Нержавеющая сталь представляет собой семейство железосодержащих сплавов, которые обогащены различными элементами, такими как хром, никель, углерод и титан. Эти добавки обеспечивают уникальное сочетание прочности, гибкости и устойчивости к коррозии.
Основное достоинство нержавеющей стали — это высокая устойчивость к коррозии, которая достигается благодаря содержанию хрома. Никель придаёт сплаву пластичность, жаростойкость и улучшает процесс сварки. Эти характеристики делают материал универсальным выбором для применения в строительстве, медицине, машиностроении и пищевой промышленности.
Виды нержавеющей стали
По её структуре и химическому составу нержавеющую сталь разделают на следующие виды:
1. Аустенитная сталь отличается повышенным содержанием хрома и никеля, что делает её прочной, гибкой и устойчивой к коррозии. Основные подтипы:
- А1: Содержит больше серы, применяется в средах с низкой агрессивностью.
- А2: Универсальный вариант для сварки и работы при низких температурах.
- А3 и А4: Подходят для кислотных сред и высоких температур, востребованы в химической отрасли и судостроении.
- А5: Используется при сверхвысоких температурах.
2. Ферритная сталь содержит до 20% хрома, устойчива к внешним воздействиям и относительно недорогая. Её магнитные свойства делают её популярной в промышленности.
3. Мартенситная сталь имеет высокую прочность и износостойкость, поэтому применяется в условиях значительных нагрузок и температур. Например, для создания жаропрочных конструкций.
4. Дуплексная сталь сочетает свойства предыдущих типов и разрабатывается под специфические требования заказчиков.
Маркировка нержавеющей стали по AISI
Для обозначения состава и свойств стали используются международные и региональные стандарты.
Американский стандарт маркировки стали AISI (American Iron and Steel Institute) широко применяется в промышленности США и европейских стран. Система обозначений включает комбинации из трёх цифр, каждая из которых несёт определённую информацию:
- Первая цифра отражает категорию сплава:
- Числа, начинающиеся с 2XX или 3XX, относятся к аустенитным сталям.
- Цифры, начинающиеся с 4XX, обозначают ферритные или мартенситные сплавы.
- Две последние цифры служат для идентификации конкретного типа стали внутри группы.
|
Параметр |
Описание |
Типы стали AISI |
|
Обозначение материала |
Указание марки стали по системе AISI, например, AISI 304, AISI 316. |
Стандартная система кодирования, где первые цифры обозначают группу сталей (например, 300 серия). |
|
Типы стали AISI |
Делится на несколько типов в зависимости от состава и назначения. |
300 серия (аустенитная): AISI 304, 316 |
|
400 серия (ферритная): AISI 410, 430 |
||
|
200 серия (мартенситная): AISI 201, 202 |
||
|
Duplex: AISI 2205 |
||
|
Прочность |
Зависит от типа стали, но в целом она имеет высокую прочность и долговечность. |
AISI 304: ~520 МПа |
|
AISI 316: ~570 МПа |
||
|
AISI 410: ~600 МПа |
||
|
Коррозионная стойкость |
Обеспечивает стойкость против коррозии и воздействия агрессивных химических веществ. |
AISI 304, 316: высокая стойкость против коррозии (идеально для пищевой промышленности, медицины). AISI 410: умеренная стойкость. |
|
Температурные характеристики |
Сопротивляется окислению при высоких температурах, но предел прочности и пластичности зависит от состава. |
AISI 304, 316: выдерживает до 870°C в эксплуатации. AISI 410: до 650°C. |
|
Применение |
Разнообразные отрасли: пищевая, химическая, нефтехимическая промышленность, медицина. |
AISI 304: кухонная утварь, оборудование для пищевой промышленности. AISI 316: морская и химическая промышленность. AISI 410: ножи, инструменты. |
|
Плотность |
Плотность нержавеющей стали в зависимости от типа материала. |
AISI 304, 316: ~7.9 г/см³ |
|
AISI 410: ~7.8 г/см³ |
||
|
Проводимость тепла |
Нержавеющая сталь имеет низкую теплопроводность по сравнению с углеродистой сталью. |
AISI 304, 316: около 16-18 Вт/м·К |
|
AISI 410: около 25 Вт/м·К |
||
|
Механические свойства |
Зависит от добавок легирующих элементов и термической обработки. |
AISI 304: хорошая пластичность, низкая магнитная восприимчивость. AISI 410: высокая твердость, менее пластична. |
|
Маркировка и стандарты |
Обозначение по системе AISI или по международным стандартам (например, ISO, DIN). |
AISI 304 (EN 1.4301), AISI 316 (EN 1.4401), AISI 410 (EN 1.4006). |
Этот стандарт упрощает классификацию и помогает быстро определять характеристики материалов.
Маркировка нержавеющей стали по ГОСТ
На территории стран СНГ для обозначения нержавеющей стали используется система ГОСТ. Она включает буквенно-цифровой формат, который подробно описывает состав сплава:
- Буквенные обозначения указывают на основные легирующие элементы:
- Х обозначает хром.
- Н обозначает никель.
- Цифры уточняют процентное содержание этих компонентов.
|
Буква / Маркировка |
Химический элемент |
Краткое описание |
|
Г |
Марганец (Mn) |
Повышает прочность, устойчивость к износу |
|
С |
Кремний (Si) |
Улучшает коррозионную стойкость, жаростойкость |
|
Х |
Хром (Cr) |
Основной элемент для коррозионной стойкости |
|
Н |
Никель (Ni) |
Повышает пластичность и жаростойкость |
|
Д |
Медь (Cu) |
Увеличивает сопротивление коррозии |
|
А |
Азот (N) |
Повышает твердость и предел текучести |
|
Ф |
Ванадий (V) |
Укрепляет структуру и увеличивает износостойкость |
|
Б |
Ниобий (Nb) |
Уменьшает склонность к межкристаллической коррозии |
|
В |
Вольфрам (W) |
Увеличивает твердость при высоких температурах |
|
Е |
Селен (Se) |
Улучшает обрабатываемость |
|
К |
Кобальт (Co) |
Повышает жаропрочность |
|
Л |
Бериллий (Be) |
Улучшает механические свойства |
|
М |
Молибден (Mo) |
Увеличивает коррозионную стойкость |
|
Р |
Бор (B) |
Увеличивает прочность и твердость |
|
Т |
Титан (Ti) |
Укрепляет структуру, снижает вес |
|
Ю |
Алюминий (Al) |
Снижает вес и улучшает коррозионную стойкость |
|
Ц |
Цирконий (Zr) |
Повышает жаропрочность и коррозионную стойкость |
|
П |
Фосфор (P) |
Увеличивает прочность, снижает пластичность |
|
Ч |
Редкоземельные металлы |
Улучшают специфические свойства сплавов |
Например, марка 12Х18Н10Т содержит:
- 12% углерода,
- 18% хрома,
- 10% никеля,
- и небольшое количество титана.
Такой подход обеспечивает точное описание характеристик стали, облегчая её выбор для конкретных задач. Далее приведена таблица отечественных марок нержавеющей стали: состав, области применения и импортные аналоги.
|
Марка стали |
Группа сплавов |
Области применения |
Импортный аналог |
|
06ХН28МДТ |
Аустенитная |
Химическая промышленность |
AISI 904L |
|
08Х17Н13М2Т |
Аустенитная |
Пищевая, химическая, медицинская промышленность |
AISI 316Ti |
|
08Х18Н9 |
Аустенитная |
Теплообменное оборудование |
— |
|
08Х18Н10 |
Аустенитная |
Строительство, машиностроение |
AISI 304 |
|
08Х18Н10Т |
Аустенитная |
Строительство, машиностроение, пищевая промышленность |
AISI 321 |
|
08Х22Н6Т |
Аустенитно-ферритная |
Сварное оборудование |
— |
|
10Х17Н13М2Т |
Аустенитная |
Сварные конструкции |
AISI 316Ti |
|
10Х18Н10Т |
Аустенитная |
Теплообменники, трубы |
— |
|
10Х23Н18 |
Аустенитная |
Трубы, детали |
AISI 310S |
|
12Х18Н9 |
Аустенитная |
Печная арматура, теплообменники |
AISI 301, 302, 303, S30200 |
|
12Х18Н9Т |
Аустенитная |
Металлопрокатная продукция |
AISI 321 |
|
12Х18Н10Т |
Аустенитная |
Сварные аппараты |
AISI 321, 321H |
|
12Х18Н12Т |
Аустенитная |
Детали для высокой температуры |
— |
|
14Х17Н2 |
Мартенситно-ферритная |
Машиностроение, трубопроводная арматура |
AISI 431 |
|
20Х23Н18 |
Аустенитная |
Детали крепления |
AISI 310 |
|
08Х13 |
Ферритная |
Клапаны, болты |
AISI 403, 409, 410S, 429 |
|
08Х17 |
Ферритная |
Машиностроение, пищевая промышленность |
AISI 430 |
|
08Х17Т |
Ферритная |
Машиностроение, химическая промышленность |
AISI 430, 439 |
|
12Х13 |
Мартенситно-ферритная |
Детали для высокой температуры |
AISI 410 |
|
12Х17 |
Ферритная |
Машиностроение |
AISI 430 |
|
20Х13 |
Мартенситная |
Энергетическое машиностроение |
AISI 420 |
|
30Х13 |
Мартенситная |
Пружины, компрессоры |
AISI 420S, 420F |
|
40Х13 |
Мартенситная |
Режущий инструмент |
AISI 420 |
Применение нержавеющей стали
Нержавеющая сталь используется в различных отраслях, благодаря чему ее свойства адаптируются к специфическим задачам:
- Пищевая промышленность
Применяются сплавы с минимальным количеством вредных примесей, устойчивые к перепадам температур. Наиболее востребованные марки: AISI 304, AISI 316, AISI 321.
- Медицина
Нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т безопасна и широко используется для производства медицинских инструментов. Ее преимущества:
- Высокая коррозийная устойчивость.
- Экологическая безопасность.
- Простота обработки и отсутствие царапин на поверхности.
- Машиностроение и строительство
Используются марки с повышенной прочностью и пластичностью, такие как AISI 201 и AISI 202.
- Химическая промышленность и энергетика
Здесь популярны дуплексные стали, устойчивые к агрессивным средам и высоким температурам.