Termokings.ru

Домашний Мастер
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нержавеющая сталь: состав, свойства, марки, маркировка

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

Понятие нержавеющей стали

Приведем определение: нержавеющая сталь — сложнолегированная сталь, стойкая против ржавления в атмосферных условиях и коррозии в агрессивных средах. 1

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.

Магнитится или не магнитится хорошая нержавеющая мойка?

Из статьи в статью с советами по выбору кухонной нержавеющей мойки в интернете кочует «мнение», что качественная нержавейка якобы не магнитится при прикладывании к ней магнита. Но есть очень много магнитных сортов нержавеющей стали! Дело в том, что вся сталь большей частью состоит из железа, и сила магнитных свойств зависит от концентрации элементов химического состава и внутренней структуры сплава.

Проверять качество мойки из нержавеющей стали магнитом бесполезно! Важно помнить, что магнитные свойства никак не влияют на эксплуатационные характеристики нержавеющей стали и ее коррозионную стойкость!

Важен лишь показатель уровня хрома в составе сплава! Его должно быть больше 12%.

Часто сталь AISI 201 сравнивают с AISI 304 (08Х18Н10), и во многих случаях допускается замена одной марки на другую. Между тем, различное содержание элементов приводит к образованию соответствующих видов кристаллических решеток, и, как следствие, различным свойствам стали.

У 201го сплава выше технические пределы текучести и твердости. А это положительно сказывается на пластичности и способности сохранять свойства при низкой температуре. 201 сплав нержавейки применяют при изготовлении ответственных конструкций, работающих в переменчивой среде.

Также важно, что теоретически любые марки нержавеющих сталей можно использовать в изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами или жидкостями. Особенно, если емкость, труба или элементы оборудования находятся в контакте с пищевыми продуктами очень непродолжительное время.

Продукция из нержавеющей стали

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Применение углеродистых сталей

На механические свойства углеродистых сталей влияет процентное содержание углерода. По этому показателю выделяют типы углеродистой стали:

  • низкоуглеродистую – содержание углерода до 0,25%;
  • среднеуглеродистую – 0,3-0,6%;
  • высокоуглеродистую – 0,6-2%.

Количество других элементов (марганца, магния, кремния и т.д.) в сплавах ограничено. Легирующие составляющие отсутствуют.

Главный недостаток материала – подверженность ржавлению при контакте с воздухом и влагой. При этом из углеродистой стали производят детали трубопроводов и запорную арматуру. Помимо этого, более мелкие изделия: гвозди, проволоку, винты, шестерни, маховые колеса, коленчатые валы, сверла, кузнечные инструменты и т.д.

Сферы применения сплавов регламентируют нормативные документы. Стали обыкновенного качества – ГОСТ 380-85; конструкционные – ГОСТ 380-88; инструментальные – ГОСТ`ы 1435-54 и 5952-51.

В производстве востребована марка ст. 20, высококачественная конструкционная. Ее используют в строительстве и машиностроении, при возведении трубопроводных систем.

  • низкая цена;
  • хорошая свариваемость;
  • податливость холодной и горячей обработке;
  • устойчивость к высоким температурам.

Нержавеющая жаростойкая (ферритная) сталь AISI 430

Жаростойкость (окалиностойкость) – это способность металлов и сплавов сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах в течение длительного времени.

Если изделие работает в окислительной газовой среде при температуре 500..550 o C без больших нагрузок, то достаточно, чтобы они были только жаростойкими (например, отдельные детали нагревательных печей). Являясь экономлегированной и коррозионностойкой сталь AISI 430 обладает хорошей стойкостью к образованию окалины до температуры 850-900 o C, сохраняя свои полезные эксплуатационные свойства.

Для повышения жаростойкости в состав стали вводят элементы, которые образуют с кислородом оксиды с плотным строением кристаллической решетки (хром, кремний, алюминий).

В системе ГОСТ данной марке соответствует сталь 17Х18.

AISI 430 обладает такими эксплуатационными свойствами как:

  • Жаростойкость. Способность металлов и сплавов сопротивляться газовой коррозии при высоких температурах в течение длительного времени (до 900 o C).
  • Экологичность. В ней не содержится токсических веществ.

Характеристики и свойства стали 12х18н10т

Химический состав стали регламентируется ГОСТом 5632-72. Основным элементом сплава 12х18н10т является железо (Fe). Кроме того, в состав хром-никелевой стали входят химические элементы в следующем процентном соотношении: хром (Cr) от 17 до 19%, никель (Ni) от 9 до 11%, титан (Ti) около 0,8%, кремний (Si) не более 0,8%, сера (S) менее 0,02%, марганец (Mn) менее 2%, медь (Cu) до 0,03%, фосфор (Р) 0,035% и углерод (С) менее 0,12%. Данную марку стали выплавляют в дуговых электропечах.

Читать еще:  Сущность цианирования и нитроцементации металлов

В зависимости от вида стальная продукция должна соответствовать следующим нормам:

  • калиброванный пруток – ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75.
  • Серебрянка и шлифованный пруток – ГОСТ 18907-73, ГОСТ 14955-77.
  • Сортовой прокат, в том числе фасонный – ГОСТ 2879-69, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 5949-75.
  • Лист тонкий – ГОСТ 5582-75.
  • Лист толстый – ГОСТ 7350-77.
  • Лента – ГОСТ 4986-79.
  • Трубы – ГОСТ 14162-79, ГОСТ 9940-81, ГОСТ 9941-81.
  • Кованые заготовки и поковки – ГОСТ 25054-81, ГОСТ 1133-71.
  • Проволока – ГОСТ 18143-72.

Рассмотрим более тщательно влияние легирующих компонентов на характеристики нержавеющей стали. Ее основными легирующими элементами являются Cr (хром) и Ni (никель).

Высокое содержание хрома в марке 12х18н10т (от 17 до 19%) обеспечивает способность металла к пассивации и обуславливает сильные антикоррозийные характеристики стали.

Добавление никеля (от 9 до 11%) переводит сталь в класс аустенитов. Это свойство имеет исключительное значение, позволяя сочетать технологичность нержавеющей стали с расширенным комплексом эксплуатационных характеристик. Такие стали хорошо прокатываются в холодном и горячем состоянии, обладают высокой, по сравнению с ферритными сталями, коррозионной устойчивостью в агрессивных средах, в том числе серной кислоте.

Содержание никеля и хрома в сплаве оказывает специфическое влияние на стабильность аустенита при охлаждении температуры обработки (1050–1100 o С) на твердый раствор. Для того чтобы сталь имела полностью аустенитную структуру при температуре, превышающей 900 o С, достаточно присутствия 0,1% углерода (С). Это обусловлено сильным аустенитообразующим воздействием данного химического элемента.

Помимо воздействия основных легирующих элементов следует учитывать наличие в сплаве титана, алюминия и кремния, которые добавляют ему ферритные свойства.

Добавление в состав сильного карбидообразующего элемента – титана – (Ti) позволяет устранить склонность стали к межкристаллитной коррозии. Вступая в реакцию с углеродом (С), он образует тугоплавкий карбид TiC, исключая уменьшение концентрации в сплаве хрома (Cr) путем образования его карбидов.

Кремний (Si), содержание которого в 12х18н10т не более 0,8%, повышает плотность стали и дегазирует его. Добавление данного элемента увеличивает прочность материала и предел текучести, однако немного снижает пластичность, что затрудняет холодную прокатку.

Введением марганца (Mn) вызывается замедление скорости роста зерна, что способствует получению мелкозернистой стали.

Предельное содержание фосфора (Р) в стали марки 12х18н10т не может превышать 0,035%. Этот показатель имеет критичное значение, так как данный вид стали используется в криогенной технике, а фосфор отрицательно влияет на механические свойства сплава. Возникает сильная первичная ликвация при кристаллизации, при низких температурах снижаются пластические характеристики металла.

Основными преимуществами стали марки 12х18н10т являются высокая ударная вязкость и пластичность. К недостатку можно отнести относительно низкую устойчивость к коррозии в средах, содержащих ионы хлора, а также серную и соляную кислоты.

Сферы применения хромоникелевой нержавеющей стали

Хром-никелевая нержавеющая сталь 12х18н10т занимает лидирующие позиции на рынке современного металлопроката. Благодаря своим уникальным качественным характеристикам сталь данной марки может использоваться в различных сферах производства и промышленности. Материал получил широкое применение в:

  • пищевой промышленности – алкогольной, мясной, молочной;
  • нефтяной промышленности;
  • топливно-энергетическом секторе;
  • химической промышленности;
  • машиностроении.

В химической промышленности марку стали 12х18н10т используют для изготовления емкостей, предназначенных для работы под высоким давлением, а также в устройствах для выработки жидкого кислорода. Коррозионностойкая сталь применяется для производства сварной аппаратуры и конструкций, эксплуатация которых подразумевает контакт с окислительными средами, органическими растворителями, неорганическими кислотами умеренной концентрации. Из этого материала производят трубы, транспортирующие растворы агрессивных жидкостей, таких как фосфорная, азотная, уксусная кислота, а также их оснований и солей.

Хром-никелевая нержавеющая сталь широко используется в криогенной технике (при температуре до -269 o С), а также для реакционного, теплообменного и емкостного оборудования, в том числе для трубопроводов высокого давления и паронагревателей с предусмотренной эксплуатационной температурой до +600 o С. Из стали данной марки изготавливают детали для коллекторов выхлопных систем, печной аппаратуры и муфелей. Кроме того, она используется для производства нержавеющего листа, кругов, проволоки (в том числе и для сварочных работ), труб. Из стальных нитей изготавливают сетки, пружины, тросы и канаты.

Благодаря исключительному сочетанию прочностных характеристик и свойств нержавеющей стали этой марки, она успешно применяется практически во всех отраслях промышленности. Изделия из нее характеризуются длительным сроком службы.

Типы проката

В современном производстве трудно обойтись без нержавеющего листа. Он нашел свое применение во всех отраслях промышленности – от фармацевтической до авиационной. Данная продукция получила широкое применение в строительстве благодаря своим свойствам – инертности к агрессивным средам, износоустойчивости. По способу производства листовой прокат может быть горячим или холодным. В зависимости от сферы применения поверхность листа бывает гладкой или фактурной. Холоднокатаные листы могут иметь зеркальную, шлифованную или матовую поверхность. Горячекатаные бывают травленные и термообработанные.

Из листовой стали формируется сортовой нержавеющий прокат, в который входит множество разновидностей изделий. Наиболее широкое распространение получили трубы. Помимо них из проката изготавливают пруток, ленту, проволоку.

Благодаря широким возможностям применения стальной пруток является одним из наиболее популярных изделий металлопроката. В бытовой сфере его используют для изготовления силовых и декоративных элементов балконов, различных изгородей. В промышленности стальной пруток используют для производства шпилек, болтов, различного рода пружин, заклепок, железнодорожного крепежа и других деталей. В строительстве его применяют для армирования железобетонных конструкций.

Читать еще:  Резиновый клей: виды, технические характеристики, инструкция по применению

Стальная лента представляет собой полосовую сталь в рулонах толщиной от 0,005 до 4 мм. В зависимости от способа производства изделия бывают холоднокатаные (ГОСТ 19851-74) и горячекатаные (ГОСТ 6009-74). Стальная лента успешно используется в машиностроении, мебельной промышленности, строительстве. Данное изделие может использоваться как сырье для штамповки различных деталей или как упаковка тары. Холоднокатаная лента из жаростойкой и коррозионностойкой стали применяется для изготовления конструкций, устойчивых к агрессивным средам, и деталей для машин (ГОСТ 4986-79).

Нержавеющая проволока (ГОСТ 18143-72) устойчива к большинству видов коррозии и отличается повышенной жаропрочностью. Такую проволоку широко применяют для сварки нержавеющих сталей, так как обычные электроды не могут справиться с этой задачей. Также она успешно используется в пищевой и химической промышленности, архитектуре и мебельном производстве. Пружинная нержавеющая проволока используется для изготовления подвижных частей механизмов и инструментов, которые подвергаются механическим нагрузкам и функционируют в агрессивной среде. Хромоникелевая проволока не меняет своих характеристик при температуре от 390 до 790 o С. Проволока из такой стали используется в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Цена на металлопрокат из стали 12х18н10т

Стоимость проката из нержавеющей стали определяется качеством материала, ценой доставки, степенью обработки, наличием конкурентных предложений на рынке. Большой разброс цен объясняется их зависимостью не только от перечисленных выше факторов, но и от способа приобретения и объемов заказа.

К примеру, лист нержавеющий стальной толщиной 1,5 мм из стали 12х18н10т предлагается по цене от 231 до 335 тыс. руб. за тонну. Та же нержавейка, но толщиной 3 мм, выставлена на продажу примерно по той же цене. А вот продукция второго сорта стоит уже 160 тыс. руб. Как видим, вес проката является основополагающим фактором для ценообразования, а все остальные составляющие оказывают влияние на снижение или повышение стоимости.

Обратим внимание на лист матовый толщиной 0,5 мм из той же стали 12х18н10т. Его средняя стоимость составит 280 тыс. руб. за тонну. При увеличении параметров толщины до 1, 2 и 3 мм средняя цена за тонну составит 265, 245 и 240 тыс. руб., соответственно. Шестигранник НЖ калибр 8, изготовленный из стали марки 12х18н10т, стоит от 320 до 420 тыс. руб. Подобный же шестигранник толщиной 10 мм предлагается в ценовой вилке от 350 до 495 тыс. руб., такое же изделие 12-го калибра стоит от 320 до 495 тыс. руб. Информация о ценах имеется в свободном доступе на металлургическом портале www.metal100.ru и прочих торговых площадках. Цены действительны для центра страны, в регионах они несколько выше. Сказывается стоимость доставки и отсутствие конкурентных предложений.

Где можно купить сталь марки 12х18н10т?

Купить трубы, шестигранники, тройники и прочий сортамент продукции из нержавеющей стали 12х18н10т не составит сложности. Огромное количество предложений на рынке несколько усложняет выбор. Как условия поставки, так и качество продукции могут существенно отличаться, что и приводит к потребности налаживания постоянного сотрудничества с проверенным поставщиком.

Например, торговая группа «МетПромСтар» гарантирует своим клиентам максимальный выбор стального проката при сохранении высоких параметров качества. Наработанный авторитет и постоянные деловые связи позволяют наладить отгрузку металлопроката как в розницу, так и крупными оптовыми партиями по всей России и странам СНГ. Понятие «знание – сила» напрямую воплощается специалистами компании в жизнь. Работая много лет на рынке, повышая свой профессиональный уровень, сотрудники компании стали обладателями большого массива информации, намного упрощающего подбор требуемого сортамента металлопроката. К тому же при повторном обращении размер скидки и условия оплаты могут быть пересмотрены в пользу покупателя. «МетПромСтар» ценит своих постоянных клиентов.

3 Химические свойства хромистых коррозиестойких сталей

Следует отметить, что железо, которое является основой любой стали, имеет несколько состояний, совпадающих с фазами активности и покоя кристаллической решетки, которые зависят от степени коррозийной стойкости. Чем она выше, тем более пассивным считается металл. Наиболее распространенными считаются сплавы с образующейся при закалке мартенситной структурой, обладающие достаточно высокой пластичностью. Согласно химическим характеристикам, это железо в α-фазе (чистый металл), содержащее насыщенный твердый раствор углерода. К таковым относятся пищевая и быстрорежущая нержавейка, из которой изготавливают изделия для использования в быту на кухне, например, всевозможные емкости и ножи. Мартенситные стали способны выдержать контакт со слабоагрессивными химическими веществами.

Другой тип – ферритные сплавы с достаточно высоким магнитным показателем. Разница у них по большей части в форме кристаллической решетки, она имеет кубическую структуру, в отличие от тетрагональной мартенситной. В целом же это средненасыщенный твердый раствор углерода в α-железе с добавлением легирующих элементов, таких как хром. Примечательно, что такие сплавы не подвергаются изменениям при нагреве до предельно возможных температур и не теряют свои свойства. Чаще всего таким изделиям находят применение в пищевой промышленности или для изготовления инструментов. Мартенситно-ферритные сплавы имеют свойства обоих перечисленных типов, то есть они механически устойчивы, обладают высокой прочностью и имеют магнитный потенциал. Но устойчивость к окислительной среде у таких сталей не очень высока, намного ниже, чем у обычных ферритных сплавов.

Сварка нержавеющей стали

1. Свойства нержавеющей стали

За счет добавления хрома (Cr) к железу (Fe), железо становится устойчивым к коррозии в атмосферных условиях. Когда содержание хрома повышается до 11-12% и более, устойчивость стали к коррозии становится примечательно высокой.

Читать еще:  Подготовка металла под сварку: требования и особенности

Поэтому сталь с таким высоким содержанием хрома получила название нержавеющей стали, при этом «нержавеющая» означает, что она не подвержена коррозии и ржавлению.

Высокая устойчивость нержавеющей стали к коррозии объясняется тем, что хром в ее составе окисляется в атмосферных условиях и формирует на поверхности стали защитную пленку, так называемую пассивную пленку.

В зависимости от условий окружающей среды, в которых будет использоваться нержавеющая сталь, содержание хрома увеличивают, и в состав стали также добавляется никель (Ni) и другие элементы.

Однако устойчивость к коррозии достигается в принципе за счет хрома, поэтому хром является важнейшим элементом в составе нержавеющей стали. Стандарт JIS определяет нержавеющую сталь как «легированную сталь, содержащую в своем составе хром или хром и никель для повышения устойчивости к коррозии, при этом содержание никеля составляет около 10,5% или более.» Справочник по сварке AWS (Выпуск 4) также определяет нержавеющую сталь как «легированную сталь с определенным содержанием хрома не менее 11%, с наличием других легирующих добавок или без них.»

Нержавеющая сталь обладает высокой жаропрочностью, а также устойчивостью к коррозии, что делает ее широко применимой в разных областях — от предметов домашнего обихода до химического оборудования, судов, вагонов, машин для переработки пищевых продуктов, строительных материалов и оборудования для АЭС, поэтому нержавеющая сталь играет важную роль в разных отраслях индустрии.

2. Разные типы нержавеющей стали

Нержавеющую сталь можно разделить на два класса — хромовую нержавеющую сталь и хромоникелевую нержавеющую сталь.

Эти два класса могут быть далее классифицированы на основании металлографических структур стали, как показано на Илл.1. Хромовая нержавеющая сталь может быть разделена на мартенситную и ферритную, а хромоникелевая нержавеющая сталь может быть разделена на аустенитную, аустенитно-ферритную (дуплексную) и дисперсионно-твердеющую сталь.

Илл. 1 Классификация нержавеющей стали

(1) Мартенситная нержавеющая сталь

Типичной маркой мартенситной нержавеющей стали согласно стандарту JIS является SUS410 (AISI 410) (См. Таблицу 1.).

Эта сталь содержит 13% хрома, и ее металлографическая структура при комнатной температуре является мартенситной, она твердая и хрупкая.

Хотя при использовании стали этой марки можно получить хорошие механические качества путем тепловой обработки (отпуска), она уступает другим маркам нержавеющей стали в устойчивости к коррозии из-за низкого содержания хрома.

Мартенситная нержавеющая сталь используется для лопастей турбин, клапанов и рессор, требующих высокой прочности, устойчивости к снашиванию и термостойкости.

(2) Ферритная нержавеющая сталь

В Таблице 2 представлены типичные марки ферритной нержавеющей стали.

Она содержит около 18% хрома и обладает ферритной металлографической структурой, которая отличается мягкостью и хорошей механической обрабатываемостью. Однако при нагревании при высокой температуре возникают металлургические проблемы.

По сравнению с мартенситной нержавеющей сталью она отличается более высокой устойчивостью к коррозии, и даже устойчива к воздействию азотной кислоты (HNO3) благодаря более высокому содержанию хрома.

Ферритная нержавеющая сталь широко используется для интерьеров и экстерьеров архитектурных сооружений, кухонных приспособлений, автомобилей, и бытовых электроприборов.

(3) Аустенитная нержавеющая сталь

В Таблице 3 представлены типичные марки аустенитной нержавеющей стали.

Самая распространенная марка аустенитной нержавеющей стали — SUS304 или AISI 304 (18%Cr−8%Ni). SUS316 или AISI 316 (18%Cr−12%Ni−2%Mo), также широко применяемая, обладает более высокой устойчивостью к коррозии.

Аустенитная нержавеющая сталь обладает хорошей устойчивостью к коррозии, обрабатываемостью, механическими свойствами и свариваемостью. Она широко используется в производстве сосудов для хранения, теплообменников, водоочистных сооружений, кухонных приспособлений, ванн, раковин и т.д.

3. Физические свойства нержавеющей стали

В Таблице 4 представлено сравнение физических свойств нержавеющих и углеродистых сталей.

При сварке нержавеющих сталей необходимо учитывать то, что физические свойства нержавеющих сталей и углеродистых сталей значительно отличаются, и это прямо или косвенно влияет на их свариваемость.

Например, при том, что коэффициент термического расширения мартенситной и ферритной нержавеющей стали почти такой же, что и у углеродистой стали, для аустенитной нержавеющей стали этот показатель в 1,5 раза выше по сравнению с углеродистой сталью. Это означает, что деформация и напряжение при сварке аустенитной нержавеющей стали гораздо выше, чем при сварке углеродистой стали.

Более того, если сварное соединение, содержащее аустенитную сталь и углеродистую сталь, подвергается воздействию термических циклов, в нем возникают термические напряжения из-за разницы коэффициентов термического расширения двух материалов. Поэтому использование сварных соединений с разными металлами, включая аустенитную нержавеющую сталь, в условиях циклических изменений температуры является проблематичным.

Кроме того, электрическое сопротивление нержавеющей стали намного выше, чем углеродистой стали, поэтому при дуговой сварке в защитной среде происходит обгорание покрытых электродов из нержавеющей стали. Таким образом, подходящий сварочный ток ниже, чем для электродов из углеродистой стали.

Мартенситные и ферритные нержавеющие стали являются ферромагнитыми, тогда как аустенитные нержавеющие стали обычно немагнитные.

Однако нередко сварочные материалы из аустенитной нержавеющей стали отчасти содержат ферритную структуру, в таких случаях сталь в определенной мере обладает магнитными свойствами.

Наличие или отсутствие магнитных свойств позволяет определить марку стали при сварочных процедурах. В частности, предварительное нагревание не применяется для немагнитных нержавеющих сталей, но оно часто бывает эффективным для магнитных нержавеющих сталей.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×