Молибден в нержавеющих сталях
Обновлено: 30.04.2024
Физические и химические свойства нержавеющих металлов
Красноломкость — это сопротивляемость металла к трещинам при горячей обработке давлением (штамповка, ковка, прокатка) в диапазоне температур красного или жёлтого каления (850-1150°C).
Хладноломкость — свойство металла трескаться или ломаться при холодной механической обработке.
Нержавеющие сплавы делятся на три группы:
1. Коррозионностойкая сталь — от неё требуется устойчивость к коррозии в простых промышленных и бытовых условиях (из неё можно делать детали для нефтегазовой, легкой, машиностроительной промышленности, бытовую нержавеющую посуду, хирургические инструменты).
2. Жаростойкая сталь — от неё требуется жаростойкость, то есть устойчивость к ржавению при высокой температуре в очень агрессивных средах, например, на химических производствах.
3. Жаропрочная сталь — от неё требуется жаропрочность, то есть повышенная механическая прочность при высокой температуре.
По химическому составу нержавеющие сплавы делятся на три вида:
1. Хромистые
Мартенситные;
Полуферритные (мартенситно-ферритные);
Ферритные.
2. Хромоникелевые
Аустенитные;
Аустенитно-ферритные;
Аустенитно-мартенситные;
Аустенитно-карбидные.
3. Хромомарганцево-никелевые
Стали марки AISI-304 -321 -316L причисляют к хромоникелевым сталям, аустенитному классу высоколегированных сталей, образующих при кристаллизации преимущественно однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической (ГЦК) решеткой, которая сохраняет форму при охлаждении материала до криогенных температур. Содержание другой фазы — высоколегированного феррита (δ-Fe с объёмно-центрированной кристаллической (ОЦК) решеткой) изменяется от 0 до 10%.
Это позволяет применять их в качестве коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных криогенных конструкционных материалов в химических, теплоэнергетических и атомных установках, где они одновременно подвергаются воздействию напряжений, высоких температур и агрессивных сред.
Маркировка нержавеющих сплавов по AISI включают в себя 3 цифры и следующие за ними одну или две буквы. Первая цифра маркировки определяет класс стали. Обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, а ферритные и мартенситные стали начинаются с 4ХХ.
Таблица соответствия стандартов сталей
Дополнительные буквы, следующие за цифрами, используемые для маркировки нержавеющих сплавов по AISI означают:
хххL
Низкое содержание углерода 0,03%
хххS
Нормальное содержание углерода
хххF
Повышенное содержание серы и фосфора
хххH
Расширенный интервал содержания углерода
хххN
Добавлен азот
хххSe
Добавлен селен
хххB
Добавлен кремний
хххTi
Добавлен титан
хххCu
Добавлена медь
Главным преимуществом сталей аустенитного класса AISI-304 -321 -316L являются их повышенные эксплуатационные характеристики (пластичность, прочность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и отличная технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие сплавы широко используются в качестве конструкционного материала в разных отраслях машиностроения.
Продукция из аустенитных нержавеющих сплавов при нормальных условиях — не магнитятся, но после холодного деформирования (любой механической обработки) могут получить небольшие магнитные признаки (часть аустенита превращается в феррит).
Чем отличаются между собой сплавы AISI
AISI-304
Аустенитная, с малым содержанием углерода в составе. Модификация стали AISI-304 имеет большую сферу применения и высокий спрос у потребителей, потому что является универсальным сплавом. AISI-304 имеет лучшие (относительно других марок) характеристики свариваемости, сопротивлению ржавчине и окислению. Сорт этой марки обладает превосходными низкотемпературными параметрами и одновременно рекомендована к применению при высоких температурах. Среди множества других сплавов ее также выделяют механические характеристики, химический состав и относительно невысокая стоимость. AISI 304 имеет высокую пластичностью для таких операций механической обработки как прокат, волочение.
AISI-316L
Сплав аналогичен AISI-304 с очень низким содержанием углерода и добавлением молибдена около 2,5%. Сталь AISI-316L представляет собой улучшенный вариант версии AISI-304, который дополнительно обогащен молибденом. Плюс в этой стали более высокое содержание никеля. Эта версия стали имеет на много большую устойчивость к сопротивлению коррозии в агрессивных средах. В условиях паров уксусной кислоты, едкого хлора или морской воды содержание молибдена позволяет стали быть устойчивой к различным видам коррозии, среди которых можно назвать, в том числе, питтинговую (точечную) и щелевую. Более низкая общая коррозионная устойчивость в относительно мало агрессивных средах позволяет показывать прекрасную сопротивляемость коррозии в загрязненном воздухе и в приморской зоне.
AISI-321
Хромоникелевая сталь с примесью титана (Ti). Состав стали AISI-321 обладает высокими характеристиками сопротивления коррозии и высоким температурам, однако при этом она менее устойчива к воздействию серосодержащих сред. Эту сталь рекомендуется применять при температурах от 600°С до 800°С. Стоит отметить, что срок ее службы может быть очень длительным. Сталь AISI321 не подвержена межкристаллитной коррозии, поскольку в ее составе есть титан, применяемый для придания сплавам высокой твердости. Отдельное внимание стоит обратить на то, что в сваренном состоянии сталь AISI-321 не должна применяться в чрезмерно кислых агрессивных средах. Сплав более устойчив к механическому воздействию в отличии от AISI-304 -316L.
Применение сталей AISI
AISI-304
Это самая распространенная в использовании сталь. Она обладает высокой пластичностью, что позволяет широко применять AISI-304 в штампованных изделиях с большим уровнем вытяжки и сложным рельефом, например при производстве моек, раковин и тому подобных элементов быта. Благодаря малому содержанию углерода сталь AISI-304 обладает высокими сварочными свойствами.
Пищевая промышленность: производство различных емкостей, передающих устройств. Изготовление дымоходов, систем вентиляции и дымоудаления. Пищевые производства: молочные и пивоваренные, применяется сталь AISI-304 в качестве главного материала для производства оборудования, инструмента и приборов.
Вторыми по важности отраслями промышленности, которые не могут обойтись без стали AISI-304, можно назвать медицинскую и фармацевтическую. В этих отраслях AISI-304 применяют при изготовлении фармакологического и медицинского оборудования и инструментов, медицинской мебели и имплантатов.
Значительный объем потребления стали AISI-304 приходится на химическую и нефтехимическую отрасль. Благодаря высокой сопротивляемости агрессивным средам трубы из AISI-304 в этих областях используются повсеместно. Также, в нефтегазовой сфере большой объем потребления приходится на изготовление скважинных фильтров, плоских щелевых сит и решеток, которые производятся из профилированной нержавеющей проволоки.
AISI-316L
Из-за своего высокого сопротивления коррозии и окислению, хороших механических свойств, AISI-316 используется во многих секторах промышленности. Некоторые из них включают: баки и судна для хранения коррозионных жидкостей, специализированное промышленное оборудование в химическом, бумажно-целлюлозном, продовольственном, горнодобывающем, фармацевтическом и нефтехимическом секторах экономики, архитектурные конструкционные элементы, находящиеся в коррозионных средах.
AISI-321
Нержавеющая сталь AISI-321 используется во многих областях производства.
Машиностроение и металлообработка: для производства деталей механизмов и машин.
Пищевая и химическая промышленность: для производства емкостей цистерн и трубопроводов (труб и трубопроводной арматуры), контактирующих с кислыми и щелочными средами, в том числе, с продуктами питания.
Изготовление оборудования, работающего в диапазоне высоких температур: теплообменников, печной арматуры, корпусов тепловых и паровых котлов.
Нефтегазовая промышленность: для производства емкостей и цистерн высокой прочности, предназначенных для хранения веществ (сжатых и сжиженных газов) под давлением.
Установка сварных конструкций (опор, колонн, балок), взаимодействующих с агрессивными средами.
Значение химических элементов, присутствующих в нержавеющих сталях AISI
С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита — очень твердой и хрупкой фазы. Твердость цементита превышает твердость феррита примерно в 10 раз, поэтому прочность и твердость стали растут с повышением содержания углерода, а пластичность и вязкость, наоборот снижаются.
Наличие в составе кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на параметры стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, присутствие кремния не должно превышать 0,12-0,25%.
Марганец добавляют в стали как технологическую добавку для увеличения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь значительного влияния на свойства стали не имеет.
Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости, снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.
Вредная примесь. Повышение содержания серы значительно снижает механические и физико-химические характеристики сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.
Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250°С.
Основной легирующий элемент, обеспечивающий коррозионную стойкость стали в любых средах, в том числе окислительных. Хром образует на своей поверхности защитную оксидную пленку и благодаря этому приобретает повышенную химическую устойчивость. При добавлении хрома в сталь с концентрацией не менее 11,7 % он прочно соединяется с железом и придает ему антикоррозионные свойства, причем эти свойства увеличиваются пропорционально содержанию хрома.
В сталях является элементом, способствующим образованию и сохранению аустенита. Никель повышает прочность сталей. В комбинации с хромом и молибденом никель еще больше повышает способность сталей к термическому упрочнению, способствует повышению вязкости и усталостной прочности сталей. Растворяясь в феррите, никель повышает его вязкость. Никель увеличивает сопротивление коррозии хромоникелевых аустенитных сталей в неокисляющих кислотных растворах.
Молибден повышает коррозионную стойкость сталей и поэтому широко применяется в высоколегированных ферритных нержавеющих сталях и в хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталях. Высокое содержание молибдена снижает склонность нержавеющей стали к точечной (питтинговой) коррозии. Молибден оказывает очень сильное упрочнение твердого раствора аустенитных сталей, которые применяются при повышенных температурах.
Титан повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Таблица химических параметров сплавов
| Марка стали AISI | C | Si | Mn | P | S | N | Cr | Mo | Ni | Ti | |||||||||
| 304 | 17,00-19,50 | 8,00-10,50 | |||||||||||||||||
| 316 L | 16,50-18,50 | 2,00-2,50 | 10,00-13,00 | ||||||||||||||||
| 321 | 17,00-19,00 | 9,00-12,00 | |||||||||||||||||
Физические характеристики сталей AISI
Свариваемость нержавеющих сплавов
AISI-430 сложная в сварке марка так как относится к ферритным сплавам и не содержит никеля, точнее швы получаются хрупкими.
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.
Варить марку AISI-430 и ей подобные, надо с высоколегированной присадочной проволокой и будет прочно, главное долго не перегревать.
Марки AISI-304/316/321 являются аустенитными поэтому шов получается намного прочнее.
Химические и физические различия нержавеющих сплавов FAQ
Какие нержавеющие сплавы лучше сопротивляются коррозии?
Было обнаружено, что сплавы, имеющие высокую концентрацию азота (N), хрома (Cr) и молибдена (Mo), демонстрируют высокую устойчивость к точечной коррозии.
Числовой эквивалент стойкости к точечной коррозии (RREN). Чем выше значение показателя PREN, тем выше устойчивость к точечной коррозии.
AISI-904L - 36
AISI-316 - 26
AISI-304 - 19
AISI-430 - 16
Что такое красноломкость?
Что такое хладноломкость?
Какая нержавеющая сталь легче поддаётся сварке?
Аустенитные сплавы варятся легче и шов прочнее AISI-304/316/321. Ферритный сплав AISI-430 сложнее сваривается и требуется соблюдение технологии сварки - варить нужно с высоколегированной присадочной проволокой и долго не перегревать.
Что означают дополнительные буквы следующие за цифрами в маркировке AISI?
хххL - Низкое содержание углерода 0,03%;
хххS - Нормальное содержание углерода хххLN - Низкое содержание углерода хххF - Повышенное содержание серы и фосфора;
хххH - Расширенный интервал содержания углерода;
хххN - Добавлен азот;
хххSe - Добавлен селен;
хххB - Добавлен кремний;
хххTi - Добавлен титан;
хххCu - Добавлена медь.
Молибден в нержавеющих сталях
Нержавеющая сталь
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, Фосфор и другие легирующие элементы определяющие свойства стали.
Основные элементы нержавеющих сталей можно разделить на ферритизирующие и аустенизирующие. Каждый из элементов способствует образованию той или иной структуры:
• Ферритизирующие элементы – это Cr (хром), Si (кремний), Mo (молибден), W (вольфрам), Ti (титан), Nb (ниобий)
• Аустенизирующие элементы – это C (углерод), Ni (никель), Mn (марганец), N (азот), Cu (медь)
Традиционные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10), и ферритные стали, такие как AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17), довольно просты в изготовлении и легко обрабатываются. Как следует из их названий, они состоят преимущественно из одной фазы — аустенита или феррита.
Хотя эти типы имеют обширную сферу применения, у обоих этих типов есть свои технические недостатки:
• У аустенитных — низкая прочность (условный предел текучести 0,2% в состоянии после аустенизации 200 МПа), низкое сопротивление коррозионному растрескиванию.
• У ферритных — низкая прочность (немного выше, чем у аустенитных: условный предел текучести 0,2% составляет 250 МПа), плохая свариваемость при больших толщинах, низкотемпературная хрупкость.
Основная идея дуплексных сталей заключается в подборе такого химического состава, при котором будет образовываться примерно одинаковое количество феррита и аустенита. Такой фазовый состав обеспечивает следующие преимущества:
• Высокая прочность, позволяющая сократить вес изделий
• Высокая коррозионная стойкость, особенно к коррозионному растрескиванию
В стали AISI 430 преобладают ферритизирующие элементы, поэтому ее структура ферритная. Сталь AISI 304 имеет аустенитную структуру в основном за счет содержания около 8% никеля. Для получения дуплексной структуры с содержанием каждой фазы около 50% необходим баланс аустенизирующих и ферритизирующих элементов, соответственно, содержание никеля в дуплексных сталях в будет ниже, чем в аустенитных.
Из-за многообразия дуплексных сталей ее коррозионную стойкость, обычно, приводят в сравнении с аустенитными и ферритными марками. Постоянно появляются новые марки этих сталей так как каждый производитель продвигает свою дуплексную марку. Например, для экономии, в некоторых из недавно разработанных марок для значительного снижения содержания никеля используется сочетание азота и марганца. Единой меры коррозионной стойкости пока не существует. Однако, для классификации марок сталей удобно пользоваться числовым эквивалентом стойкости к питтинговой коррозии (PREN), который рассчитывается как PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N. Например, AISI 304 имеет PREN = 19, AISI 316 PREN = 24, AISI 316L PREN = 26, а дуплексная нержавейка марки EN 1.4507 (2507) PREN = 43.
Несмотря на весь этот интерес, доля дуплексных сталей на мировом рынке составляет, по самым оптимистичным оценкам, от 1 до 3% в основном из-за того, что процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей и относительно аустенитной она обходится на 15-20% дороже. Подробнее о дуплексной нержавеющей стали здесь.
В такелажной и крепежной практике дуплексная нержавеющая сталь используется, в основном, для производства более прочных и обладающих повышенной коррозионной стойкостью нержавеющих цепей.
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. Вот один из профессиональных примеров проверки химического состава посуды. 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 - A1
DIN 125 1.4541 = Шайба плоская DIN 125 материал X 6 CrNiTi 18 10 - AISI 321 - A3
DIN 2093 1.4310 = Диск пружинный тарельчатый X 12 CrNi 17 7 - AISI 301
DIN 127 1.4571 = Шайба гровер пружинная X 6 CrNiMoTi 17 12 2 - AISI 316Ti - A5
DIN 471 1.4122 = Кольцо стопорное наружное X 39 CrMo 17 1
DIN 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 304
DIN 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.
Нержавеющие стали AISI-304 -321 -316L: технический обзор
Красноломкость - свойство металлов давать трещины при горячей обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) в области температур красного или жёлтого каления (850-1150°C).
Хладноломкость - склонность металла растрескиваться и ломаться при холодной механической обработке.
Определение нержавеющей стали
Нержавеющая сталь (коррозионностойкие стали) - легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах.
Классификация
Нержавеющие стали делят на 3 группы:
1. Коррозионностойкие стали - от них требуется стойкость к коррозии в несложных промышленных и бытовых условиях (из них можно изготавливать детали оборудования для нефтегазовой, легкой, машиностроительной промышленности, хирургические инструменты, бытовую нержавеющую посуду и тару).
2. Жаростойкие стали - от них требуется жаростойкость, то есть стойкость к коррозии при высоких температурах в сильно агрессивных средах, например, на химических предприятиях.
3. Жаропрочные стали - от них требуется жаропрочность, то есть хорошая механическая прочность при высоких температурах.
По химическому составу нержавеющие стали делятся на 3 группы:
1. Хромистые
- Мартенситные;
- Полуферритные (мартенисто-ферритные);
- Ферритные.
- Аустенитные;
- Аустенитно-ферритные;
- Аустенитно-мартенситные;
- Аустенитно-карбидные.
Стали марки AISI-304 -321 -316L относятся к хромоникелевым сталям, аустенитному классу высоколегированных сталей, образующих при кристаллизации преимущественно однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической (ГЦК) решеткой, которая сохраняет форму при охлаждении материала до криогенных температур. Содержание другой фазы - высоколегированного феррита (δ-Fe с объёмно-центрированной кристаллической (ОЦК) решеткой) изменяется от 0 до 10%.
Это позволяет использовать аустенитные стали в качестве коррозионностойких, жаропрочных, жаростойких, криогенных конструкционных материалов в химических, теплоэнергетических и атомных установках, где они подвергаются совместному сочетанию воздействия напряжений, высоких температур и агрессивных сред.
Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включают в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так, обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенситные стали определяются по классу 4ХХ.
Дополнительные буквы, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:
Низкое содержание углерода
Нормальное содержание углерода
Повышенное содержание серы и фосфора
Расширенный интервал содержания углерода
Основным преимуществом сталей аустенитного класса AISI-304 -321 -316L являются их высокие эксплуатационные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения.
Теоретически изделия из аустенитных нержавеющих сталей при нормальных условиях - немагнитные, но после холодного деформирования (любой механической обработки) могут проявлять некоторые магнитные свойства (часть аустенита превращается в феррит).
Таблица стандартов
Различия сталей AISI
AISI-304
Аустенитная, с низким содержанием углерода. Модификация стали AISI-304 имеет широкую сферу применения и большой спрос у потребителей, поскольку является универсальным продуктом. AISI-304 обладает лучшими (относительно других марок) показателями по свариваемости, сопротивлению коррозии и окислению. Сталь этой марки обладает отличными низкотемпературными свойствами и одновременно рекомендована к использованию при высоких температурах. Среди множества других сплавов ее также выделяют механические свойства, химический состав и относительно невысокая стоимость. AISI 304 обладает высокой пластичностью для таких операций механической обработки как прокат, волочение.
AISI-316L
Сталь аналогичная AISI-304 с очень низким содержанием углерода и добавлением молибдена около 2,5%. Стальной сплав AISI-316L представляет собой оптимизированный вариант версии AISI-304, который дополнительно обогащен молибденом. Для этого сплава характерно более высокое содержание никеля. Данная версия стали имеет в разы большую способность к сопротивлению коррозии в агрессивных средах. В условиях паров уксусной кислоты, едкого хлора или морской воды добавление молибдена позволяет стали приобрести устойчивость к различным видам коррозии, среди которых можно назвать, в том числе, питтинговую (точечную) и щелевую. Более низкая общая коррозионная устойчивость в относительно малоагрессивных средах позволяет показывать прекрасное сопротивление коррозии в загрязненном воздухе и в приморской зоне.
AISI-321
Хромоникелевая сталь с добавкой титана (Ti). Модификация стали AISI-321 обладает отличными характеристиками устойчивости к коррозии и высоким температурам, однако при этом она недостаточно сопротивляется воздействию серосодержащих сред. Данную сталь рекомендуется использовать при температурах от 600°С до 800°С. Стоит отметить, что срок ее службы может быть очень длительным. Сталь AISI321 не подвержена межкристаллитной коррозии, поскольку в ее составе есть титан, применяемый для придания сплавам высокой твердости. Особое внимание стоит обратить на то, что в сваренном состоянии сталь AISI-321 не должна применяться в чрезмерно кислых агрессивных средах. Сталь более устойчива к механическому воздействию в отличии от AISI-304 -316L.
Это наиболее распространенная в применении сталь. Она обладает высокой пластичностью, что позволяет широко использовать AISI-304 в штампованных изделиях с высоким уровнем вытяжки и сложным рельефом, например при изготовлении моек, раковин и тому подобных предметов быта. Благодаря низкому содержанию углерода сталь AISI-304 обладает улучшенными сварочными характеристиками.
Пищевая промышленность: изготовление различных емкостей, передающих устройств. Изготовление дымоходов, систем дымоудаления и вентиляции. Практически во всех молочных и пивоваренных производствах используется сталь AISI-304 в качестве основного материала для изготовления оборудования, инструмента и приборов.
Вторыми по значимости отраслями промышленности, которые без преувеличения не могут обойтись без стали AISI-304, можно назвать фармацевтическую и медицинскую. В этих отраслях AISI-304 применяют при производстве медицинского и фармакологического оборудования и инструмента, имплантатов и медицинской мебели.
Самый большой объем потребления стали AISI-304 приходится на нефтехимические и химические производства. Благодаря высокой сопротивляемости агрессивным средам трубы из AISI-304 в этих отраслях применяются повсеместно. Также, в нефтегазовой сфере большой объем потребления приходится на производство скважинных фильтров, плоских щелевых решеток, плоских щелевых сит, которые изготавливаются из профилированной нержавеющей проволоки.
Из-за своего выдающегося сопротивления коррозии и окислению, выдающихся механических свойств и технологичности, AISI-316 применяется во многих секторах промышленности. Некоторые из них включают: баки и судна для хранения коррозионных жидкостей, специализированное промышленное оборудование в химическом, продовольственном, бумажно-целлюлозном, горнодобывающем, фармацевтическом и нефтехимическом секторах экономики, архитектурные конструкционные элементы, находящиеся в коррозионных средах.
Нержавеющая сталь AISI-321 применяется во многих областях производства.
Машиностроение и металлообработка: для изготовления деталей механизмов и машин.
Пищевая и химическая промышленность: для изготовления резервуаров и трубопроводов (труб и трубопроводной арматуры), контактирующих с кислыми и щелочными средами, в том числе, с продуктами питания.
Производство оборудования, работающего в диапазоне высоких температур: печной арматуры, теплообменников, корпусов тепловых и паровых котлов.
Монтаж сварных конструкций (опор, колонн, балок), взаимодействующих с агрессивными средами.
углерод
С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита - очень твердой и хрупкой фазы. Твердость цементита превышает твердость феррита примерно в 10 раз, поэтому прочность и твердость стали растут с повышением содержания углерода, а пластичность и вязкость, наоборот снижаются.
кремний
Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-0,25%.
марганец
Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияния на свойства стали не оказывает.
фосфор
Вредная примесь. Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.
Основной легирующий элемент, обеспечивающий коррозионную стойкость стали в любых средах, в том числе окислительных. Хром образует на своей поверхности защитную оксидную пленку и благодаря этому приобретает высокую химическую стойкость. При добавлении хрома в сталь с концентрацией не менее 11,7 % он прочно соединяется с железом и придает ему антикоррозионные свойства, причем эти свойства увеличиваются пропорционально содержанию хрома.
никель
В сталях является элементом, способствующим образованию и сохранению аустенита. Никель повышает упрочняемость сталей. В комбинации с хромом и молибденом никель еще больше повышает способность сталей к термическому упрочнению, способствует повышению вязкости и усталостной прочности сталей. Растворяясь в феррите, никель повышает его вязкость. Никель увеличивает сопротивление коррозии хромоникелевых аустенитных сталей в неокисляющих кислотных растворах.
молибден
титан
Нержавейка это коррозионно устойчивый тип металла — легированная сталь, стойкая к ржавению на улице и агрессивных средах, имеет термостойкие свойства. Разные виды нержавеющих сплавов содержат углерод, азот, серу, титан, алюминий, кремний, хром, никель, селен, медь, ниобий и молибден. Разные марки имеют свои особенности, в зависимости от соотношения в сплаве добавок определяют марки стали AISI, У стандарта AISI есть аналоги по химическому составу. Благодаря высокому сроку службы этого металла он широко используется в разных сферах.
Нержавейка — марки, виды, особенности
При взаимодействии кислорода с хромом получается материал, который намного прочнее обычного железа. К такому выводу пришли ученые-металлурги в начале ХХ века. С этого момента в тяжелой промышленности начали использовать сплав железной руды с хромом, чтобы снизить влияние воздуха на железо. Нержавеющая сталь до сих пор пользуется популярностью в отрасли металлургии.
Внимание!
До конца предотвратить появление ржавчины на металлических изделиях невозможно. Даже если они сделаны из нержавеющей стали, то спустя некоторое время тоже испытают влияние коррозии. Разница лишь в том, что это произойдет намного позже, чем в случае с железом.
Нержавеющую сталь часто используют на производственных предприятиях. Основные ее составляющие – хром и железная руда. В этом сплаве также присутствуют и другие компоненты. К ним относятся:
титан;
ниобий;
никель;
молибден.
Благодаря их наличию материал становится прочнее, улучшаются его технические характеристики.
Важно!
Чтобы металлические изделия дольше не подвергались воздействию коррозии, в процессе изготовления сплава к железу добавляют от 10% хрома и более.Благодаря их наличию материал становится прочнее, улучшаются его технические характеристики.
Особенности нержавеющей стали
В результате соединения железной руды с другими компонентами получается материал с повышенной устойчивостью коррозии. В целом все зависит от пропорций. Сплав выходит настолько коррозионностойким и прочным, что даже может легко выдерживать высокие температуры.
Следующее его свойство – пластичность. Благодаря ему область применения материала все больше расширяется. Если не добавлять к железу другие элементы, на нем быстро образуется ржавый налет. Но в совокупности с хромом и прочими компонентами сопротивляемость коррозии повышается.
Подобное возможно благодаря формированию на поверхности изделия тонкой пленки, не пропускающей кислород. Тогда реакции окисления не происходит, а сам материал почти не поддается деформации – на нем не остаются вмятины или трещины. Это еще одна особенность нержавеющей стали – способность восстанавливать свою форму спустя некоторое время.
Какие бывают марки нержавеющей стали
На данный момент существует свыше 250 ее видов. У них разные серии, марки и отличительные свойства. Особой популярностью пользуется сплав серии 300 и 400. Они обладают следующими особенностями:
повышенная стойкость к воздействию ржавчины;
оптимальное процентное соотношение элементов, обеспечивающее достаточную прочность защитного покрытия;
пластичность.
Их часто используют на производственных предприятиях. В ближайшем будущем соперничать с ними может только 200 серия. У нее доступная цена и хорошее качество.
Нержавеющая сталь AISI и ее отличительные черты
Особенно популярна нержавейка серии 300. Она бывает 3 видов:
полностью аустенитная;
наполовину ферритная;
аустенитно-мартенситная.
Принадлежность к каждому виду определяется его составом.
Выделяют следующие марки нержавеющей стали, которые пользуются наибольшим спросом:
Aisi 304. Ее размеры – 8Х18Х10. Используется в легкой промышленности и для сварки.
Aisi 316. Имеет габариты 10Х17Х13. Это производная от предыдущей марки с добавлением молибдена. Ее применяют в процессе строительства судов, в химической и нефтедобывающей отраслях. Легко переносит воздействие агрессивной среды.
Aisi 316Т. Размеры – 10Х17Х1 В ее составе большая массовая доля титана. Используется в пищевой индустрии, на химических заводах.
Aisi 321. Отличается средними габаритами — 12Х8Х18. В ней больше титана, чем в остальных марках. Выдерживает нагрев до 800 градусов.
Aisi 430. Ее размеры – 12Х17. Содержит много хрома. Ее можно легко согнуть, нормально выдерживает сварочные работы и резкие перепады температуры. Применяется для украшения архитектурных сооружений, на нефтегазовых предприятиях.
Aisi 201. Имеет размеры 12Х15. Никель здесь заменили на марганец с азотом. Используется в медицине, в пищевой отрасли. Из нее можно делать нержавеющие трубы, перила, заборы.Среди всего многообразия марок всегда можно найти подходящие варианты.
Современные стандарты
Каждому виду стали соответствует определенный ГОСТ. По нему можно определить качество изделия. Есть отдельные государственные стандарты для тонких и толстых листов из нержавеющей стали, труб и проволоки. Все они обладают уникальными параметрами, благодаря которым возрастает сопротивляемость коррозии.
Нержавеющая сталь может применяться там, где есть экстремальные условия. Это в первую очередь касается температурного фактора. Ввиду высокой жаропрочности реакции материала с элементами, присутствующими в окружающем пространстве, не происходит.
Где используют нержавеющую сталь
В большинстве промышленных отраслей активно используется нержавеющая сталь. Она не только прочная, но и выглядит привлекательно. Из нее делают:
декоративные элементы для архитектурных объектов – ограды, перила;
посуду и приборы для приготовления еды;
оборудование для химической индустрии.
Такие изделия легко переносят экстремальные температуры, долго не ржавеют. Поэтому их можно применять практически в любых отраслях легкой и тяжелой промышленности. Нержавеющая сталь – оптимальный вариант при выборе материала для производственных нужд.
Марки нержавеющей стали AISI, ГОСТ, SUS. Таблицы, расшифровка, сравнение
Статья поможет сделать правильный выбор марки нержавеющей стали, подобрать аналоги иностранных сплавов, сравнить химический состав и свойства по таблице и получить ответы на часто задаваемые вопросы.
Нержавеющий крепеж изготавливается из различных марок коррозионно-стойкой стали. Каждая из них обеспечивает разную степень сопротивляемости процессам коррозии, которая значительно выше, чем у обычной стали. Существует несколько стандартов на нержавеющие стали (НЖ), разработанные в России, Америке, Японии и странах Европы.
Какую сталь можно назвать нержавеющей?
Все стали имеют одинаковый базовый состав: железо и углерод. Но нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома для образования защитной пленки оксида хрома, которая предотвращает дальнейшую поверхностную коррозию и препятствует ее распространению во внутреннюю структуру металла. В зависимости от марки его количество может доходить до 24%, кроме того, в состав могут быть включены дополнительные легирующие компоненты, такие как молибден, никель, титан, алюминий, медь, азот, фосфор или селен.
Существование нескольких марок нержавеющей стали затрудняет выбор, особенно когда названия и составы двух сплавов почти одинаковы. Это относится к наиболее распространенным маркам А2 и А4, где буква «А» указывает на принадлежность нержавейки к аустенитной группе (Austenitic), из которой производится 70% всех нержавеющих изделий. Данная маркировка пришла к нам из Германии.
Нержавеющая сталь А2 или А4 – какая лучше?
Химический состав сплавов А2 и А4 практически одинаков (18% хрома, 8% никеля, 0,08% углерода), за исключением одного легирующего компонента – молибдена, который добавлен в сталь А4 в количестве 2-3%. Что это дает? – Это повышает способность противостоять коррозии при воздействии химикатов, кислот, хлора, солевых растворов. Таким образом, крепеж из стали А4 лучше подходит для экстремальных условий окружающей среды, таких как плавательные бассейны, прибрежная зона, химические производства и т. д.
Нержавейка А2 и 304 / А4 и 316 – это одно и тоже?
Каждая марка имеет приближенные аналоги в различных системах классификаций:
- A2 по химическому составу идентична 304 (AISI), 1.4301 (DIN, EN), 12Х18Н10 (ГОСТ).
- A4 по химическому составу идентична 316 (AISI), 1.4401 (DIN, EN), 03Х17Н14М2 (ГОСТ).
Европейские производители часто используют и другую маркировку стали 304 (А2) – 18/8 или 18/10. Цифры обозначают процентное содержание хрома и никеля в составе, что является более понятным для рядового покупателя. Маркировка 316 (А4) выглядит так: 18/8/3, где 3 – легирующая добавка молибдена.
Что означает буква L в 304L, 316L?
L означает «низкоуглеродистый». Это вариант нержавеющей стали, содержащий меньше углерода. Сплав состоит из 0,02% углерода вместо 0,05%. Это не влияет на качество стали, но повышает ее стойкость при горячей сварке в среде TIG или MIG. Низкое содержание углерода в сплавах 304L, 316L помогает свести к минимуму/устранить выделение карбида в процессе сварки. Это позволяет использовать нержавеющую сталь 304L в состоянии «после сварки» даже в агрессивных средах.
Магнитная и немагнитная нержавейка
Нержавеющие стали, проявляющие магнитные свойства в любой состоянии:
- Ферритные – марки 409, 430 и 439.
- Мартенситные – марки 410, 420, 440.
Группа нержавеющих сталей, которые НЕ являются магнитными в необработанном, отожженном состоянии, но изготовленные из них крепежные изделия методом холодной штамповки могут стать слегка магнитными:
Фактически весь нержавеющий крепеж, поступающий из Китая и других стран, в той или иной степени является магнитным. Изделия из нержавейки 304 (A2) более магнитны, чем из 316 (A4). Холодное штампование и нарезание резьбы приводят к тому, что болты из нержавеющей стали становятся слабомагнитными, некоторые – в большей степени, некоторые – в меньшей, в зависимости от размера детали и скорости процесса обработки.
Какая нержавеющая сталь пищевая?
Пищевая нержавеющая сталь – это сталь, которая отвечает всем критериям, чтобы считаться термостойкой и безопасной для приготовления, приёма и хранения пищевых продуктов. Наиболее распространенной пищевой нержавейкой является тип А2 и ее эквиваленты AISI 304, 18/8 и 18/10.
Что означает маркировка А2-70, А2-80?
Крепеж, соответствующий маркировке A2-70 и А2-80, представляет собой холодно-обработанную деталь из нержавеющей стали А2 (AISI 304) с минимальной прочностью на разрыв 700 Н/мм² и 800 Н/мм² соответственно. Эта марка устойчива в широком диапазоне атмосферных сред и пресной воде. Аустенитная структура придает превосходную прочность и износостойкость даже при криогенных температурах.
Какой болт прочнее: нержавеющий или стальной класса 8.8, 10.9?
Прочность болта измеряется в МПа или Н/мм² и равно временному сопротивлению на разрыв, выше которого происходит его разрушение. Болт из нержавеющей стали класса прочности 80 имеет одинаковую прочность с болтом класса 8.8 из углеродистой стали, а именно 800 Н/мм². Высокопрочные болты 10.9 отличаются большей прочностью, равной 1000 Н/мм².
Примечание: при равных значениях прочности на растяжение, нержавеющие болты имеют меньший предел текучести, а это значит, что уже при меньших нагрузках с ними может произойти пластическая деформация.
Сталь А1 – это нержавейка?
Нержавеющая сталь А1 (она же 303, 1.4305) является самой легкообрабатываемой из всех аустенитных марок, что обусловлено увеличенным содержанием серы в составе. Однако добавление серы снижает коррозионную стойкость сплава до уровня ниже, чем у А2, и приводит к небольшому снижению ударной вязкости.
Марка А1 используется в тех областях, где требуется высокоточная механическая обработка деталей, поэтому она является наиболее подходящей для изготовления штифтов DIN 1471, DIN 1472, DIN 1473 со строгими допусками или, например, пломбировочных винтов DIN 404 с отверстиями в головке, которые можно получить только путем высверливания.
Чем отличаются марки AISI304 и SUS304?
Ничем! Основное различие между этими двумя сплавами заключается не в каких-либо физических свойствах или характеристиках, а в том, как они упоминаются в американских и японских источниках. Это близкие аналоги наиболее универсальной и широко используемой нержавеющей стали А2.
- AISI304 – американский институт чугуна и стали
- SUS304 – японский стандарт JIS
Все нержавеющие стали можно разделить на три группы:
Элементы, не указанные в таблице, не могут быть добавлены без согласования с заказчиком, за исключением элементов, предназначенных для завершения плавления. Должны быть предприняты все меры чтобы исключающий попадание таких элементов из отходов и сырья, которые могут изменить механические свойства или применяемость стали.
a Приведены максимальные значения, если не указано иное.
i Молибден может присутствовать по решению изготовителя стали. В случае если содержание молибдена влияет на условия применения стали, его содержание должно быть согласовано между изготовителем и потребителем стали.
k Если содержание хрома менее 17 %, содержание никеля должно быть не менее 12 %.
l Для аустенитных сталей с минимальным содержанием углерода 0,03 % содержание азота не должно превышать 0,22 %.
В таблице приведены лишь самые распространенные сплавы, используемые для изготовления крепежных изделий, такелажа, цепей, тросов, фурнитуры, замков-защелок, которые можно купить в нашем магазине.
Читайте также: