Химический состав и стандарты нержавейки. Нержавеющая сталь состав
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
|
Основные сведенияНержавеющие стали, которые можно также отнести к более широкому классу коррозионностойких сталей - материалы, обладающие высокой стойкостью к коррозии во влажной атмосфере и слабоагрессивных водных растворах.Основой нержавеющих сталей является железо. Основным легирующим элементом, обеспечивающим стойкость к коррозии, является хром (Cr). Также в состав указанных материалов обычно входят углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P). Многие из нержавеющих сталей содержат в качестве легирующих элементов никель (Ni), который улучшает коррозионную стойкость и жаропрочность стали; молибден (Mo), ниобий (Nb), которые повышают рабочую температуру стали; кобальт (Co), повышающий износостойкость материала. КлассификацияНаиболее распространенной является классификация сталей по их структуре. Выделяют следующие типы коррозионностойких сталей:
Структуры сталей отличаются благодаря различным способам их охлаждения после высокотемпературной обработки. Структура наряду с химическим составом оказывает большое влияние на стойкость материала к коррозии в тех или иных агрессивных средах, что, в свою очередь, определяет области применения изделий из конкретного сплава или стали. Свойства нержавеющих сталей определяются химическим составом стали, а также ее структурой. Указанные признаки особенно важны для определения среды, в которой стоек тот или иной материал. Мартенситный и мартенсито-ферритные стали обладают хорошей коррозионностойкие стойкостью в атмосферный условиях, слабоагрессивных средах (например, в слабых растворах солей, кислот), а также имеют высокие механические свойства. Основной рабочей средой ферритных сталей являются растворы азотной кислоты аммиака, аммиачная селитра, смесь фосфорной, азотной, фтористоводородной кислот, а также некоторые другие окислительные агрессивные среды. Стали данного класса становятся хрупкими при температуре 475 °С, а также имеют сравнительно невысокие показатели прочности и жаропрочности. Стоит отметить плохую свариваемость ферритных сталей и низкую коррозионную стойкость сварных швов. Аустенитные стали обладают хорошими показателями механических и технологических свойств, а также стойки в большом количестве агрессивных сред. Стали данного класса имеют высокую пластичность и прочность, а также хорошо обрабатываются. Аустенито-ферритные и аустенито-мартенситные стали по коррозионной стойкости схожи со сталями аустенитного класса, но превосходят их по механическим характеристикам. Так аустенито-ферритные стали имеют повышенный предел текучести, аустенито-мартенситные - повышенную прочность. Марки нержавеющих сталейНеобходимо сказать несколько слов о маркировке легированных сталей. В ее основу положена буквенно-цифровая система (ГОСТ 4543-71). Легирующие элементы: марганец - Г, кремний - С, хром - Х, никель - Н, вольфрам - В, ванадий - Ф, титан - Т, молибден - М, кобальт - К, алюминий - Ю, медь - Д, бор - Р, ниобий - Б, цирконий - Ц, азот - А.; Количество легирующего элемента в процентах указывается цифрой, стоящей после соответствующего индекса. В начале перед буквенным обозначением пишется (регламентируется маркой) в виде цифрового значения умноженное на 10 процентное содержание углерода в стали. Отсутствие цифры после индекса элемента указывает на то, что его содержание менее 1,5 %. Высококачественные стали имеют в обозначении букву А, а особо-высококачественные - букву Ш, проставляемую в конце.Достоинства / недостатки
Области применения нержавеющих сталейУказанные материалы применяются при изготовлении изделий для энергетического машиностроения и печестроения. К таким изделиям можно отнести рабочие лопатки, болты, гайки, диски и роторы и другие элементы газовых турбин, а также узлы деталей печей и прочих изделий, требующих защиты от коррозии в агрессивных средах. Нержавеющие стали имеют меньшие рабочие температуры по сравнению с жаростойкими сплавами и сталями на никелевой основе, поэтому применяются в случаях, когда рабочие температуры не превышают 500-700 °С.
|
www.metotech.ru
Химический состав и стандарты марок нержавеющей стали
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ И СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТОВ
К нержавеющим сталям относят группу коррозионностойких сталей с содержанием минимум 10.5 % хрома и низким содержанием углерода. Для примера приведем простую таблицу различных сплавов с железом.
| Чугун | Fe + C > 2% |
| Углеродистая сталь | Fe + C < 2% |
| Спецсталь | Fe + C < 2% + (Cr, Ni, Mo, и т.д.) > 5% |
| Нержавеющая сталь | Fe + C < 1.2% + Cr > 10.5% |
Кроме Хрома как "основной нержавеющей составляющей" в составе нержавеющей стали могут присутствовать Никель, Молибден, Титан, Ниобий, Сера, Фосфори другие легирующие элементы определяющие свойства стали.
|
Стандарты нержавеющих сталей |
Содержание легирующих элементов, % |
|||||||||
|
* |
DIN |
AISI |
ГОСТ |
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
|
С1 |
1.4021 |
420 |
20Х13 |
0,20 |
1,5 |
1,0 |
12,0-14,0 |
|||
|
F1 |
1.4016 |
430 |
12Х17 |
0,08 |
1,0 |
1,0 |
16,0-18,0 |
|||
|
A2 |
1.4301 |
304 |
12Х18Н9 |
0,07 |
2,0 |
0,75 |
18,0-19,0 |
8,0-10,0 |
||
|
1.4948 |
304H |
08Х18Н10 |
0,08 |
2,0 |
0,75 |
18,0-20,0 |
8,0-10,5 |
|||
1.4306 |
304L |
03Х18Н11 |
0,03 |
2,0 |
1,0 |
18,0-20,0 |
10,0-12,0 |
|||
|
A3 |
1.4541 |
321 |
08Х18Н10Т |
0,08 |
2,0 |
1,0 |
17,0-19,0 |
9,0-12,0 |
5хС-0,7 |
|
|
A4 |
1.4401 |
316 |
03Х17Н14М2 |
0,08 |
2,0 |
1,0 |
16,0-18,0 |
10,0-14,0 |
2,0-2,5 |
|
|
1.4435 |
316S |
03Х17Н14М3 |
0,08 |
2,0 |
1,0 |
16,0-18,0 |
12,0-14,0 |
2,5-3,0 |
||
|
1.4404 |
316L |
03Х17Н14М3 |
0,03 |
2,0 |
1,0 |
17,0-19,0 |
10,0-14,0 |
2,0-3,0 |
||
|
A5 |
1.4571 |
316Ti |
08Х17Н13М2Т |
0,08 |
2,0 |
0,75 |
16,0-18,0 |
11,0-12,5 |
2,0-3,0 |
5хС-0,8 |
|
1.4845 |
310S |
20Х23Н18 |
0,08 |
2,0 |
0,75 |
24,0-26,0 |
19,0-21,0 |
|||
Обозначения нержавеющих сталей:С1 - Мартенситная стальF1 - Ферритная стальA1, A2, A3, A4, A5- Аустенитные нержавеющие стали
| Ниже указана более полная таблица наиболее распространенных видов нержавеющих сталей и их соответствие различным стандартам. Первая цифра химического состава обозначает содержание углерода / 100, далее - основные легирующие добавки и их процентное содержание, например: Наиболее распространенная группа нержавейки A2 = X 5 CrNi 18 10 = углерод-0,05% хром-18% никель-10% = EN обозначение 1.4301 = AISI 304. Необходимо обратить внимание на цифры 18 и 10 в обозначении. В быту, на нержавеющей посуде, часто встречается обозначение 18/10 - это, ни что иное, как сокращенное обозначение нержавейки с процентным содержанием хрома 18% и никеля 10%. Гораздо интереснее другие добавки. Вот их производители умалчивают - это и составляет их коммерческий "секрет" и стоимость дорогостоящих брендов. В таблице ниже указаны виды нержавейки с различным содержанием элементов. Какая достанется вам - покажет только спектрограф. Бытовых способов узнать химсостав, к сожалению, пока не придумали. Кстати, магнитится она или нет - вообще не показатель. Нержавейка может быть магнитной. Вторая по распространенности группа нержавейки A4 = X 5 CrNiMo 17 12 2 = углерод-0,05% хром-17% никель-12% молибден-2% = EN обозначение 1.4401 = AISI 316. Ее иногда называют "кислотостойкой" или "молибденкой" по понятным причинам. Руководствуясь таблицей можно найти соответствия часто встречающихся обозначений нержавеющего крепежа наряду с материалом A2 и A4, например: DIN 7 A1 = Штифт цилиндрический X 10 CrNi S 18 9 - AISI 303 - A1DIN 125 1.4541 = Шайба плоская DIN 125 материал X 6 CrNiTi 18 10 - AISI 321 - A3DIN 2093 1.4310 = Диск пружинный тарельчатый X 12 CrNi 17 7 - AISI 301DIN 127 1.4571 = Шайба гровер пружинная X 6 CrNiMoTi 17 12 2 - AISI 316Ti - A5DIN 471 1.4122 = Кольцо стопорное наружное X 39 CrMo 17 1DIN 472 1.4310 = Кольцо стопорное внутреннее X 12 CrNi 17 7 - AISI 301 DIN 934 A2 = Гайка шестигранная X 5 CrNi 18 10 - 1.4301 - AISI 304DIN 933 A4 = Болт с шестигранной головкой X 5 CrNiMo 17 12 2 - 1.4401 - AISI 316 Также видно, что нержавейка 316L отличается от 316 более низким содержанием углерода.
Первоисточник таблицы BZN GmbH, Werkstoffe |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Условные обозначения:DIN - Deutsche Industrie NormEN - Cтандарт Евронормы EN 10027ASTM - American Society for Testing and Materials AISI - American Iron and Steel Institute AFNOR - Association Francaise de Normalisation
Обозначения химических элементов в таблицах:Fe - железо;С - УглеродMn - МарганецSi - КремнийCr - ХромNi - НикельMo - МолибденTi - Титан
stalnn.com
Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три:
 Виды сталей наиболее распространенной аустенитной группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:
Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали
|
rostfrei.ru
Аустенитные нержавеющие стали: структура и свойства
Аустенитные нержавеющие стали – это коррозионностойкие хромоникелевые аустенитные стали, которые в мировой практике известны как стали типа 18-10. Это наименование им дает номинальное содержание в них 18 % хрома и 10 % никеля.
Хромоникелевые аустенитные стали в ГОСТ 5632-72
В ГОСТ 5632-72 хромоникелевые аустенитные стали представлены марками 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 17Х18Н9, 08Х18Н10, 03Х18Н11.
Роль хрома в аустенитных нержавеющих сталях
Основным элементом, дающим сталям типа 18-10 высокую коррозионную стойкость, является хром. Роль хрома заключается в том, что он обеспечивает способность стали к пассивации. Наличие в стали хрома в количестве 18 % делает ее стойкой во многих окислительных средах, в том числе в азотной кислоте в большом диапазоне, как по концентрации, так и по температуре.
Роль никеля в аустенитных нержавеющих сталях
Легирование никелем в количестве 9-12 % переводит сталь в аустенитный класс. Это обеспечивает стали высокую технологичность, в частности, повышение пластичности и снижение склонности к росту зерна, а также уникальные служебные свойства. Стали типа 18-10 широко применяют в качестве коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных и криогенных материалов.
Фазовые превращения в аустенитных нержавеющих сталях
В хромоникелевых аустенитных сталях могут происходить следующие фазовые превращения:
- выделение избыточных карбидных фаз и σ-фазы при нагреве в интервале в интервале 450-900 ºС;
- образование в аустенитной основе δ-феррита при высокотемпературном нагреве;
- образование α-фазы мартенситного типа при холодной пластической деформации или охлаждении ниже комнатной температуры.
Межкристаллитная коррозия в аустенитных нержавеющих сталях
Склонность стали к межкристаллитной коррозии проявляется в результате выделения карбидных фаз. Поэтому при оценке коррозионных свойств стали важнейшим фактором является термокинтетические параметры образования в ней карбидов.
Склонность к межкристаллитной коррозии закаленной стали типа 18-10 определяется, в первую очередь, концентрацией углерода в твердом растворе. Повышение содержания углерода расширяет температурный интервал склонности стали к межкристаллитной коррозии.
Сталь типа 18-10 при выдержке в интервале 750-800 ºС становится склонной к межкристаллитной коррозии:
- при содержании углерода 0,084 % — уже в течение 1 минуты;
- при содержании углерода 0,054 % — в течение 10 минут;
- при содержании углерода 0,021 5 – через более чем 100 минут.
С уменьшением содержания углерода одновременно снижается температура, которая соответствует минимальной длительности изотермической выдержки до начала межкристаллитной коррозии.
Сварка аустенитных нержавеющих сталей
Необходимую степень стойкости стали против межкристаллитной коррозии, позволяющей выполнять сварку достаточно толстых сечений, обеспечивает содержание углерода в стали типа 18-10 не более 0,03 %.
Межкристаллитная коррозия при 500-600 ºС
Снижение содержания углерода даже до 0,006 % не обеспечивает полной стойкости сталей типа 18-10 к межкристаллитной коррозии при 500-600 ºС. Это представляет опасность при длительной службе металлоконструкций в этом интервале температур.
Стабилизация стали титаном и ниобием
При введении в хромоникелевую сталь типа 18-10 титана и ниобия, которые способствуют образования карбидов, меняются условия выделения карбидных фаз. При относительно низких температурах 450-700 ºС преимущественно выделяются карбиды типа Cr23C6, которые и дают склонность к межкристаллитной коррозии. При температурах выше 700 ºС преимущественно выделяются специальные карбиды типа TiC или NbC. При выделении только специальных карбидов склонности к межкристаллитной коррозии не возникает.
Азот в аустенитных нержавеющих сталях
Азот, как и углерод, имеет переменную растворимость в аустените. Азот может образовывать при охлаждении и изотермической выдержке самостоятельные нитридные фазы или входить в состав карбидов, замещая в них углерод. Влияние азота на склонность к межкристаллитной коррозии хромоникелевых аустенитных сталей значительно слабее, чем у углерода, и начинает проявляться только при содержании его более 0,10-0,15 %. Вместе с тем, введение азота повышает прочность хромоникелевой аустенитной стали. Поэтому на практике применяют в этих сталях небольшие добавки азота.
Влияние содержания хрома
С повышением концентрации хрома растворимость углерода в хромоникелевом аустените уменьшается, что облегчает выделение в нем карбидной фазы. Это, в частности, подтверждается снижением ударной вязкости стали с повышением содержания хрома, что связывают с образованием карбидной сетки по границам зерен.
Вместе с тем, повышение концентрации хрома в аустените приводит к существенному снижению склонности стали к межкристаллитной коррозии. Это объясняют тем, что хром существенно повышает коррозионную стойкость стали. Более высокая концентрация хрома в стали дает меньшую степень обеднения им границ зерен при выделении там карбидов.
Влияние содержания никеля
Никель снижает растворимость углерода в аустените и тем самым снижает ударную вязкость стали после отпуска и повышает ее склонность к межкристаллитной коррозии.
Влияние легирующих элементов на структуру стали
По характеру влияния легирующих и примесных элементов на структуру хромоникелевых аустенитных сталей при высокотемпературных нагревах их разделяют на две группы:1) ферритообразующие элементы: хром, титан, ниобий, кремний;2) аустенитообразующие элементы: никель, углерод, азот.
Дельта-феррит в хромомолибденовой аустенитной стали
Присутствие дельта-феррита в структуре аустенитной хромоникелевой стали типа 18-10 оказывает отрицательное влияние на ее технологичность при горячей пластической деформации – прокатке, прошивке, ковке, штамповке.
Количество феррита в стали жестко лимитируется соотношением в ней хрома и никеля, а также технологическими средствами. Наиболее склонна к образованию дельта-феррита группа сталей типа Х18Н9Т (см. также Нержавеющие стали). При нагреве этих сталей до 1200 ºС в структуре может содержаться до 40-45 % дельта-феррита. Наиболее стабильными являются стали типа Х18Н11 и Х18Н12, которые при высокотемпературном нагреве сохраняют практически чисто аустенитную структуру.
Мартенсит в хромоникелевых аустенитных сталях
В пределах марочного состава в сталях типа Х18Н10 хром, никель, углерод и азот способствуют понижению температуры мартенситного превращения, которое вызывается охлаждением или пластической деформацией.
Влияние титана и ниобия может быть двояким. Находясь в твердом растворе, оба элемента повышают устойчивость аустенита в отношении мартенситного превращения. Если же титан и ниобий связаны в карбонитриды, то они могут несколько повышать температуру мартенситного превращения. Это происходит потому, что аустенит в этом случае обедняется углеродом и азотом и становится менее устойчивым. Углерод и азот являются сильными стабилизаторами аустенита.
Термическая обработка хромоникелевых аустенитных сталей
Для хромоникелевых аустенитных сталей возможны два вида термической обработки:
- закалка и
- стабилизирующий отжиг.
Параметры термической обработки отличаются для нестабилизированных сталей и сталей, стабилизированных титаном или ниобием.
Закалка является эффективным средством предупреждения межкристаллитной коррозии и придания стали оптимального сочетания механических и коррозионных свойства.
Стабилизирующий отжиг закаленной стали переводит карбиды хрома:
- в неопасное для межкристаллитной коррозии состояние для нестабилизированных сталей;
- в специальные карбиды для стабилизированных сталей.
Закалка аустенитных хромоникелевых сталей
В сталях без добавок титана и ниобия под закалкой понимают нагрев выше температуры растворения карбидов хрома и достаточно быстрое охлаждение, фиксирующее гомогенный гамма-раствор. Температура нагрева под закалку с увеличением содержания углерода возрастает. Поэтому низкоуглеродистые стали закаливаются с более низких температур, чем высокоуглеродистые. В целом интервал температуры нагрева составляет от 900 до 1100 ºС.
Длительность выдержки стали при температуре закалки довольно невелика. Например, для листового материала суммарное время нагрева и выдержки при нагреве до 1000-1050 ºС обычно выбирают из расчета 1-3 минуты на 1 мм толщины.
Охлаждение с температуры закалки должно быть быстрым. Для нестабилизированных сталей с содержанием углерода более 0,03 % применяют охлаждение в воде. Стали с меньшим содержанием углерода и при небольшом сечении изделия охлаждают на воздухе.
Стабилизирующий отжиг аустенитных хромоникелевых сталей
В нестабилизированных сталях отжиг проводят в интервале температур между температурой нагрева под закалку и максимальной температуры проявления межкристаллитной коррозии. Величина этого интервала в первую очередь зависит от содержания хрома в стали и увеличивается с повышением его концентрации.
В стабилизированных сталях отжиг проводят для перевода углерода из карбидов хрома в специальные карбиды титана и ниобия. При этом освобождающийся хром идет на повышение коррозионной стойкости стали. Температура отжига обычно составляет 850-950 ºС.
Стойкость аустенитных хромоникелевых сталей к кислотам
Способность к пассивации обеспечивает хромоникелевым аустенитным сталям достаточно высокую стойкость в азотной кислоте. Стали 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Б и 02Х18Н11 имеют первый балл стойкости:
- в 65 %-ной азотной кислоте при температуре до 85 ºС;
- в 80 %-ной азотной кислоте при температуре до 65 ºС;
- 100 %-ной серной кислоте при температуре до 65 ºС;
- в смесях азотной и серной кислот: (25 % + 70 %) и 10 % + 60 %) при температуре до 70 ºС;
- в 40 %-ной фосфорной кислоте при 100 ºС.
Аустенитные хромоникелевые стали имеют также высокую стойкость к растворах органических кислот — уксусной, лимонной и муравьиной, а также в щелочах КОН и NaOH.
Источник: Ульянин Е.А. Коррозионностойкие стали сплавы, 1991.
steel-guide.ru
Что такое благородная сталь или нержавеющая сталь
- Главная
- Абразивы
- Области применения абразивов Klingspor
- Что такое благородная сталь?
Введение
Под понятием нержавеющей стали обычно подразумевают « нержавеющую сталь». Однако, что действительно скрывается под понятием «нержавеющей стали» и каковы типичные области применения нержавеющей нержавеющей стали?
Что такое нержавеющая сталь?
Термином нержавеющая сталь определены все виды стали, сплавленные по специальной технологии, с высокой степенью чистоты, которая равномерно реагирует на предусмотренную термическую обработку. Из этого определения вытекает, что нержавеющая сталь это необязательно только легированная и высоколегированная сталь. В наших рассуждениях займёмся высоколегированной нержавеющей сталью с содержанием хрома не меньше чем 10,5%.
Подразделение высоколегированной нержавеющей стали
Высоколегированную нержавеющую сталь можно подразделить на основании её структуры на следующие группы:
- ферритная нержавеющая сталь
- мартенситная нержавеющая сталь
- аустенитная нержавеющая сталь
- ферритно-аустенитная нержавеющая сталь (сталь Duplex)
Ферритная нержавеющая сталь
Ферритная нержавеющая сталь разделяется в свою очередь на две группы:
- с содержанием хрома с около 11% по 13%
- с содержанием хрома (Cr) с около 17%
Хромовую сталь с содержанием 10,5 по 13% хрома в связи с небольшим содержанием хрома называют только сталью «с повышенной стойкостью к коррозии». Она применяется там, где на первом плане находятся прочность, безопасность и необходимость небольшого ухода, а также нет специальных требований относительно вида. Такой областью применения является например изготовление контейнеров, вагонов и транспортных средств.
Мартенситная нержавеющая сталь
Мартенситная нержавеющая сталь с содержанием хрома с 12% по 18% а также угля свыше 0,1% в температурах свыше 950-1050ºС становится аустенитной. Быстрое переохлаждение (закалка) ведёт к образованию мартенситной структуры. Эта структура имеет, главным образом в облагороженном состоянии, высокую прочность, которая растёт вместе с ростом содержания угля. Эта сталь применяется, например, в производстве лезвий для бритья, ножей и ножниц. Условием достаточной стойкости к коррозии является соответствующее выполнение поверхности, какое можно получить, например, в процессе шлифования.
Аустенитная нержавеющая сталь
Аустенитная нержавеющая сталь, называемая также хромоникелевой, с содержанием никеля свыше 8% это выгодная комбинация по отношению к свойствам обработки, стойкости к коррозии, а также механическим свойствам. Поэтому аустенитная сталь применяется в тех областях, в которых выступают агрессивные коммуникации. Например, в соприкосновении с морской водой, содержащей хлориды, в химической и пищевой промышленностях.
Аустенитно-ферритная нержавеющая сталь
Аустенитно-ферритную нержавеющую сталь называют часто, в связи с двумя элементами её структуры, сталью Duplex. Высокая гибкость с одновременным повышением стойкости к коррозии позволяют применять эту сталь главным образом в области техники off-shore.
abraziv.ru
