Влияние титана на сталь 12х18н10т
Обновлено: 04.05.2024
12Х18Н10Т
используется для производства деталей, которые работают при температурах до +600˚С. Применяется сталь при изготовлении изделий, которые можно эксплуатировать в условиях разбавленных кислот, средне агрессивных щелочных и солевых растворов – например, резервуаров и сварных агрегатов. Этому способствуют характеристики 12х18н10т.
Маркировка стали 12Х18Н10Т
12х18н10т расшифровка
: «12» – 0,12% углерода, «Х18» – 18% хрома, «Н10» —никеля – 10%, «Т» — титан. Отсутствие цифры при титане означает его содержание не превышает 1,0%−1,5%.
Сталь 12Х18Н10Т – сфера применения
Хромоникелевые нержавеющие стали применяют для сварных конструкций в криогенной технике при низких температурах, порядка -269 0 С, для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, а также для паронагревателей, водонагревателей и трубопроводов высокого давления с предельной температурой применения до 600 0 С, для деталей печной аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Наибольшая температура применения жаростойких изделий из подобных сталей в промежутке времени до 10000 часов составляет 800 0 С, при температуре 850 0 С начинается процесс интенсивного окалинообразования. При непрерывной рабочей нагрузке сталь 12Х18Н10Т сохраняет антиокислительные свойства на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температурах до 900 0 С , а в условиях теплосмен до 800 0 С. Коррозионно-стойкая сталь марки 12Х18Н10Т широко применяется для изготовления сварной аппаратуры в разнообразных отраслях промышленности, а также металлоконструкций, работающих в контакте с агрессивными средами – азотной кислотой и другими окислительными средами, определёнными органическими кислотами небольшой концентрации, органическими растворителями и тп. Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т применяется для сварных изделий, работающих в более агрессивных средах, нежели сталь 12Х18Н10Т и обладает высокой степенью сопротивляемости межкристаллитной коррозии.
В результате, уникальное сочетание свойств и характеристик прочности, позволил нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т найти широчайшее применение в большинстве отраслей промышленности, изделия из стали этой марки имеют высокие характеристики в течение длительного срока службы.
Химический состав в % стали 12Х18Н10Т
Химический состав 12Х18Н10Т регламентирует ГОСТ 5632-72
- Достаточно большой процент хрома (17%–19%).
- Легирующая добавка никеля (9%–11%).
- Углерод в сплаве – небольшая концентрация (0,1 %).
- Легирующий элемент – титан.
- Кремний (0,8 %).
Влияние химсостава на свойства стали 12Х18Н10Т
Основные добавки сложнолегированной стали значительно влияют на ее свойства:
- Хром повышает антикоррозийные качества.
- Благодаря введению никеля, сталь входит в разряд аустенитов, и сочетает все технологические и эксплуатационные свойства нержавеющих сталей.
- Введение в сплав алюминия, титана и кремния придает 12Х18Н10Т качества ферритной стали.
- Титан создает карбидообразующий эффект, и предотвращает риск межкристаллитной коррозии.
- Марганец позволяет изготавливать сталь с мелкозернистой структурой.
- Кремний увеличивает плотность и улучшает степень текучести. В то же время он снижает уровень пластичности, что усложняет прокатку холодным способом.
- Содержание фосфора не должно превышать 0,035 %, так как он провоцирует снижение механических свойств, что осложняет использование стали в криогенной области.
Сталь 12Х18Н10Т – влияние легирующих элементов на механические свойства
Остановимся подробнее на особенностях влияния легирующих элементов на структуру нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Хром, процентное содержание которого в 12Х18Н10Т составляет от 17- до 19%, является главным элементом, обеспечивающим способность металла к пассивации и обуславливающим высокие антикоррозийные свойства стали марки 12Х18Н10Т. Легирование никелем определяет сталь в аустенитный класс, что позволяет сочетать большую технологичность нержавеющей стали с отличным комплексом эксплуатационных характеристик. При содержании 0,1% углерода, 12Х18Н10Т при температуре свыше 900 0 С имеет полностью аустенитную структуру, это обусловлено сильным аустенитообразующим влиянием C (углерода). Соответствие концентраций Cr и Ni специфически сказывается на стабильности аустенита при понижении температуры обработки на твердый раствор (1050 0 С-1100 0 С). Помимо влияния основных элементов, также немаловажно принимать во внимание присутствие в нержавеющей стали Кремния(Si), титана(Ti) и алюминия(Al), благоприятствующих образованию феррита.
Механические свойства материала 12Х18Н10Т
Механические свойства стали при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см2 |
| 20 | 225 — 315 | 550 — 650 | 46 — 74 | 66 — 80 | 215 — 372 |
| 500 | 135 — 205 | 390 — 440 | 30 — 42 | 60 — 70 | 196 — 353 |
| 550 | 135 — 205 | 380 — 450 | 31 — 41 | 61 — 68 | 215 — 353 |
| 600 | 120 — 205 | 340 — 410 | 28 — 38 | 51 — 74 | 196 — 358 |
| 650 | 120 — 195 | 270 — 390 | 27 — 37 | 52 — 73 | 245 — 353 |
| 700 | 120 — 195 | 265 — 360 | 20 — 38 | 40 — 70 | 255 — 353 |
Ударная вязкость из стали, KCU, Дж/см2
| Термообработка | Т= +20 °С | Т= -40 °С | Т= -75 °С |
| Полоса 8х40 мм в состоянии покоя | 286 | 303 | 319 |
Чувствительность стали к охрупчиванию при старении
| Время, часы | Температура, °С | Ударная вязкость, KCU, Дж/см2 |
| Исходное состояние | — | 274 |
| 5000 | 600 | 186 — 206 |
| 5000 | 650 | 176 — 196 |
Жаростойкость стали
| Среда | Температура, ºС | Группа стойкости или балл |
| Воздух | 650 | 2 — 3 |
| Воздух | 750 | 4 — 5 |
Основные характеристики стали 12Х18Н10Т
является высокоуглеродистой стойкой к коррозии, немагнитной, титаносодержащей сталью. Группа аустенитов. Относится к сложнолегированным сплавам. За счет наличия в составе сплава хрома и никеля, эту сталь еще называют стабилизированной хромоникелевой сталью. На сегодняшний день она представляет собой самую используемую и распространенную сталь из всех марок нержавеющих сталей. Главные достоинства стали
12Х18Н10Т
– высокая прочность, твердость, ударная вязкость и пластичность. Характеризуется прекрасной свариваемостью, гигиеничностью. Из преимуществ – жаростойкость и жаропрочность, криогенные качества – пределы температурных возможностей для эксплуатации (без потери свойств), огромны,
от -196˚С до +600˚С
.
Сталь 12Х18Н10Т легирующие элементы
Сталь марки 12х18н10т – нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса. Хим. состав марки утверждён ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Основные преимущества 12х18н10т: большая пластичность и ударная вязкость. Наилучшей термической обработкой для сталей этого класса является закалка с температурой 1050 0 С-1080 0 С в воде, после процесса закалки мех. свойства стали отличаются высокой вязкостью и пластичностью, но низкими прочностью и твёрдостью. Стали аустенитного класса используют как жаропрочные при температурах до 600 0 С Главными легирующими элементами являются Хром и Никель. Однофазные стали имеют устойчивую структуру однородного аустенита с небольшим содержанием карбидов Tитана (для избежания межкристаллитной коррозии. Подобная структура образуется после процесса закалки с температур 1050 0 С-1080 0 С). Аустенитные и и аустенитно-ферритовые стали обладают относительно небольшим уровнем прочности (700-850МПа).
Физические свойства
| Температура, °С | Модуль упругости, E 105,МПа | Коэффициент линейного расширения, a 10 6, 1/°С | Коэффициент теплопроводности, l, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10 9, Ом·м |
| 20 | 1,98 | — | 15 | — | 725 |
| 100 | 1,94 | 16,6 | 16 | 462 | 792 |
| 200 | 1,89 | 17,0 | 18 | 496 | 861 |
| 300 | 1,81 | 17,2 | 19 | 517 | 920 |
| 400 | 1,74 | 17,5 | 21 | 538 | 976 |
| 500 | 1,66 | 17,9 | 23 | 550 | 1028 |
| 600 | 1,57 | 18,2 | 25 | 563 | 1075 |
| 700 | 1,47 | 18,6 | 27 | 575 | 1115 |
| 800 | — | 18,9 | 26 | 596 | — |
| 900 | — | 19,3 | — | — | — |
Потребительские свойства
Если говорить об основных потребительских свойствах данного сплава, то важно отметить следующее. Такие характеристики 12х18н10т, как предел прочности, а также относительное удлинение, устанавливаются с определенной степенью приближенности. Также имеются справочные данные, не учитывающие упрочняемость металла, которая существенно зависит от химического состава, способа плавки и тех параметров, что имелись перед обработкой.
Специалисты рекомендуют использовать эту сталь в тех случаях, когда необходимо изготовить сварные детали, в разбавленных растворах разных кислот (азотной, фосфорной и т. д.). Также возможно производство разнообразных деталей, которые смогут работать в температурном диапазоне от -196 до +600 градусов по Цельсию под высоким давлением. Здесь же стоит отметить, что если имеется тесная связь с какой-либо агрессивной средой, то верхний температурный предел опустится с 600 до 350 градусов.
Технологические свойства
| Удельный вес | 7920 кг/м3 |
| Термообработка | Закалка 1050 — 1100oC, вода |
| Температура ковки | Начала 1200 °С, конца 850 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе |
| Твердость материала | HB 10 -1 = 179 МПа |
| Свариваемость материала | Без ограничений, способы сварки: РДС (электроды ЦТ-26), ЭШС и КТС. Рекомендуется последующая термообработка |
| Обрабатываемость резанием | В закаленном состоянии при HB 169 и σв=610 МПа, Кu тв. спл=0,85, Кu б. ст=0,35 |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Жаростойкость | В воздухе при Т=650 °С 2-3 группа стойкости, при Т=750 °С 4-5 группа стойкости |
| Предел выносливости | σ-1=279 МПа, n=107 |
Технологические способности и обработка стали 12Х18Н10Т
Такие качества, как свариваемость, пластичность и ударная вязкость значительно повышаются закалкой в обычной воде, но при этом снижается твердость. Так что оптимальная термообработка – закалка при 1050°С–1080°С.
Сталь 12Х18Н10Т
отлично сваривается, и не имеет никаких ограничений. А для повышения прочности и надежности швов, необходима термообработка, так как область швов также должна отличаться стойкостью к коррозии межкристаллитного типа.
Формы поставки материала
Применение стали 12Х18Н10Т с учетом характеристик и свойств
Марка стали 12Х18Н10Т
имеет весьма разнообразную область применения, что, прежде всего, показывает расшифровка стали 12х18н10т. За счет стойкости к агрессивным средам (кроме серосодержащих сред) она востребована в химической промышленности – при производстве сосудов, работающих под высоким давлением.
Изготавливают из стали 12Х18Н10Т
трубопроводы для транспортировки разбавленных растворов фосфорной, азотной, уксусной кислот, агрессивных оснований и солей, трубы для соединения оборудования с повышенной радиацией. Трубы нержавеющие бесшовные
12Х18Н10Т
незаменимы во всех областях пищевой промышленности, в нефтяной и нефтеперерабатывающей, в химической и топливно-энергетической отраслях. Активно используется в автомобильной, кораблестроительной, авиационной и промышленных областях.
Кроме того, 12Х18Н10Т
используют в криогенной технике при крайне низких температурах – до -269˚С, что не мешает ее применению при высоких температурах (как в дуговых печах).
Листы 12Х18Н10Т
используют в качестве строительного, и отделочного металла. Не менее популярны трубы из
12Х18Н10Т
, поковки деталей для машиностроения, проволока, круг, лента, и пр. Проволоку используют для сварочных работ. В виде нитей или шнуров сталь подходит для изготовления сеток, пружин, тросов и канатов.
Основные характеристики
Особенности химического состава определяют основные характеристики 12×18н10т. Примером назовем нижеприведенные моменты:
- Именно высокая концентрация хрома определяет коррозионную стойкость металла. Поэтому он применяется при создании деталей и материалов, которые эксплуатируются в сложных условиях.
- Включение в состав большого количества никеля позволяет перевести металл в класс аустенитов. За счет этого существенно расширяется технологичность металла. Именно из-за никеля такие стали хорошо прокатывать в холодном и горячем состоянии. Никель определяет повышенную устойчивость к агрессивным средам, в число которых относится серная кислота.
- Склонность к межкристаллической коррозии была снижена путем добавления в состав титана. За счет реакции с углеродом создается тугоплавкий карбид.
- Кремний становится причиной повышения плотности. Во многие составы кремний добавляется для того чтобы повысить плотность и увеличить прочность, предел текучести. Стоит учитывать, что кремний становится причиной снижения пластичности. Поэтому его высокая концентрация может существенно усложнить процесс проката.
- Марганец вводится в состав для получения мелкозернистой структуры, которая обладает более высокой устойчивостью к механическому и иному воздействию.
При производстве легированной стали уделяется внимание концентрации фосфора. Это вещество существенно ухудшает эксплуатационные качества материала. Поэтому качественная легированная сталь в своем составе имеет не более 0,035% фосфора.
Достоинства и недостатки
К достоинствам рассматриваемого сплава можно отнести:
- Высокую ударную вязкость.
- Пластичность.
Основным недостатком назовем снижение коррозионной стойкости при эксплуатации материала в среде с высокой концентрацией ионов хлора. Кроме этого, коррозионная стойкость теряется в случае воздействия серной или соляной кислоты.
Ближайшие эквиваленты (аналоги) стали 12Х18Н10Т
Как легирующие элементы изменяют структуру сплава?
Естественно, что каждый из элементов, который добавляется в состав, оказывает свое влияние на конечные характеристики нержавейки 12х18н10т.
К примеру, никель. Использование этого элемента в качестве легирующего увеличивает g — область. Однако здесь очень важно отметить, что его должно быть достаточное количество — от 8 до 12%, чтобы получить эффект расширения. Еще один важный факт — добавление именно этого вещества переводит сплав в аустенитный класс, а это ключевое значение. Переход в этот класс позволяет сочетать очень высокую технологичность стали и большое количество разнообразных эксплуатационных характеристик. Также добавление никеля увеличивает стойкость к коррозии и позволяет применять сталь в тех местах, где имеется постоянный контакт с агрессивными средами (кислоты).
Сталь 12Х18Н10Т
Характеристики марки стали 12Х18Н10Т
| Стандарт | ГОСТ 5949-75 – Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия | |
| Применение | Поставляется в виде сортового проката, прутков, листов, лент и проволоки, поковок, слябов и кованых заготовок, трубного проката | |
| Классификация | Конструкционная криогенная сталь (устар. назв. Х18Н10Т) | |
Основные области применения стали 12Х18Н10Т
12Х18Н10Т используется для производства деталей, которые работают при температурах до +600˚С. Применяется сталь при изготовлении изделий, которые можно эксплуатировать в условиях разбавленных кислот, средне агрессивных щелочных и солевых растворов – например, резервуаров и сварных агрегатов. Этому способствуют характеристики 12х18н10т.
12х18н10т расшифровка: «12» – 0,12% углерода, «Х18» – 18% хрома, «Н10» —никеля – 10%, «Т» — титан. Отсутствие цифры при титане означает его содержание не превышает 1,0%−1,5%.
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | V | Ti | Cu | W | Fe |
| 17,0-19,0 | 9,0-11,0 | Остальное |
Химический состав 12Х18Н10Т регламентирует ГОСТ 5632-72:
Достаточно большой процент хрома (17%–19%).
Легирующая добавка никеля (9%–11%).
Углерод в сплаве – небольшая концентрация (0,1 %).
Легирующий элемент – титан.
Хром повышает антикоррозийные качества.
Благодаря введению никеля, сталь входит в разряд аустенитов, и сочетает все технологические и эксплуатационные свойства нержавеющих сталей.
Введение в сплав алюминия, титана и кремния придает 12Х18Н10Т качества ферритной стали.
Титан создает карбидообразующий эффект, и предотвращает риск межкристаллитной коррозии.
Марганец позволяет изготавливать сталь с мелкозернистой структурой.
Кремний увеличивает плотность и улучшает степень текучести. В то же время он снижает уровень пластичности, что усложняет прокатку холодным способом.
Содержание фосфора не должно превышать 0,035 %, так как он провоцирует снижение механических свойств, что осложняет использование стали в криогенной области.
| Температура испытаний, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см 2 |
| 20 | 225 - 315 | 550 - 650 | 46 - 74 | 66 - 80 | 215 - 372 |
| 500 | 135 - 205 | 390 - 440 | 30 - 42 | 60 - 70 | 196 - 353 |
| 550 | 135 - 205 | 380 - 450 | 31 - 41 | 61 - 68 | 215 - 353 |
| 600 | 120 - 205 | 340 - 410 | 28 - 38 | 51 - 74 | 196 - 358 |
| 650 | 120 - 195 | 270 - 390 | 27 - 37 | 52 - 73 | 245 - 353 |
| 700 | 120 - 195 | 265 - 360 | 20 - 38 | 40 - 70 | 255 - 353 |
Ударная вязкость из стали, KCU, Дж/см 2
| Термообработка | Т= +20 °С | Т= -40 °С | Т= -75 °С |
| Полоса 8х40 мм в состоянии покоя | 286 | 303 | 319 |
| Время, часы | Температура, °С | Ударная вязкость, KCU, Дж/см 2 |
| Исходное состояние | - | 274 |
| 5000 | 600 | 186 - 206 |
| 5000 | 650 | 176 - 196 |
| Среда | Температура, ºС | Группа стойкости или балл |
| Воздух | 650 | 2 - 3 |
| Воздух | 750 | 4 - 5 |
12Х18Н10Т является стойкой к коррозии, немагнитной, титаносодержащей сталью. Группа аустенитов. Относится к сложнолегированным сплавам. За счет наличия в составе сплава хрома и никеля, эту сталь еще называют стабилизированной хромоникелевой сталью. На сегодняшний день она представляет собой самую используемую и распространенную сталь из всех марок нержавеющих сталей. Главные достоинства стали 12Х18Н10Т – высокая прочность, твердость, ударная вязкость и пластичность. Характеризуется прекрасной свариваемостью, гигиеничностью. Из преимуществ – жаростойкость и жаропрочность, криогенные качества – пределы температурных возможностей для эксплуатации (без потери свойств), огромны, от -196˚С до +600˚С.
| Температура, °С | Модуль упругости, E 10 5 ,МПа | Коэффициент линейного расширения, a 10 6 , 1/°С | Коэффициент теплопроводности, l, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10 9 , Ом·м |
| 20 | 1,98 | - | 15 | - | 725 |
| 100 | 1,94 | 16,6 | 16 | 462 | 792 |
| 200 | 1,89 | 17,0 | 18 | 496 | 861 |
| 300 | 1,81 | 17,2 | 19 | 517 | 920 |
| 400 | 1,74 | 17,5 | 21 | 538 | 976 |
| 500 | 1,66 | 17,9 | 23 | 550 | 1028 |
| 600 | 1,57 | 18,2 | 25 | 563 | 1075 |
| 700 | 1,47 | 18,6 | 27 | 575 | 1115 |
| 800 | - | 18,9 | 26 | 596 | - |
| 900 | - | 19,3 | - | - | - |
| Удельный вес | 7920 кг/м 3 |
| Термообработка | Закалка 1050 - 1100 o C, вода |
| Температура ковки | Начала 1200 °С, конца 850 °С. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе |
| Твердость материала | HB 10 -1 = 179 МПа |
| Свариваемость материала | Без ограничений, способы сварки: РДС (электроды ЦТ-26), ЭШС и КТС. Рекомендуется последующая термообработка |
| Обрабатываемость резанием | В закаленном состоянии при HB 169 и σв=610 МПа, Кu тв. спл=0,85, Кu б. ст=0,35 |
| Флокеночувствительность | Не чувствительна |
| Жаростойкость | В воздухе при Т=650 °С 2-3 группа стойкости, при Т=750 °С 4-5 группа стойкости |
| Предел выносливости | σ-1=279 МПа, n=10 7 |
Сталь 12Х18Н10Т отлично сваривается, и не имеет никаких ограничений. А для повышения прочности и надежности швов, необходима термообработка, так как область швов также должна отличаться стойкостью к коррозии межкристаллитного типа.
Марка стали 12Х18Н10Т имеет весьма разнообразную область применения, что, прежде всего, показывает расшифровка стали 12х18н10т. За счет стойкости к агрессивным средам (кроме серосодержащих сред) она востребована в химической промышленности – при производстве сосудов, работающих под высоким давлением.
Изготавливают из стали 12Х18Н10Т трубопроводы для транспортировки разбавленных растворов фосфорной, азотной, уксусной кислот, агрессивных оснований и солей, трубы для соединения оборудования с повышенной радиацией. Трубы нержавеющие бесшовные 12Х18Н10Т незаменимы во всех областях пищевой промышленности, в нефтяной и нефтеперерабатывающей, в химической и топливно-энергетической отраслях. Активно используется в автомобильной, кораблестроительной, авиационной и промышленных областях.
Кроме того, 12Х18Н10Т используют в криогенной технике при крайне низких температурах – до -269˚С, что не мешает ее применению при высоких температурах (как в дуговых печах).
Листы 12Х18Н10Т используют в качестве строительного, и отделочного металла. Не менее популярны трубы из 12Х18Н10Т, поковки деталей для машиностроения, проволока, круг, лента, и пр. Проволоку используют для сварочных работ. В виде нитей или шнуров сталь подходит для изготовления сеток, пружин, тросов и канатов.
12х18н10т и 08х18н10т cравнение сталей
При выборе марки стали для производства конструкций или деталей, необходимо скрупулезно изучить их химический состав, так как именно он оказывает максимальное влияние на свойства металла. Даже небольшое изменение процентного соотношения одного и того же элемента, может изменить свойства стали, и повлиять на его применение.
Химический состав сталей 08х18н10т и 12х18н10т
Различия в химическом составе двух сравниваемых сталей, на первый взгляд, незначительны. По своему химическому составу оба сплава относятся к классу нержавеющих легированных жаропрочных аустенитных сталей. Обе стали усилены такой важной добавкой, как титан.
Их химический состав отличается только процентным содержанием углерода. В стали 08х18н10т его до 0,12 %, а в стали 12х18н10т – только не более 0,08 %. Все остальные легирующие элементы введены в сплавы в одинаковом количестве. Однако такое отличие 08х18н10т от 12х18н10т несколько меняет свойства данных сталей, и, естественно, на сферу их применения. Хотя в остальном – стали являются взаимозаменяемыми.
Полный химический состав сталей 08х18н10т и 12х18н10т
| Марки | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | V | Ti | Cu | W | Fe |
| 08х18н10т | 17,0–19,0 | 9,0-11,0 | Остальное | ||||||||||
| 12х18н10т | 17,0–19,0 | 9,0-11,0 | Остальное |
Свойства 12х18н10т и 08х18н10т
Увеличение в стали 12х18н10т процентного содержания углерода по сравнению с химическим составом стали 08х18н10т с 0,08 % до 0,12 % существенно повышает прочность и твердость, у 12х18н10т, но при этом снижает такое свойство, как свариваемость, и негативно влияет на хрупкость стали. Кроме того, при повышенном содержании углерода может возникнуть явление хладноломкости и понизиться вязкость. Также высокое содержание в сплаве углерода снижает пластичность сплава.
Обе рассматриваемые стали являются коррозионностойкими, хотя сталь 08х18н10т характеризуется большей сопротивляемостью к образованию межкристаллитной коррозии по сравнению со сталью 12х18н10т. И это различие 08х18н10т и 12х18н10т сказывается на том, что нержавеющую сталь 08х18н10т используют для изготовления сварных изделий, работающих в условиях сред с более высокой агрессивностью, чем сталь марки 12х18н10т.
Есть ещё одно важное отличие, при ответе на вопрос – 12х18н10т и 08х18н10т в чем разница - оно проявляется после упрочнения обеих сталей термообработкой. Так, при высокотемпературной обработке стали 08х18н10т ее предел текучести повысился на 45-60% по сравнению с аналогичным уровнем после обычной термообработки, но показатели пластичности при этом уменьшились незначительно, не выходя за пределы значений по стандарту. А сталь марки 12х18н10т после упрочнения значительно увеличила свою прочность, больше, чем сталь марки 08х18н10т, но снизила показатели прочности.
Сказать, какая сталь лучше 08х18н10т или 12х18н10т, сложно. Из одинаковых свойств обеих сталей нужно отметить высокую стойкость к повышенным температурным режимам – изделия и конструкции из данных сталей аустенитного класса можно использовать, как жаропрочные при температурах, достигающих 600 ˚С, устойчивость к нагрузкам, свариваемость, твердость.
Для изделий из обеих сталей допустима эксплуатация при температурных режимах в интервале от -269 до 600 °С, и без каких-либо ограничений показателей давления.
Сферы использования – 08х18н10т сравнение с 12х18н10т
Хромоникелевую нержавеющую сталь 12х18н10т целесообразно использовать для производства сварных конструкций в криогенных устройствах – при низких температурах, до -270˚С, из нее изготавливают детали и элементы для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, аппаратов, а также части для паро-, водонагревателей и трубопроводов высокого давления, с высокой температурой эксплуатации. Подходит данная сталь и для производства изделий печных устройств, аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Это обусловлено тем, что даже при непрерывной эксплуатационной нагрузке сталь 12х18н10т сохраняет свои антикоррозионные свойства не только на воздухе, но и в среде продуктов сгорания топлива – температуры до 900˚С, а при условии теплосмен до 800˚С.
Но разница между 08х18н10т и 12х18н10т в применении небольшая.
Нержавеющую сталь 08х18н10т рационально использовать для производства сварных изделий, эксплуатация которых предполагает условия большой агрессивности. Из нее производят аппаратуру и детали печных устройств, теплообменников, труб и трубопроводной арматуры коллекторов, выхлопных систем, электродные изделия, детали, части и узлы трубопроводов в области энергетики.
Влияние титана на сталь 12х18н10т
Наиболее эффективным средством устранения склонности к межкристаллитной коррозии в нержавеющих сталях является снижение содержания углерода до 0,02—0,04%. При обычном содержании углерода 0,08% для устранения склонности к межкристаллитной коррозии обычно пользуются дополнительным легированием стали сильными карбидообразующими элементами — титаном или ниобием.
Нами была изучена склонность к межкристаллитной коррозии двухфазных хромомарганцевоникелевых сталей оптимального состава (18% хрома, 8% марганца и 2% никеля), содержащих 0,04 и 0,08% углерода, без титана и с добавкой титана.
Испытание на склонность к межкристаллитной коррозии производилось на образцах размером 3х20х80 мм по методу AM ГОСТ 6032—58 (160 г CuSO4 * 5Н2О + 100 мл H2SO4 + 1 л воды с медной стружкой, продолжительность кипячения 24 ч). Предварительно образцы были обработаны по режимам: закалка с последующим провоцирующим отпуском при 400—800° С различной продолжительности (от 10 мин до 500 ч).
Влияние титана в стали, содержащей 0,04% углерода. Были исследованы низкоуглеродистые стали, содержащие 0,04% углерода, 17,9% хрома, 8,5% марганца, 2,2% никеля, отличающиеся содержанием титана: одна — без титана; другая — с 0,26% титана (условное обозначение сталей: 00Х18Г8Н2 и 00Х18Г8Н2Т).
Предварительно образцы были закалены с 1000 и 1200° С. Добавка титана не оказала существенного влияния на соотношение фаз. Разница по содержанию α-фазы в обеих сталях, как после закалки с 1000° C, так и 1200°С, составляет примерно 5%, и ее оказалось возможным выявить только по величине намагниченности насыщения (намагниченность насыщения безтитановой стали на 300—400 гс меньше). Следует отметить, что влияние титана проявляется и в уменьшении склонности к росту ферритных зерен после высокотемпературных нагревов.
Склонность сталей к охрупчиванию и межкристаллитной коррозии определяли на плоских образцах одинаковых размеров (стандартные образцы). После провоцирующего отпуска до кипячения посредством изгиба образцов на 90° по наличию трещин на изогнутой поверхности (некоторые образцы ломались) были определены области хрупкого разрушения, представленные на рис. 18 (пунктирные кривые). Добавка титана не оказала влияния на области хрупкого разрушения. Повышение предварительной температуры закалки до 1200° С и соответственное увеличение количества α-фазы в исходном состоянии (перед отпуском) привело к расширению области хрупкого разрушения.
Испытание на межкристаллитную коррозию показало, что состояние поверхности изогнутых образцов после кипячения не изменилось, т. е. образцы хрупкие до кипячения остались хрупкими после кипячения, но все они сохранили металлический звук, образцы пластичные до кипячения остались пластичными и после него.
Можно заключить, что двухфазная сталь, содержащая 0,04% углерода, не склонна к межкристаллитной коррозии и поэтому добавка титана в такую сталь нецелесообразна.
Если возможность применения аустенитных сталей определяют по продолжительности провоцирующего отпуска тmin, который вызывает межкристаллитную коррозию, то, очевидно, для двухфазных сталей такую оценку следует производить также по продолжительности провоцирующего отпуска, который вызывает хрупкое разрушение (назовем это время тпластич). Если тпластич больше 1 ч, то двухфазную сталь можно подвергать сварке и другим горячим технологическим операциям, поскольку обычно общее время пребывания стали в опасном интервале температур не превышает этого времени. Если тпластич менее 1 ч, то сталь необходимо после горячих технологических операций подвергать повторной закалке с температур не ниже 900° С.
Влияние титана в стали, содержащей 0,08% углерода. В настоящее время наша промышленность выпускает нержавеющие стали обычно с содержанием углерода 0,08—0,09%. При таком содержании углерода введение стабилизирующих добавок в аустенитные нержавеющие стали для предотвращения межкристаллитной коррозии является необходимым. Такого же мнения придерживаются некоторые авторы в отношении феррито-аустенитных нержавеющих сталей типа Х21Н5Т. Однако в сталях этого типа в ряде случаев добавка титана как сильного ферритообразующего элемента способствует ферритизации при высоких температурах и проявлению склонности к межкристаллитной коррозии по «ферритному типу». Таким образом, полезность добавки титана в двухфазные нержавеющие стали не установлена.
Для исследования были взяты двухфазные стали с химическим составом: 0,08% С, 0,38% Si, 18,2% Cr, 8,7% Mn, 2,3% Ni, отличающиеся содержанием титана: одна — без титана, другая — 0,42% Ti (условное обозначение сталей 0Х18Г8Н2 и 0Х18Г8Н2Т).
Влияние титана на соотношение фаз в сталях, как и в подобной низкоуглеродистой стали, проявляется в увеличении содержания a-фазы примерно на 5—10%.
Склонность сталей к охрупчиванию и межкристаллитной коррозии определяли по методике, описанной выше.
Испытание сталей на склонность к охрупчиванию показало, что добавка титана не оказывает существенного влияния на температурно-временные границы охрупчивания, т. е. его действие в этом отношении такое же, как и в низкоуглеродистой стали 00Х18Г8Н2. Это было подтверждено другими показателями: испытаниями на удар, твердость и магнитными измерениями (рис. 19). В интервале температур 500—800° С происходит резкое падение ударной вязкости (ниже 5 кГм/см2), повышение твердости (до 320 HB) и снижение намагниченности насыщения. Максимальное изменение этих свойств отмечается при 700° С.
Фазовый анализ, определивший количество и состав избыточных фаз в зависимости от содержания титана, производили после старения в интервале температур, вызывающих изменение свойств.
Тип и состав карбидных и интерметаллидных фаз определяли путем их электролитического выделения в осадок различными электролитами с последующим рентгеноструктурным и химическим анализом.
Электролиты и режим электролиза (плотности тока, продолжительности) подбирали как на основе литературных данных, так и экспериментально.
С помощью рентгеноструктурного анализа был определен тип избыточных фаз. В закаленном состоянии (закалка с 1200° С в воде) в стали без титана избыточных фаз нет, в стали с титаном обнаружен карбид TiC (вероятно, содержащий наряду с углеродом и некоторое количество азота).
В результате длительного старения выделяются фазы: М23С6 и σ-фаза и в титаносодержащей стали увеличивается количество карбида TiC.
Сопоставление двух исследованных сталей показало (табл. 3), что присадка титана не только вызывает появление новой фазы (TiC), но изменяет количество М23С6 и σ-фазы в состаренном состоянии. Количество карбида М23С6 резко (приблизительно в 4 раза) уменьшается, а количество a-фазы возрастет (приблизительно в 2 раза). Первое объясняется тем, что титан связывает углерод, необходимый для образования карбида М23С6, а второе — так как меньше образуется карбида М23С6, то больше хрома, необходимого для образования σ-фазы, остается в твердом растворе.
Несмотря на различное количество избыточных фаз, химический состав их одинаков, независимо от структурного состояния обеих сталей.
В двухфазных сталях склонность к охрупчиванию и межкристаллитной коррозии проявляется в одних и тех же температурных интервалах, поэтому метод оценки такой коррозии отличался от общепринятого для аустенитных сталей.
Для сравнения склонности к межкристаллитной коррозии двухфазных и однофазных (аустенитных) сталей были выплавлены две аустенитные стандартные стали, с химическим составом: 0,08% С; 18,2% Cr; 0,32% Si; 0,54% Mn; 10,1% Ni, отличающиеся содержанием титана: сталь 0Х18Н10 — без титана, сталь 0Х18Н10Т — 0,43% Ti.
Предварительно образцы были обработаны по одним и тем же режимам термической обработки: закалка с 1200° С и последующий провоцирующий отпуск при 400—800° С различной продолжительности — от 10 мин до 500 ч.
Склонность к межкристаллитной коррозии аустенитных сталей определяли по состоянию поверхности изогнутых образцов, звуку и металлографическому анализу. Образование трещин на изогнутой поверхности, потеря металлического звука, наличие межкристаллитного разрушения, обнаруживаемого на нетравленых шлифах (по сечению изогнутых образцов), свидетельствовало о наличии межкристаллитной коррозии в аустенитных сталях. На рис. 20 кривые ограничивают склонности (черные точки) сталей к межкристаллитной коррозии.
В двухфазных сталях до испытания были выявлены области охрупчивания. На рис. 20 они ограничены пунктирными линиями. Сплошные линии (с черными точками внутри) ограничивают область склонности к межкристаллитной коррозии, выявленной по потере металлического звука, металлографическому анализу и электрохимическому исследованию.
Добавка титана оказывает большое влияние на склонность аустенитных сталей к межкристаллитной коррозии. В безтитановой аустенитной стали 0Х18Н10 тmin равно 10 мин, т. е. эту сталь нельзя подвергать технологическим операциям, связанным с воздействием повышенных температур, или после их проведения необходима закалка.
Аустенитная сталь 0Х18Н10Т, стабилизированная титаном, имеет тmin, равное 50 ч; возможно применение технологических обработок без последующей закалки.
Склонность к межкристаллитной коррозии проявляется в безтитановых сталях, как аустенитной, так и двухфазной, поэтому присадка титана в них эффективна.
Различная кинетика образования карбидных фаз в зависимости от содержания титана в двухфазных сталях показана на рис. 21. Как было указано выше (табл. 3), в безтиталовой стали количество карбида M23C6 больше, чем в стали, содержащей титан. В стали с титаном выделение карбида TiC происходит быстрее карбида М23С6, и через определенный промежуток времени (примерно 10 ч) процессы выделения заканчиваются в отличие от безтитановой стали, в которой количество карбида М23С6 непрерывно увеличивается (до 500-часовой выдержки). Следовательно, более ранняя стабилизация количества хромистых карбидов типа М23С6, содержащих до 70% хрома в стали с титаном, свидетельствует о благоприятном влиянии титана, способствующего получению более однородного твердого раствора по концентрации хрома.
Таким образом, добавка титана (при отношении Ti/C~5) в сталь 0Х18Г8Н2 оказывает следующее действие:
а) ликвидирует склонность к межкристаллитной коррозии;
б) способствует стабилизации твердых растворов по концентрации хрома.
Следовательно, добавка 0,3—0,5% титана в двухфазные стали с 0,08% углерода необходима, но она таковой не является в стали с 0,04% углерода.
На основании проведенного исследования к промышленному опробованию рекомендуется сталь, содержащая до 0,08% углерода, 18% хрома, 8% марганца, 2% никеля при отношении Ti/C ~ 5 (условное обозначение 0Х18Г8Н2Т). Подобная сталь с содержанием углерода не более 0,04% может быть рекомендована без добавок титана (условное обозначение 00Х18Г8Н2).
Читайте также: