Нержавейка состав сплава

Нержавеющие стали

Представить современную жизнь без антикоррозийной стали невозможно. Разработка такого сплава позволила сделать качественный рывок не только в металлургии, но и во многих других сферах. Нержавеющие стали отличаются от классической тем, что содержат в составе кроме железа и углерода еще и хром. Именно добавление хрома придает сплаву антикоррозийные свойства.

Продукция из нержавеющей стали очень разнообразна. У любого производителя вы сможете найти широкий выбор изделий. Так, например, качественную продукцию, что подтверждают многочисленные отзывы, можно заказать в интернет-магазине БСМ – Металл. 

Нержавеющие стали

Физические свойства

Нержавеющая сталь обрела высокую популярность не только благодаря антикоррозийным свойства, но также за счет разнообразия физических свойств. Современные коррозионностойкие стали производятся путем добавления к стали различных примесей.

От количества и типа примеси зависят физические свойства готовой стали. Следует отметить, что некоторые марки нержавеющей стали поддаются коррозии после длительного срока эксплуатации. Это связано с составом, то есть добавлением того или иного метала. Такой сплав имеет другие преимущества, которые нивелирует подверженность окислению.

Следует выделить основные физические свойства нержавеющей стали, которые качественно выделяют ее из ряда других металлов. К таким свойствам относятся:

1. Высокая прочность. Изделия, изготовленные нержавейки отличаются повышенной прочностью в сравнении с аналогами. Благодаря устойчивости к физическим нагрузка, изделия не повреждаются и не теряют начальную форму. Качественная сталь сохраняет надежность более десяти лет.
2. Устойчивость к агрессивной внешней среде. Подобная сталь практически не подвержена изменениям в связи с условиями окружающей среды. Это позволяет длительное время сохранять эксплуатационные свойства изделия.
3. Жаропрочность. Изделия из нержавейки устойчивы к высоким температурам, даже при воздействии открытого огня. Также не меняя форму, размеры и свойства при значительных перепадах температур.
4. Экологичность. Антикоррозийные свойства препятствуют процессу окисления. Кроме того, материал  не содержит в составе вредных компонентов, поэтому широко применяется в пищевой промышленности.
5. Антикоррозийные свойства. Главное свойство, которым обладает такая сталь, это препятствие возникновению ржавчины. Причем сплав не поддается коррозии даже после воздействия кислот или щелочей.
6. Внешний вид. Внешний вид изделий из нержавейки качественно отличается от предметов из других материалов. Сталь имеет чистый, блестящий вид, который не меняется после длительного срока эксплуатации.
7. Податливость. Подобный сплав легко обрабатывать, и изготовление из него предмета желаемой формы не составляет труда.

Выбор нержавейки с определенными физическими свойствами зависит от целей ее использования. На сегодняшний день, разнообразие компонентов для производства нержавеющей стали позволяет создать материал с необходимыми характеристиками.

Химический состав

Химический состав нержавеющей стали зависит от типа и марки сплава. Главными особенностями, которые характеризирует нержавейку, являются наличие в составе не менее 10,5% хрома и низкое содержание углерода. Углерод очень важен при изготовлении стали, так как он придает необходимую прочность. Процентная составляющая которого в антикоррозийном сплаве не должна превышать 1,2%.

Также в состав нержавейки может включатся Титан, Фосфор, Молибден, Сера, Никель и Ниобий. В зависимости от химического состава, нержавейка делиться на несколько типов.

Наиболее широко используемая – нержавейка группы А2. Группа А2 содержит в составе 10% никеля, 18% хрома и 0,05% углерода. Большую часть занимает основа, а именно железо с сопутствующими компонентами.

В состав сталей этой группы входят 0,05% углерода, 2% молибдена, 12% никеля и 17% хрома. Благодаря наличию в составе молибдена, сплав устойчив к воздействию кислоты, поэтому часто к нему применяется названия «кислостойкого».

Антикоррозийные стали группы А, благодаря химическому составу, легко поддаются сварке. Именно поэтому такой тип широко используется в промышленности. Из такой стали можно производить детали практически любой формы, с прочным соединением составных частей.

Особое внимание при производстве уделяется стали для пищевой промышленности. Коррозионностойкая сталь таком случае не должна содержать посторонних компонентов, которые могут негативно повлиять на вкусовые качества продуктов, а также примесей опасных для здоровья человека.

Высокоустойчивые сплавы сохраняют свои свойства даже в азотной кислоте 50% насыщенности. Для устойчивости против более сильных кислот, в составе увеличивают процент никеля и добавляют другие компоненты в малых количествах.

Классификация нержавеющих сталей

Классификация нержавеющих сталей разнится в зависимости от стран, но имеет общие принципы. Маркировка нержавейки осуществляется в зависимости от химического состава, свойств и внутренней структуры готового материала. Исходя из этого сталь делят на такие типы:

1. Ферритные. Данная группа сталей характеризируется высоким содержанием хрома, обычно более 20%. Поэтому иногда этот тип называют хромистым. Такой химический состав способствует высокой устойчивости к агрессивной внешней среде. Сплавы этой группы обладают магнитными свойствами. Стали ферритной группы относительно дешевые, широко используются в промышленности, уступая лишь аустенитным.
2. Аустенитные. Группа противокоррозионных сплавов, которые отличаются высоким содержанием хрома и никеля. За счет этого они отличаются повышенной прочностью и гибкостью в сравнении с аналогами. Также легко поддаются сварке и устойчивы к коррозии. Наиболее широко используемые в промышленности. Относятся к немагнитным металлам.
3. Мартенситные. Особый тип нержавеющих сплавов. Отличается повышенной прочностью и износоустойчивостью. Не подвержены воздействию высоких температур, при этом содержат минимальную часть вредных компонентов, которые не выделяют паров при интенсивном нагреве. К этой группе относят жаропрочную коррозионностойкую сталь.
4. Комбинированные. Особый тип стали, комбинирующий свойства вышеуказанных групп. Такие инновационные стали разрабатываются индивидуально в зависимости от требуемых заказчиком свойств. На сегодняшний день выделяют аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные стали.

Детали из нержавеющей стали

В свою очередь, марки нержавеющей стали аустенитной группы делятся на 4 типа:

1. А1 – сталь, содержащая в составе значительную часть серы, из-за чего более подвержена коррозии чем остальные.
2. А2 – наиболее широко используемая марка. Легко поддается сварке без потери физических свойств. Морозостойкая, но подвержена коррозии в агрессивной кислой среде.
3. А3 – производная от А2, но с добавлением стабилизирующих компонентов. Отличается повышенной устойчивостью к высокой температуре и кислой среде.
4. А4 – сплав с добавление молибдена (до 3%). Характеризуется сопротивлением кислой среде. Широко используется в судостроении.
5. А5 – схожа с маркой А4. Отличается лишь соотношением стабилизирующих компонентов. Производиться для повышенного сопротивления высоким температурам.

Виды нержавеющей стали не ограничиваются вышесказанными типами. Так как даже малейшее изменения процентного соотношения компонентов могут значительно повлиять на свойства стали.

Область применения нержавеющих сталей

С момента разработки, коррозионностойкие стали применялись только в высокотехнологичном производстве в таких сферах как авиастроение, атомная энергетика, нефтехимическое производство и машиностроении. На сегодняшний день нержавеющие стали широко используются в различных сферах нашей жизни.

Деталь автомобиля из нержавеющей стали

Выделим основные сферы использования нержавеющих сплавов:

1. Машиностроение. Нержавейка массово используется для производства автомобилей, промышленных станков и различных агрегатов. Обычно применяются ферритные и аустенитные типы.
2. Химическая промышленность. Химическая промышленность сопровождается использованием агрессивных веществ, для содержания которых требуется специальное оборудование. Для его производства применяют аустенитные сплавы. Производственные емкости, трубы и сосуды не подвергаются воздействию химикатов и не теряют эксплуатационных свойств.
3. Энергетика. В сфере электроэнергетики используются только высокопрочные материалы, так как прочность и надежность рабочих узлов имеют особую важность.
4. Целлюлозно-бумажная промышленность. Практически все оборудование в этой сфере изготавливается из высококачественной нержавейки.
5. Пищевая промышленность. К производству, хранению и перевозки продуктов питания выставлены повышенные требования. Поэтому при изготовлении оборудования можно использовать только стекло, несколько видов пластика и нержавейки. Это обеспечивает повышенный уровень гигиены.

В пищевой промышленности обычно используется сплав с содержанием малого количества компонентов, так как оборудование не подвергается воздействию сверхвысоких температур и агрессивных веществ. Для холодильных установок применяют морозостойкие материалы.

1. Авиационно-космическая сфера. Особые типы нержавейки стали применять для постройки самолетов, ракет и космических кораблей.
2. Строительство. Нержавейка широко используется в строительстве и в дизайне. Такие листы не поддаются царапинам и не оставляют следов от рук.

Коррозионностойкие стали также применяется во многих сферах, благодаря разнообразию видов и свойств.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Марки нержавеющей стали

Нержавеющая сталь была изобретена в начале 20 века Гарри Бреарлем, которому пришла в голову идея в расплав железа добавить большое количество хрома. В результате такого симбиоза получился сплав, обладающий уникальными свойствами, в первую очередь, необычайно высокой коррозионной стойкостью.

Данное обстоятельство и предопределило широчайшую область применения нержавеющих сталей в наши дни. За примерами ходить далеко не надо – кухонные ножи, как правило, делаются из нержавейки, полотенцесушитель в ванной комнате – из нержавейки, кастрюли, ложки, вилки – это все сделано из нержавейки.

Состав нержавеющей стали

Главной особенностью любой нержавеющей стали является высокое содержание в ней хрома – не менее 10,5%. Хром, окисляясь на воздухе, образует очень прочную оксидную пленку, которая препятствует дальнейшему окислению нержавеющей стали. Именно по этой причине нержавейка получила свое название – она не ржавеет (не окисляется) на воздухе, в отличие от простой стали.

Кроме хрома в состав нержавейка может легироваться другими элементами: никелем, марганцем, молибденом, титаном, ниобием, кобальтом. Также свойства нержавеющий стали конкретной марки во многом зависят от количества в сплаве таких примесей, как углерод, фосфор и сера.

Виды нержавеющей стали

Все нержавеющие стали по своему виду делятся на 4 большие группы. Каждая из таких групп характеризуется своей структурой и химическим составом, определяющими их область применения и конкретные потребительские свойства сплава.

Хромистая (ферритная) нержавеющая сталь

Хромистая нержавейка получила своё название благодаря очень высокому содержанию в ней хрома – более 20%. К данному виду стали относятся стали 400-й серии.  Такая нержавейка обладает очень высокой стойкостью ко многим агрессивным средам, включая азотную кислоту, раствор аммиака, фосфорную и фтороводоротистую кислоты и проч.

Из хромистой нержавейки изготовляют детали отопительного оборудования, в энергомашиностроении, в пищевой и легкой промышленности. Главный недостаток ферритных сталей заключается в их более высокой стоимости по сравнению с аустенитной нержавейкой, которая является наиболее востребованной из всех видов нержавеющей стали.

Аустенитная нержавеющая сталь

Данный вид стали содержит кроме хрома, большой процент никеля. На эти два компонента приходится треть процентного состава такой нержавейки.

Это самый распространенный вид нержавеющих сталей, нашедших наиболее широкое применение в народной хозяйстве, составляя 70% от всей нержавейки, выпускаемой в мире.

Кроме высокой  коррозионной стойкости аустенитная сталь обладает прекрасными эксплуатационными прочностными характеристиками.

Мартенситная и ферритно-мартенситная нержавеющая сталь

Данный вид нержавейки является самым прочным из всех её видов, что обеспечивается присутствием углерода, который формирует специфическую микроструктуру сплава, придавая ему очень высокую прочность. Изделия из мартенситной нержавейки используют в качестве режущего инструмента, для изготовления деталей, работающих на износ, для упругих элементов.

Аустенитно-ферритная и аустенитно-мартенситная нержавейка

Данная группа нержавеющих сталей отличается хорошей свариваемостью и повышенным пределом текучести, и при этом содержит меньше дорого никеля. Такие виды нержавейки применяются в химическом машиностроении, авиации, судостроении.

Расшифровка марок нержавеющей стали:

• Первая цифра показывает содержание в сплаве углерода в сотых долях процента (12Х18 –  0,12% углерода; 06Х12 – 0,06% углерода);
• Литерами Х, Н, М обозначаются легирующие добавки: хром, никель, марганец;
• Цифры после этих литер показывают процентное содержание конкретной легирующей добавки в сплаве: 08Х18Н10 – 0,08 углерода; 18% – хрома; 10% – никеля.

Нержавеющая сталь 300-й серии

300-я серия нержавейки включает аустенитную, аустенинто-ферритную и аустенитно-мартенситную нержавеющую сталь. Это самая распространенная нержавейка, пользующаяся высоким спросом на рынке.

Нержавеющая сталь марки 08Х18Н10 (AISI 304)

Химический состав:

• Хром – 18-20%
• Углерод – до 0,8%
• Марганец – до 2%
• Никель – 8-11%
• Сера – до 0,03%
• Фосфор – до 0,045%

Это, так называемая «пищевая» нержавейка, которая нашла широчайшее применение в пищевой промышленности. Данная марка стали обладает высокой прочностью, хорошей свариваемостью, устойчивостью, как к высоким, так и к низким температурам. Изделия из такой нержавейки обладают хорошим эстетическим видом. Высокая экологичность данной марки сплава предопределила область ее применения.

Нержавеющая сталь марки 10Х17Н13М2  (AISI 316)

Химический состав:

• Хром – 16-18%
• Углерод – до 0,08%
• Кремний – 1%
• Марганец – до 2%
• Никель – 10-14%
• Сера – до 0,03%
• Фосфор  – 0,045%
• Молибден – 2-3%

Данная марка нержавеющей стали получается из предыдущей путем легирования ее молибденом (2,5%), который еще больше увеличивает коррозионную стойкость сплава. За это приходится «расплачиваться» более высокой стоимостью. Изделия из этой марки нержавейки применяются в строительной,  химической, фармацевтической,  нефтегазовой и судостроительной промышленности.

Нержавеющая сталь марки 10Х17Н13М2Т  (AISI 316T)

Химический состав:

• Хром – 16-18%
• Углерод – до 0,1%
• Кремний – до 0,8%
• Марганец – до 2%
• Никель – 12-14%
• Сера – до 0,02%
• Фосфор – до 0,035%
• Молибден – 2-3%
• Медь – до 0,3%
• Титан – до 0,7%

Данная марка нержавейки легирована небольшим количеством титана, который придает повышенную прочность. Изделия из такого сплава применяются в сварных конструкциях, работающих длительное время при высоких температурах в условиях повышенной агрессивной среды.

Нержавеющая сталь 12-08Х18Н10Т  (AISI 321)

Химический состав:

• Хром – 17-19%
• Углерод – до 0,12%
• Кремний – 0,8%
• Марганец – до 2%
• Никель – 9-11%
• Сера – до 0,02%
• Фосфор – до 0,035%
• Медь – 0,3%
• Титан – 0,8%

Данная марка нержавейки характеризуется высоким содержанием титана, что определяет ее высокие эксплуатационные качества при высокой температуре до 800 градусов Цельсия. Изделия из данной марки нержавейки отличаются длительным сроком службы, хорошо свариваются. Данный сплав применяют для изготовления бесшовных труб, различных фланцев, тройников, переходов, для деталей печной арматуры и проч.

Нержавеющая сталь 400-й серии

Данная серия нержавейки имеет более узкий диапазон применения. В сплавах 400-й серии практически не содержится легирующих элементов, кроме хрома, что обеспечивает низкую их стоимость. Нержавейка 400-й серии пластичны и хорошо свариваются, поскольку практически не содержат углерода.

Нержавеющая сталь 12Х17  (AISI 430)

Химический состав:

• Хром 16-18%
• Углерод – до 0,12%
• Кремний – 1%
• Марганец – до 1%
• Сера – до 0,03%
• Фосфор – до 0,045%

Изделия из данной марки нержавейки хорошо гнутся и штампуются, что обусловлено высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода.

Данная марка стали обладает высокими антикоррозионными характеристиками, но имеет ограниченную свариваемость.

Область применения: автомобилестроение, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, бытовая техника, архитектура, пищевая отрасль и горное дело.

Нержавеющая сталь 200-й сери 12Х15Г9НД  (AISI 201)

Данную марку стали отличает низкая стоимость, поскольку содержит вместо дорогого никеля марганец и азот. Благодаря своему сбалансированному химическому составу, данная марка нашла применение в пищевой и медицинской промышленности, а также для изготовления труб круглого или профильного сечения.

Трубы нержавеющие электросварные AISI

Состав нержавеющей стали – особенности сплавов металла

У всех на слуху слово нержавейка, особенно оно актуально для строительной, промышленной и некоторых других сфер деятельности человека. По своей сути конечный продукт считается сплавом из металлов в разном соотношении. Основой считается сталь, а среди добавок выделяются различные антикоррозийные смеси. Узнать большинство из комбинаций рекомендуем далее в статье.

Какие металлы добавляют для получения нержавейки и в каком объеме?

Для получения качественного продукта, придания свойств борьбы с коррозией добавляется такой металл, как хром. Иногда добавляются для общности никелевые присадки.

От его соотношения зависит стойкость и некоторые свойства конечного продукта. Чем больше доля антикоррозийной смеси, тем меньше нержавейка будет подвержено окислению.

Особая актуальность последнего связывается с агрессивными средами, где уровень износа металлических конструкций резко увеличивается.

В повседневной практике выделяется три основных типа нержавеющей стали. Обычный сплав именуют коррозиестойким, его использование – промышленность, направленная на создание предметов быта.

Для таких предметов нет нужды в повышенной стойкости. Второй тип связывается с сохранением состояния при условии высоких температур.

А к третьему следует отнести изделия, которые смогут сохранить первоначальный вид в агрессивной, кислотной среде.

Для продукции с повышенным качеством предполагается добавление антикоррозийной смеси в количестве не менее 28%. В этом случае при условии высоких температур окалина е возникает. Это говорит о степени прочности, возможности выдерживать серьезные физические нагрузки даже во время сильного нагрева.

Отличительные черты различных сплавов

Разграничение нержавейки осуществляется и по другим критериям. К примеру, хромистые коррозиестойкие изделия отличаются высоким уровнем магнитных волн.

Это связывается с кубической структурой кристаллической решетки. Подобный металл не меняет основы во время нагрева. Что касается аустенитных сплавов, то здесь структура менее выраженная.

Изделия необходимо подвергать термообработке, чтобы придать прочностные характеристики.

Следует отметить, что иногда в производственном процессе возникают проблемы в виде брака. Отличить дефект проблематичная задача и возможно только с использование звука при ударах.

Аустеничные сплавы никогда не обладали магнитными свойствами и чаще применяются в строительстве. Даже нержавейка снабжена огромным комплексом отличительных особенностей.

Поэтому при выборе обязательно воспользуйтесь консультациями профессионалов.

Чем отличается пищевая нержавейка от технической?

Нержавейка – это универсальный металл, который используется в технической и пищевой сфере.

Из материала изготавливаются разнообразные инструменты, столовые приборы, а также тара различного назначения. Изделия отличаются высокой стойкостью к агрессивным средствам, низким весом и долговечностью.

Следует обратить внимание, что стойкость определяется долей цинка или хрома в составе металлического продукта.

В пищевой нержавейке используется от 25% доли хрома в общем составе. К плюсам продукта следует отнести:

1. Экологическая безопасность, которая предполагает отсутствие выделения вредных тяжелых веществ, полная переработка в промышленных условиях.

3. Использование дополнительных технологий, что позволяет применять продукт в прочих сферах деятельности. Распространенным примером является изготовка сковород с антипригарным покрытием.

Государственные стандарты и нержавеющая сталь

Регулирование процесса производства используются различные стандарты в зависимости от сферы применения. Наибольшее соотношение с нормативными документами происходит с ГОСТ 5632-72. В представленном нормативе располагается информация относительно марок стали и коррозийных поверхностей.

На текущий момент существует несколько марок нержавейки, которые используются для производства бытовых изделий:

1. 08Х18Н10 (AISI 304). Коррозийно-стойкая нержавеющая сталь, которая имеет повышенную прочность. Материал не обладает намагничивающими свойствами, что предполагает широкую степень стойкости. Еще одним важным плюсом считается хорошее качество и низкая стоимость.

2. 12Х18Н10Т (AISI 321). Жаропрочная сталь, которая не создает намагничивания. Часто применяется для теплообменников, а в пищевой промышленности для создания сковородок. Продукт выдерживает температуру до 800 градусов.

3. 08Х13 (AISI 409). Сталь применяется в основном для столовых и кухонных приборов. Такая продукция славится высокой экологической чистотой, практичность применения и некоторыми другими характеристиками.

4. 20Х13-40Х13 (AISI 420). Промышленные мойки, бытовые приборы и прочие изделия изготавливаются с использованием указанного материала. Если тарелки произведены с этим металлом, тогда смело покупайте их в магазине.

Существуют и некоторые другие марки, которые могут использоваться для пищевой промышленности. Однако выше представлены наиболее популярные и распространенные. Нержавейка для пищевой промышленности – это идеальное решение для кухни и вашего дома.

Нержавеющая сталь: состав, свойства, марки, маркировка

Высокая популярность такого материала, как нержавеющая сталь, объясняется ее уникальными характеристиками, которыми не обладают обычные углеродистые стальные сплавы. Благодаря большому разнообразию марок нержавеющих сталей, представленных на современном рынке, их можно подбирать для успешного решения технологических задач различного характера.

Внешний вид сооружений из нержавеющей стали не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации

В чем состоит уникальность нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь была запатентована в Англии в 1913 году. Автором данного изобретения, которое, без преувеличения, стало важнейшим этапом развития не только сталелитейной, но и других отраслей промышленности, является металлург Гарри Бреарли.

Наделить обычные стальные сплавы уникальными характеристиками и получить из них коррозионностойкие стали позволило добавление в их химический состав такого элемента, как хром.

Именно хром, которого в составе нержавеющих стальных сплавов должно быть не менее 10,5%, обеспечивает данным материалам такие характеристики, как:

• исключительно высокая устойчивость к коррозии;
• очень высокая прочность;
• хорошая свариваемость;
• простота обработки методами холодной деформации;
• длительный эксплуатационный срок без потери первоначальных характеристик;
• эстетически привлекательный внешний вид изделий, изготовленных из сплавов данной категории.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Нержавеющие стали в обязательном порядке содержат в своем химическом составе хром и железо. Эти элементы дополняют друг друга, что и обеспечивает данным материалам такие уникальные характеристики. В частности, хром, соединяясь с кислородом, создает на поверхности нержавеющего сплава оксидную пленку, которая и становится надежным препятствием для коррозионных процессов.

Для того чтобы наделить нержавеющую сталь дополнительными характеристиками и значительно улучшить уже имеющиеся свойства, в ее химический состав вводят легирующие добавки – никель, титан, молибден, ниобий, кобальт и др. Такое легирование позволяет создавать различные виды стальных сплавов нержавеющей категории, отличающиеся друг от друга своими характеристиками и, соответственно, назначением.

Мы уже так привыкли к коррозиооностойкой стали, что даже не замечаем, насколько наша жизнь стала комфортнее из-за присутствия в ней нержавейки

Нержавеющая сталь содержит в своем химическом составе углерод, который придает ей высокую твердость и прочность. Следует отметить, что данный химический элемент является обязательным компонентом любого стального сплава и оказывает серьезное влияние на его свойства.

Уникальные характеристики, которыми отличается нержавеющая сталь, позволяют успешно использовать данный металл в самых различных сферах, связанных с эксплуатацией изделий и оборудования в условиях повышенной влажности и постоянного воздействия на них агрессивных сред.

Активно используются нержавеющие стали для производства изделий как промышленного, так и бытового назначения.

В частности, именно из этого металла чаще всего делают столовые приборы и ножи, изготавливают элементы коммуникаций и ограждающих конструкций, детали оборудования и др.

Методы классификации

Характеристики, которыми обладают нержавеющие стали, определяются как химическим составом сплавов, так особенностями их внутренней структуры. В зависимости от данных параметров все стали, относящиеся к категории нержавеющих, делятся на четыре группы.

Ферритные (хромистые)

В химическом составе сталей данной группы хром содержится в объеме 20% (поэтому их и называют хромистыми). Благодаря значительному содержанию хрома изделия из таких сталей способны успешно противостоять воздействию даже очень агрессивных сред. Стальные сплавы данной группы отличаются хорошими магнитными характеристиками.

Химический состав и механические свойства сталей ферритного класса

Крупными потребителями ферритных сталей являются предприятия тяжелой и химической промышленности, из нержавеющих сплавов этого вида производят элементы отопительного оборудования, а также многое другое.

Это нержавеющие стали, значительная доля химического состава которых (до 33%) приходится на хром и никель. Потребители отдают предпочтение этим сплавам из-за того, что такие материалы отличаются высокой прочностью и исключительной устойчивостью к коррозии.

Химический состав и сферы применения жаропрочных аустенитных нержавеющих сталей (нажмите для увеличения)

Мартенситные и ферритно-мартенситные

Благодаря особенностям внутренней структуры такие сплавы отличаются самой высокой прочностью среди сталей. Кроме того, они характеризуются хорошей износоустойчивостью и минимальным количеством вредных примесей в своем составе.

Именно к этой категории относится жаропрочная коррозионностойкая сталь, способная не только успешно противостоять окислительным процессам, но и эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, не утрачивая при этом своих первоначальных свойств.

химических элементов в мартенситных и ферритно-мартенситных сталях (нажмите для увеличения)

Комбинированные

Сюда относятся стали с внутренней структурой комбинированного типа: аустенитно-ферритной и аустенитно-мартенситной. Такие инновационные материалы оптимально сочетают в себе лучшие свойства всех вышеперечисленных видов нержавеющих сталей.

Химические составы коррозионностойких сталей аустенитно-мартенситного класса

Владение информацией о том, к какой из групп относится та или иная марка нержавеющей стали, позволяет оптимально подбирать сплавы для решения определенных технологических задач.

Наиболее популярные марки и сферы их применения

Чтобы правильно подобрать нержавеющую сталь для изготовления продукции определенного назначения, можно воспользоваться специальными справочниками, в которых перечислены как все марки такого материала, так их основные характеристики. Между тем в каждой из таких групп есть наиболее популярные марки, которые чаще всего и выбирает потребитель. Перечислим их.

• 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М3Т – стали, которые отличаются хорошей свариваемостью и отличной устойчивостью к коррозии. Благодаря таким свойствам нержавеющие стальные сплавы данных марок успешно используют для производства изделий, которые в процессе своей эксплуатации постоянно подвергаются воздействию высокой температуры и агрессивных сред. Свойства сталей данных марок формируются за счет наличия в их химическом составе следующих элементов: хрома (16–18%), молибдена (2–3%), никеля (12–14%), углерода (0,1%), кремния (0,8%), меди (0,3%), серы (0,02%), фосфора (0,035%), марганца (2%), титана (0,7%). Если существует необходимость в выборе нержавеющих сталей данных марок, то следует иметь в виду, что на отечественном рынке можно приобрести и их зарубежные аналоги, а именно: SUS316Ti (Япония), 316Ti (США), OCr18Ni12Mo2Ti (Китай), Z6CNDN17-12 (Франция).
• 08Х18Н9 и 08Х18Н10 – нержавеющие стальные сплавы, из которых делают трубы как круглого, так и любого другого сечения. Используют эти материалы для производства различных конструкций, эксплуатируемых в машиностроительной и химической промышленности, а также для производства элементов трубопроводов и печных устройств. В химическом составе сталей данных марок содержатся следующие элементы: хром (17–19%), углерод (0,8%), титан (0,5%), никель (8–10%).
• 10Х23Н18 – сталь этой марки характеризуется высоким содержанием никеля (17–20%) и хрома (22–25%), а также марганца (2%) и кремния (1%) в своем составе. Такое сочетание элементов наделяет сплав требуемыми характеристиками и формирует повышенную склонность к отпускной хрупкости. Следует отметить, что сплав данной марки относится к нержавеющим сталям жаропрочной категории.
• 08Х18Н10Т – нержавеющий сплав данной марки отличается высокой устойчивостью к процессам окисления, а также хорошей свариваемостью, причем для получения качественного соединения по данной технологии изделия можно не подвергать предварительному нагреву, а также не выполнять их термическую обработку после сварки. Чтобы улучшить прочностные характеристики изделий, изготовленных из такой стали, их необходимо подвергнуть закалке, что оговорено в соответствующем нормативном документе.
• 06ХН28МДТ – сплав данной марки оптимально подходит для создания сварных конструкций, которые будут в дальнейшем эксплуатироваться в агрессивных средах. В химическом составе этой стали содержатся следующие элементы: хром (22–25%), никель (26–29%), медь (2,5–3,5%).
• 12Х18Н10Т – изделия, изготовленные из стали данной марки, преимущественно используются для оснащения предприятий химической, целлюлозно-бумажной, строительной, пищевой и топливной отраслей. Этот металл отличается термической стойкостью, хорошей ударной вязкостью и практичностью использования.
• 12Х13, 20Х13, 30Х13 и 40Х13 – нержавеющие стальные сплавы данных марок практически не поддаются свариванию, но есть у них и положительные свойства. Последние заключаются в том, что эти стали не имеют склонности к отпускной хрупкости, а их внутренняя структура не поражается дефектами, которые на профессиональном языке называются флокенами. Из нержавеющих сталей данных марок изготавливают режущий и измерительный инструмент, а также рессоры и пружины различного назначения.
• 08Х13, 08Х17, 08Х18Т1 – это нержавеющие стальные сплавы ферритной группы, из которых производят изделия, не испытывающие в процессе своей эксплуатации ударные нагрузки, а также воздействие низких температур.

Виды поверхностей нержавеющей стали

Как расшифровать маркировку

Маркировка нержавеющих сталей, правила формирования которой оговариваются положениями нормативных документов, несет в себе следующую информацию:

• число, стоящее на первом месте, указывает на количественное содержание в составе сплава такого химического элемента, как углерод (например, в стали марки 08Х17 углерод содержится в количестве 0,08%, а в 40Х13 – 0,4%);
• после букв в маркировке, каждая из которых обозначает соответствующий химический элемент (Х – хром, Н – никель, М – марганец), проставляются цифры, указывающие на его содержание в целых процентах.

Пример расшифровки обозначения нержавеющей стали

В целом, если говорить о правилах маркировки стальных сплавов, относящихся к категории нержавеющих, они практически ничем не отличаются от тех, которые приняты для обозначения сталей любого другого типа.

Нержавеющая сталь — марки, виды и характеристики

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали – сплавы на основе железа и углерода, содержащие, помимо основных компонентов и стандартных примесей, легирующие элементы.

Основной добавкой является хром (Cr), которого в коррозионностойком сплаве должно быть не менее 10,5%. В таком количестве Cr оказывает существенное влияние на диаграмму состояния «железо-углерод».

Хром и никель, также в большинстве случаев присутствующие в нержавеющих сталях, повышают не только устойчивость металла к коррозии, но и другие технические характеристики.

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Обозначение состоит из цифр и букв. Двузначное число в начале маркировки – количество углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквы, характеризующие определенные легирующие элементы.

После них ставятся цифры, равные процентному содержанию легирующих элементов, округленному до целого числа. Если процент добавки находится в пределах 1-1,5, то после буквы цифра не ставится.

Для условного обозначения легирующих компонентов в российской нормативной документации используется русский алфавит:

• Х – хром;
• Н – никель;
• Т – титан;
• В – вольфрам;
• Г – марганец;
• Д – медь;
• М – молибден.

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Структура коррозионностойких сталей, их свойства и области применения определяются процентным содержанием углерода, перечнем и количеством легирующих добавок. По структуре нержавейка делится на несколько типов. Основные: ферритная, мартенситная, аустенитная. Существуют промежуточные варианты.

Ферритная

Эта группа относится к малоуглеродистым сплавам – C до 0,15%. хрома – до 30%. Объемнокристаллическая структура обеспечивает сочетание достаточно высокой прочности и пластичности. Нержавеющие стали ферритных марок относятся к ферромагнитным.

Основные характеристики:

• способность к холодной деформации;
• основной тип термообработки – отжиг, снимающий наклеп;
• хорошая коррозионная стойкость;
• относительно невысокая стоимость.

Основная причина потери рабочих характеристик сталями ферритного класса – межкристаллитная коррозия (МКК), в результате которой разрушение происходит по границам зерен.

Для устранения этого негативного явления избегают резкого охлаждения металла от +800°C, проводят стабилизирующий отжиг, находят оптимальный баланс между содержанием углерода и хрома.

Полностью устранить склонность к МКК позволяет введение карбидообразующих элементов – титана и ниобия.

По стандарту AISI ферритные стали относятся к серии 400:

• 403-420 – содержание хрома 11-14%, никель отсутствует;
• 430 и 440 – 15-18% C, никель отсутствует;
• 630 – содержит 3-5% никеля. Хорошо обрабатывается, устойчива к коррозии в различных средах, схожа по свойствам с 08Х18Н10.

Эти материалы используются при производстве широкого сортамента труб, листов, профилей.

Таблица марок нержавеющих сталей ферритного класса по ГОСТу и AISI, основные сферы использования

Мартенситная

К этой группе относятся металлы с содержанием хрома до 17%, углерода – до 0,5% (в отдельных случаях – выше). Мартенсит – структура, получаемая путем закалки заготовки с последующим отпуском. Для нее характерно сочетание высокой твердости, прочности, упругости и устойчивости к коррозии.

Сплавы используются при производстве ответственной металлопродукции, предназначенной для работы в агрессивных средах. Это пружины, валы, ножи, фланцы. При повышении содержания C в структуре появляется карбидная фаза, обеспечивающая высокую твердость и износостойкость.

Проведение низкого отпуска после закалки (+200…+300°C) обеспечивает высокую твердость – 50-52 HRC, высокого (+500…+600°С) – меньшую твердость (28-30HRC) и большую вязкость. Закалка производится при температурах +950…+1050°C.

Таблица марок мартенситных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Аустенитный класс

Этот обширный класс коррозионностойких сталей (по AISI – класс 300 и представитель класса 200 – AISI 201) обладает высокой устойчивостью к коррозии, пластичностью в холодном и горячем состоянии, прочностью, хорошей свариваемостью, способностью контактировать без разрушения с азотной кислотой.

Немагнитность существенно расширяет области применения материала. Экономически выгодным является сочетание 18% Cr и 8% Ni. При необходимости получения стабильного состояния аустенита количество никеля повышают до 9%. Такие стали бывают нестабилизированными и стабилизированными.

Стабилизированная группа легируется титаном и ниобием, снижающими склонность аустенитных марок к межкристаллитной коррозии.

В данном случае этот вид ТО является смягчающей операцией, направленной на снятие последствий наклепа. С этой же целью может применяться отжиг. Закалке подвергают мелкие детали, отжигу – массивные.

Таблица марок аустенитных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Краткие характеристики некоторых видов аустенитных нержавеющих сталей:

• 304 – распространенный представитель этого класса. Прекрасно поддается глубокой вытяжке, поэтому применяется для изготовления объемных изделий. Подвержен щелевой коррозии в теплых средах с повышенным содержанием хлора, поэтому не рекомендуется к применению в морской воде и в отраслях, в которых используются чистящие составы с хлором.
• 321 и 347 – усовершенствованные варианты марки 304, отличающиеся добавками ниобия или титана.
• 316 – проявляет максимальную устойчивость к коррозии среди массово используемых коррозионностойких сталей.
• 201 – относительно недорогой аналог сталей 304 и 321. Показывает хорошие рабочие характеристики в средах средней агрессивности, благодаря сбалансированному химическому составу и новым технологиям изготовления.