная и серная кислоты растворяют его медленно. С повышением температуры химическая активность нарастает: выше ~600°C хром интенсивно окисляется на воздухе, при ещё более высоких температурах вступает в реакцию с азотом, серой и углеродом. Это нужно учитывать при работе в восстановительных или реакционных атмосферах.

Куски хрома Х99 могут иметь окисную плёнку на поверхности — это допускается ГОСТ 5905-2004. При необходимости поверхность очищается по требованию потребителя.

Применение металлического хрома Х99

Легирование нержавеющих и специальных сталей

Основная область применения хрома Х99 — легирование сталей в случаях, когда присутствие железа из феррохрома нежелательно или строго ограничено по техническим условиям. В отличие от феррохрома, металлический хром не вносит дополнительного железа в расплав — это критично для специальных марок с жёсткими требованиями по суммарному содержанию Fe.

Хром повышает прокаливаемость, твёрдость, износостойкость и коррозионную стойкость сталей. В нержавеющих марках (≥10,5% Cr) обеспечивает формирование защитной пассивной плёнки. В инструментальных и штамповых сталях увеличивает красностойкость и сопротивление ползучести при повышенных температурах.

Жаропрочные и коррозионностойкие сплавы

Хром Х99 применяется при производстве жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основе. Содержание хрома в таких сплавах достигает 20–25%; он обеспечивает жаростойкость и сопротивление горячей коррозии при рабочих температурах 900–1 100°C. Металлический хром предпочтителен для этих сплавов, поскольку позволяет получить заданный химический состав с минимальным содержанием углерода и нежелательных примесей.

В нихромовых сплавах типа Х20Н80 хром в сочетании с никелем обеспечивает стабильность электрического сопротивления и окалиностойкость до 1 100–1 200°C.

Лигатуры и прочие применения

Хром Х99 используется для изготовления лигатур с никелем, кобальтом и алюминием — они позволяют точно дозировать хром при выплавке специальных сплавов небольшими партиями. Высокая чистота по железу делает его предпочтительным для авиационных и специальных назначений, где суммарное содержание Fe строго нормировано. Помимо металлургии, металлический хром применяется в производстве ряда химических реагентов и соединений хрома.

В гальванике хромовые покрытия наносятся не из металлических кусков, а из электролитов на основе соединений хрома с применением специализированных анодов — подробнее см. в разделе «Аноды для хромирования». Хром как легирующий элемент в промышленных бронзах применяется в изделиях на основе хромистой бронзы БрХ.

Формы поставки, упаковка и хранение

Хром Х99 по ГОСТ 5905-2004 поставляется в двух формах: куски массой не более 10 кг каждый и дроблёные просеянные частицы с размерами в соответствии с классами крупности, установленными стандартом (до 10×10 мм и другие фракции по согласованию). В изломе куски должны быть плотными, без пустот. Включения шлака и огнеупоров на поверхности не допускаются; окисная плёнка допускается и при необходимости удаляется по требованию потребителя.

Транспортировка осуществляется в стальных барабанах или контейнерах. Специальных условий хранения не требуется: достаточно сухого вентилируемого помещения, исключающего попадание влаги и контакт с галогенсодержащими средами.