Основная особенность нержавеющих сталей заключается в том, что активное железо в их составе связано в соединениях с другими металлами, и не может реагировать с атмосферным воздухом, водой, и рядом агрессивных окислителей. На поверхностях полуфабрикатов образуется устойчивая защитная пленка окислов никеля, хрома, марганца.
Изменения, произведенные на молекулярном уровне, в значительной степени влияют на физические свойства. Коррозионно-стойкие стальные сплавы обладают меньшей теплопроводностью, большим тепловым расширением, за некоторым исключением, теряют магнитные качества, что позволяет применять их в изготовлении радиотехнического оборудования. Разработано огромное количество типов нержавеющих сталей специального назначения, характеристики которых уникальны.
Влияние основных легирующих элементов на эксплуатационные свойства:
- Хром: отвечает за коррозионную стойкость при высоких температурах и воздействии кислот, повышает прочность и твердость, снижает ударную вязкость, поэтому хромоникелевая группа не устойчива к ударным нагрузкам;
- Никель: увеличивает пластичность, технологичные качества и сопротивляемость коррозии, повышает устойчивость к высоким температурам, защищает поверхность от образования царапин;
- Углерод: чем больше углерода, тем хуже металл обрабатывается резанием и сложнее деформируется. Эту особенность используют в производстве инструментов;
- Марганец: относится к природным примесям, универсальный раскислитель, увеличивает стойкость к износу и прокаливаемость;
- Кремний: повышает кислотостойкость, жаропрочность.
Для придания специальных свойств применяют такие металлы как титан, ванадий, молибден, ниобий, медь, вольфрам, кобальт, алюминий.
Виды нержавеющей стали
Стальные сплавы классифицируют по форме кристаллической решетки. Она может быть аустенитного, мартенситного, ферритного или комбинированного типа. Химическое строение обуславливает основные характеристики структурных типов:
Аустенитные
Гранецентрированная кубическая решетка формируется за счет стабилизирующего действия хрома, никеля и марганца. Общая доля этих элементов достигает 33%. Аустениты являются самым распространенным типом, к ним относятся пищевые стали и материалы специального назначения, стойкие к особо агрессивным средам.
Мартенситные
Тетрагональное строение, при котором ячейки имеют форму параллелепипеда. К этому классу относят наиболее прочные нержавеющие стали, в которых много хрома, при этом никель отсутствует или вводится в минимальном количестве. Из них производят быстрорежущие инструменты, крепежи, жаропрочные детали и нагруженные металлоконструкции. Все полуфабрикаты проходят сложную термическую обработку в ходе которой осуществляется мартенситное превращение.
Ферритные
Объемноцентрированная кристаллическая решетка, характерная для большинства сплавов на основе железа и углерода. Основным легирующим элементом является хром. Ферриты обладают высокой прочностью и пластичностью, магнитны. Эксплуатационные свойства соответствуют аустенитам, но замена дорогостоящего никеля другими металлами делает изделия подверженными межкристаллической коррозии.
Сплавы с комбинированной структурой состоят из нескольких фаз. Они созданы для специализированных областей применения, где важно оптимальное сочетание характеристик разных классов:
- Ферритно-мартенситные: устойчивость к износу;
- Аустенитно-мартенситные: для криогенной техники, уксуснокислых сред;
- Аустенитно-ферритные: разаработаны в качестве альтернативы дорогостоящим аустенитам.
Количество каждой фазы обычно составляет 40-60%. Свойства также зависят от подбора легирующих элементов и их массовой доли в составе.
Расшифровка марок нержавеющих сталей
В мире действует несколько систем обозначений. AISI — это группа стандартов, разработанных Американским институтом стальных сплавов. Каждому наименованию в системе присвоено значение из четырех цифр, но для коррозионно-стойких сталей предусмотрены серии:
- Серия 200: всего одна марка AISI 201, служит заменой популярной стали AISI 304 с некоторыми ограничениями;
- Серия 300: аустенитные и комбинированные нержавейки с аустенитной основой;
- Серия 400: хромистые с мартенситным или ферритным строением.
Для обозначения по стандарту ГОСТ созданы следующие алгоритмы:
Популярные марки нержавеющей стали
AISI 304 (08Х18Н10)
Пищевая. Наиболее широко применяется в фармацевтической и продовольственной промышленности для изготовления комплектующих и панелей производственных линий, тары, трубопроводов. Используется в дизайне и благоустройстве для монтажа лестничных ограждений и производства мебели;
AISI 316 (10Х17Н13М2)
В отличие от пищевой стали, усилена молибденом и может работать в кислотных средах при высоких температурах, устойчива в морской воде;
AISI 316T (10Х17Н13М2T)
Присадки титана увеличивают термостойкость, противостоят ионам хлора, добавляют прочности. Область применения: изготовление сосудов, работающих с кислотами, теплообменное оборудование, режущий инструмент;
AISI 321 (08Х18Н10T)
Жаростойкий материал для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной агрессивности, теплообменников, котлов, трубопроводов и комплектующих для них;
AISI 430 (12Х17Н)
Жаропрочный состав предназначен для производства подвижных деталей (валиков, втулок), работающих в разбавленных растворах кислот и солей. Сталь относится к ферритному классу, изделия не рассчитаны на долгий срок службы;
AISI 201 (12Х15Г9НД)
Недорогая альтернатива AISI 304, содержит меньше никеля и хрома, но легирована медью для защиты от атмосферных воздействий, не может применяться как пищевая, так как имеет меньшую стойкость к агрессивным веществам. Из нее производят барабаны стиральных машин, заграждения и мебель.
ГОСТ 5632-2014 предусмотрено несколько десятков марок коррозионно-стойких сталей, некоторые из них не имеют аналогов в мире. Для обозначения могут использовать собственные стандарты разработчиков, например: ДИ-13, ЭП-33, ЧС-68.
Сферы использования нержавейки
Нержавеющие сплавы используют для изготовления посуды и бытовой техники, сантехнического оборудования. Нержавейка не реагирует на воду, жир, кислоты, поэтому широко используется в пищевой и химической промышленности, производстве медицинского оснащения и инструментов. Специализированные составы применяют в нефтехимической, энергетической отрасли, автомобилестроении и судостроении.
Источник: e-metall.ru
Нержавеющая сталь: состав, свойства, маркировка
Поиск материала, устойчивого к атмосферной коррозии и действию агрессивных химических веществ, привел в 1913 году к появлению целого класса сплавов, по ряду потребительских характеристик превосходящих быстро ржавеющую высокоуглеродистую сталь. Новинку назвали нержавеющей сталью, а в народе прозвали нержавейкой. Нержавеющая сталь представляет собой сплав железа и углерода, лигирующих веществ, которые придают ему дополнительные свойства. В качестве основной добавки используется хром. Она не теряет популярности больше 100 лет: компания Специальные Стали и Сплавы предлагает купить нержавеющую сталь любого формата – трубы, прокат, арматуру, комплектующие.
Состав и свойства
Нержавеющая сталь – это сталь, подвергшаяся легированию хромом для улучшения коррозионной стойкости. Содержание хрома значительно изменяет технологические свойства сплава.
| % хрома | Свойства |
| 10.5 | минимальный показатель для нержавеющих сталей |
| >13 | сплавы проявляют антикоррозионные свойства в обычных условиях или с применением слабоагрессивных веществ |
| >17 | устойчивость в агрессивных средах (50% азотная кислота) |
- никель (Ni), кроме улучшения антикоррозионных свойств, повышает жаростойкость;
- медь (Cu, 0.2-0.4 %) повышает сопротивление атмосферной коррозии;
- ниобий (Nb) вместе с молибденом (Mo) поднимают рабочую температуру сплава;
- кобальт (Co) продлевает время эксплуатации за счет снижения износа.
Классификация
Нержавеющие сплавы классифицируют, беря за основу микроструктуру элементов в α-железе.
Выделяют следующие классы:
Дополнительно выделяют комбинированные сплавы: мартенсито-ферритные, аустенито-ферритные, аустенито-мартенситные. Они сочетают и преумножают свойства родительских классов.
Ферритные и аустенитные стали – самые употребимые, их доля на рынке и в производстве приближается к 95%.
Принципы маркировки
В силу глобализации экономик для стандартизации разных видов нержавеющих сплавов на территории Российской Федерации используются как ГОСТы, так и AISI – общепринятый американский стандарт.
В основу ГОСТа положена буквенно-цифровая система. Заглавными буквами кириллического алфавита обозначают легирующие металлы и присадки:
Источник: www.russteels.ru
Нержавеющие марки стали: химические свойства, классификация, аналоги
Своей стойкостью к коррозии она отличается от обычных углеродистых сталей и поэтому широко применяется в пищевой промышленности, в нефтегазовой и химической отрасли для эксплуатации с высокоагрессивными средами и пищевыми продуктами, так как в процессе хранения при контакте жидкости и поверхности емкости не образуются окислы и другие вещества, которые могут влиять на свойства хранимого продукта.
Что же такое нержавеющая сталь с точки зрения химии? — Это сплав с минимальной массовой долей хрома 10,5% и максимальной массовой долей углерода 1,2%. 2
Простыми словами, нержавеющую сталь получают путем добавления к железу легирующих веществ в разных пропорциях для получения необходимых характеристик.
Так, основным легирующим элементом является хром Cr. Также сплавы дополнительно содержат углерод C, никель Ni, кремний Si, марганец Mn, титан Ti, ниобий Nb, кобальт Co, молибден Mo, ванадий V, сера S, фосфор Р, вольфрам W, алюминий Al, медь Cu, кобальт Co.
Свойства нержавеющей стали
За счет чего достигаются коррозионностойкие свойства? — Благодаря добавлению дополнительных химических элементов на этапе производства металла на поверхности образуется оксидная пленка, которая не растворяется, а, наоборот, защищает сам сплав от влияния коррозии.
К основным свойствам нержавейки также относятся:
- высокая прочность
- высокое качество сварных соединений
- пластичность
- большой срок службы с сохранением своих свойств
В качестве базового металла могут использоваться никель (сплавы на никелевой основе) и железоникель (сплавы на железоникелевой основе).
Введение различных легирующих элементов добавляет те или иные свойства к исходному металлу:
- хром повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава; уменьшение коэффициента линейного расширения упрощает процесс сварки
- никель дополнительно повышает вязкость, пластичность, прокаливаемость и снижает коэффициент теплового расширения, что позволяет использовать изделие из такого сплава с серной, соляной и фосфорной кислотами
- марганец в процентном соотношении более 1% способствует увеличению стойкости, прокаливаемости, твердости и износоустойчивости (частично может быть заменен на никель)
- титан увеличивает прочность стали и ее плотность, что обеспечивает высокие коррозионностойкие свойства
- молибден повышает упругость, антикоррозионные свойства, увеличивает предел прочности на растяжение и сопротивление высоким температурам
- ниобий обеспечивает низкую коррозию в сварных изделиях
- ванадий увеличивает прочность, плотность и твердость сплава
- вольфрам увеличивает твердость и уменьшает хрупкость при термообработке (отпуске) за счет образования с другими элементами твердых соединений карбидов
- кремний в процентном соотношении более 1% увеличивает жаростойкость, упругость, окалиностойкость и кислотность, а также повышает электросопротивление и прочность с теми же параметрами вязкости
- кобальт способствует повышению ударного сопротивления, улучшению жаропрочных свойств
- медь придает сплаву высокую стойкость к атмосферной коррозии
- алюминий способствует уменьшению старения металла, а также увеличивает ударную вязкость и текучесть
Классификация марок нержавеющей стали
В зависимости от состава сплава выделяют следующие группы сталей:
- ферритные стали (их еще называют хромистые) содержат более 20% хрома и углерода до 0,15%, за счет чего обладают пластичностью, высокой стойкостью к высокоагрессивным средам и имеют хорошие магнитные характеристики
- аустенитные (аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные) стали состоят до 33% из хрома и никеля
- мартенситные и ферритно-мартенситные содержат до 17% хрома и до 0,5% углерода, имеют максимальную прочность к воздействию различных агрессивных сред
В зависимости от содержания легирующего вещества те или иные сплавы применяются в различных целях и для работы с различными средами. Ниже приведем список марок стали, которые наиболее часто применяются в нефтегазовой и химической промышленности.
| 12Х18Н10Т | хромоникелевые стали аустенитного класса | для изготовления свариваемой аппаратуры в разных отраслях промышленности | Cr 17-19 C до 0,12 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 9-11 S до 0,02 Р до 0,0,5 Ti 5C-0,8 |
| 08Х18Н10Т | хромоникелевые стали аустенитного класса | для изготовления сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь марок 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т | Cr 17-19 C до 0,08 Si до 1 Mn до 2 Ni 9-12 S до 0,02 Р до 0,0,4 |
| 08Х18Г8Н2Т | хромомарганценикелевые стали аустенито-ферритного класса | для изготовления свариваемой аппаратуры, работающей в агрессивных средах, в химической, пищевой и других отраслях промышленности | Cr 17-19 C до 0,08 Si до 0,8 Mn 7-9 Ni 1,8-2,8 S до 0,025 Р до 0,0,35 Ti 0,2-0,5 |
| 08Х22Н6Т | хромоникельмолибденовые стали аустенитно-ферритного класса | для изготовления свариваемой аппаратуры в химической, пищевой и других отраслях промышленности, работающей при температуре не более 300ºС | Cr 21-23 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 0,8 Ni 5,3-6,3 S до 0,025 Р до 0,0,35 Ti 5C-0,65 |
| 08Х18Н10 | хромоникелевые стали аустенитного класса | для изделий, подвергаемых термической обработке (закалке) | Cr 17-19 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 9-11 S до 0,02 Р до 0,0,04 Ti 5C-0,7 |
| 08Х17Н13М2, 08Х17Н13М2Т | хромоникелевые молибденовые стали аустенитного класса | для технологического оборудования химической промышленности | Cr 16-18 C до 0,08 Si до 0,8 Mn до 2 Ni 12-14 S до 0,02 Р до 0,035 Ti 5C-0,70 Mo 2-3 |
Аналоги нержавеющих марок стали
В современной металлургической промышленности существует несколько систем маркировок сталей, что связано с отсутствием единой системы.
Так, в России принята маркировка нержавеющих сталей по ГОСТ 5632-2014 2 . За рубежом систем стандартизации несколько в разных странах. Например, в Европе стали маркируются в соответствии с Европейским комитетом по стандартизации EN, в США — со стандартом AISI, в Германии — Европейским институтом по стандартизации DIN. При заказе изделий из нержавеющей стали Заказчик может указывать как российскую маркировку, так и европейскую или американскую. Ниже приведем таблицу соответствий основных нержавеющих сталей:
| 12Х18Н10Т | AISI 321 | 1.4878 | X12CrNiTi18-9 |
| 08Х18Н10 | AISI 304 | 1.4301 | X5CrNi18-10 |
| 08Х17Н13М2 | AISI 316 | 1.4436 | X5CrNiMo17-13-3 |
| 08Х17Н13М2Т | AISI 316Ti | 1.4571 | Х6CrNiMoTi17-12-2 |
| 03Х17Н13М2 | AISI 316L | 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 |
- 1 Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
- 2 ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки (с Изменением №1)»
- ГОСТ 4543-2016 «Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия»
Для справки: Нержавеющая сталь была запатентована впервые в 1913 году английским металлургом Гарри Брирли. Первоначально его целью было изобрести сплав для использования в стволах оружия, который (сплав) мог дольше не подвергаться эрозии из-за высокой температуры. Уже тогда было известно, что хром имеет высокую температуру плавления, поэтому в процессе исследований к основному металлу было добавлено 0,2% от общей массы углерода и 6-15% хрома. В результате получилась хромистая сталь, которая имела высокую устойчивость к химическому воздействию.
Источник: sarrz.ru
Виды и классификация нержавеющих сталей
1. Основные свойства
По основным свойствам нержавеющие стали делятся на три типа:
- Жаропрочные отличаются термостойкостью и способностью сохранять механическую прочность при высоких температурах. К ним относятся марки AISI 310 (20Х23Н18), AISI 309 (20Х20Н14C2), AISI 314 (20Х25Н20С2) и другие.
- Коррозионностойкие хорошо переносят длительные контакты с агрессивными средами. К ним относятся марки 12Х17, 40Х13, 20Х13 и другие.
- Жаростойкие обладают одновременно свойствами жаропрочных и коррозионностойких сталей: они хорошо переносят длительные контакты с агрессивными средами при температуре более 500 °С. К ним относятся марки 15Х25Т, 15Х6СЮ, 08Х17Т и другие.
2. Химический состав
В зависимости от химического состава различают три вида нержавеющих сталей:
Из нержавеющей стали изготавливают различные виды металлопроката
3. Структура
Еще один способ классификации нержавеющих сталей – пространственная структура кристаллов. На нее оказывают прямое влияние вид и количество легирующих элементов. В зависимости от особенностей структуры различают четыре типа нержавеющих сталей:
- Ферритные содержат мало углерода (не более 0,15 %) и до 30 % хрома. Такие материалы обладают отличными магнитными свойствами, пластичностью, способностью к холодной деформации и устойчивостью к воздействию агрессивных сред. Их часто используют в химической и тяжелой промышленности, при изготовлении бытовых электроприборов или отопительных приборов. К ферритным относятся марки AISI 409 (из нее изготавливают столовые приборы), AISI 410 (из нее изготавливают емкости для продуктов, содержащих алкоголь, детали котлов, фильтры), AISI 430 (из нее изготавливают емкости для пищевых продуктов, подлежащих высокотемпературной обработке) и другие.
- Аустенитные содержат не менее 7 % никеля и около 18 % хрома. Такие материалы обладают кислотоустойчивостью, высокой прочностью и твердостью, отличной пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой коррозионной стойкостью, но не имеют магнитных свойств. Их активно используют в разных отраслях промышленности. К аустенитным относятся марки AISI 321 (ее используют в технологических линиях на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях), AISI 201 (из нее изготавливают емкости и трубы, контактирующие с органическими кислотами), AISI 304 (ее используют для изготовления трубопроводов на химических и пищевых предприятиях) и другие.
- Мартенситные содержат 11–13 % хрома и до 0,5 % углерода. Такие материалы обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, упругостью и коррозионной стойкостью. Они удобны для изготовления режущих инструментов, турбин и ответственных конструкций. К мартенситным относятся марки AISI 420 (ее используют для изготовления кухонного оборудования, подшипников, измерительного инструмента), AISI 431 (из нее изготавливают детали компрессорных установок и оборудование, которое эксплуатируют при низких температурах) и другие.
- Ферритно-аустенитные содержат 18–28 % хрома и 4,5–8 % никеля. Такие материалы сочетают в себе свойства ферритных и аустенитных сталей. Они отличаются прочностью и гибкостью, хорошей свариваемостью, высокой коррозионной стойкостью. Такие стали востребованы в судостроении, бумажной и нефтехимической промышленностях. К ферритно-аустенитным относятся марки 08Х22Н6Т (ее используют в химической и пищевой промышленности, для изготовления сварочного оборудования), 08Х21Н6М2Т (ее используют для изготовления сварных конструкций, работающих в агрессивных средах) и другие.
Изделия из нержавеющей стали
Марки стали
Насчитывается несколько сотен марок нержавеющих сталей. Наиболее популярные из них, которые мы еще не называли в этой статье, следующие:
- AISI 316 используют для изготовления изделий, предназначенных для эксплуатации в хлористой среде или морской воде;
- 12Х13 оптимальна для деталей и изделий, эксплуатирующихся при температурах до +500 °С;
- 20Х13 применяют для изготовления деталей турбин, поршневых колец, труб и других изделий, предназначенных для эксплуатации под нагрузкой при температурах до +500 °С;
- 95Х18 оптимальна для изготовления осей, втулок, ножей, подшипников и других изделий;
- AISI 316Ti применяют для изготовления резервуаров, инструмента и деталей, контактирующих с кислотами или морской водой;
- AISI 201 востребована для изготовления мебельной фурнитуры, автомобильных деталей, газовых и электроплит;
- 14Х17Н2 оптимальна для изготовления деталей, предназначенных для эксплуатации при температурах до +800 °С;
- 12Х18Н10Т применяют для изготовления патрубков, теплообменников, труб и прочих изделий, эксплуатируемых под давлением при температурах до +600 °С;
- 10Х17Н13М2Т удобна для изготовления сварных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах при температурах до +600 °С.
Нужно учитывать, что марки сталей, имеющие одинаковые свойства, но изготовленные по разным стандартам, отличаются обозначением. В качестве примера ниже указаны некоторые из них:
Обозначение марок сталей в зависимости от страны
Заключение
Нержавеющие стали – удобные и востребованные материалы. В кратком обзоре сложно дать исчерпывающую информацию по всем видам, типам и маркам. При необходимости обращайтесь за консультацией к нашим специалистам.
- Трубы профильные прямоугольные от поставщика адронного коллайдера?
- Электросварная стальная труба
- Горячекатаный лист
- Холоднокатаный лист
- Шестигранник стальной
- Арматура а500с оптом
- Стальная труба оптом
- Металлопрокат оптом
- Где купить оцинкованные листы?
- Купить электроды
- Двутавровая балка
- Стальной уголок
- Листовая низколегированная сталь
- Бесшовные стальные трубы
- Арматура А1 оптом
- Арматура А3 оптом
- Стальная проволока
- Стальная квадратная труба
- Купить профнастил
- Арматура в Москве
- Оцинкованный лист 0.5 мм
- Оцинкованный лист 0.7 мм
- Оцинкованный лист 1 мм
- Виды и особенности ножничных подъемников
- Сфера применения подъемных столов
- Конструкция ножничного подъемного стола
- Чем ножничные подъемные столы отличаются от других видов подъемников
- Как изготавливаются подъемные столы
- Ремонт и техническое обслуживание подъемных столов
- Типы опор наружного освещения: фланцевые и прямостоечные
- Как изготавливают опоры освещения
- Защитные покрытия опор освещения
- Опоры освещения: стальные или железобетонные?
- Антивандальные опоры освещения
- Опоры освещения для парков
- Опоры для освещения дорог
- Опоры освещения на несколько рожков
- Изготовление лестниц из нержавеющей стали
- Закладные детали фундамента
- Сталь разных производителей: что мы из нее изготавливаем
- Марки стали, которые мы используем в металлопрокате
- Доклевеллеры и направляющие для колес — два атрибута крупных перегрузочных пунктов
- Перегрузочные мосты: виды и характеристики
- Подъемные столы по индивидуальному заказу
- ГОСТ 16523: чем отличаются редакции документа 1970, 1989 и 1997 года
- Элементы благоустройства городской среды
- Ограждения из нержавеющей стали
- Облицовка строительных конструкций нержавеющей сталью
- Металлоконструкции для сбора мусора: урны и мусорные баки
- Металлические остановки общественного транспорта
Источник: spk-region.ru