Содержание никеля в нержавеющей стали

Содержание

никеля в нержавеющей стали

Содержание никеля в нержавеющей стали

Группа сталей не подверженных воздействию коррозии носят название нержавеющие. Они характеризуются минимальным содержанием хрома больше 10,5% и углерода меньше 1,2%.

Допускается наличие других элементов, способных изменить физические, механические свойства, в зависимости от процентного содержания.

К ним относятся Ti, Ni, Nb, Mo и другие составляющие Менделеевской таблицы. Химические составляющие сплава компонуют марку.

Высокая стоимость производства такой стали требует взвешенный и рациональный выбор ее для конкретных целей.

Интересный факт: разработка нержавеющей стали была связана с проблемой оружейников, проявлявшейся, в виде коррозии в местах с высокой температурой.

Для продвижения стали на рынке ее разработчик Гарри Бреарли в 1913 г. изготовил партию ножей и ножниц и разослал их на изучение.

Сталь нашла своих потребителей, и в 1929 году из нее был изготовлен входной козырек в известный лондонский отель «Савой».

Разделение по типам

Разнообразие, представленных на рынке сталей с сопротивлением к ржавлению, определяется ГОСТ 5632-2014 «Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». Основные виды нержавеющей стали, исходя из этого документа, это

  • жаростойкая
  • жаропрочная
  • устойчивая к коррозии

Структура металлической матрицы, преобладающей для данной марки стали, производит разделение ее по классам:

  • мартенситный (мартенсит единственная структура, определяющая свойства сплава)
  • мартенсито-ферритный (ферритная структура больше 10%, мартенсит оставшаяся фаза)
  • ферритный (сталь не претерпевшая аллотропических превращений)
  • аустенитно-мартенситный (каждая из фаз может варьироваться в широком поле значений)
  • аустенито-ферритный (феррита не меньше 10%, аустенит – оставшаяся доля)
  • аустенитные (фаза аустенита имеет устойчивый характер)

В современном производстве самые затребованные марки ферритные и аустенитные.

Классы деления определенные этим документом являются условными, нормативно предполагается исключительно единственный тип термической обработки.

Нагрев свыше 900 градусов и нормальное охлаждение в воздушной среде.

Если нет оговоренных ранее ограничений при поставке нержавеющей стали, то класс не является выбраковочным фактором.

Маркировка стали – значение цифровых и буквенных индексов

Зная обозначение буквенных индексов и смысловую нагрузку цифр, используемых в маркировке стали, можно сделать выводы о необходимости предложенной марки для определенной цели, даже не заглядывая в справочник. Переплачивать за титан, содержащийся в сплаве, если не нужны высокие огнеупорные свойства, приобретаемые при легировании этим дорогим металлом.

Некоторые буквенные индексы могут изменять обозначающий элемент, в зависимости от местонахождения его в маркировке. Рассмотрим соответствие буквенных индексов:

  • А (в начале маркировки) – S
  • А (в середине маркировки) – N
  • Б – Nb
  • В – W
  • Г – Mn
  • Д – Cu
  • Е – Se
  • К – Co
  • М – Mo
  • Н – Ni
  • П – P
  • Р – B
  • С – Si
  • Т – Ti
  • Ф – V
  • Х – Cr
  • Ц – Zr
  • Ю – Al
  • ч – РЗМ

Количество каждого из них в сплаве определен цифровым значением, следующим за литерой, обозначающей элемент. Выражается в процентах.

В случаях малости отдельного элемента, менее 1%, то после буквенного индекса цифра не ставится.

Углерод, как важный элемент разместился впереди маркировки, но выражается в сотых частях процента.

FeNi и Ni сплавы маркируются только литерными индексами. Исключение составляет число после никеля (массовая доля) и углерода (только для FeNi).

В случае если сталь была произведена особенными способами плавки или методами переплава, то это указывается через дефис после маркировки.

К таким особым методам и способам относятся различные способы вакуумного переплава, электронно–лучевая плавка, обработка шлаками синтетического происхождения, другие.

Полное количество специфических методов получения необходимой марки сплава, в стандарте прописано 24.

Рассмотрим примеры расшифровки маркировки нержавеющих сталей 05Х12Н2М и 04Х14Т3Р1Ф-ВД.

В 05Х12Н2М углерода 0,05%, хрома -12%, никеля – 2%, содержание молибдена до 1%.

04Х14Т3Р1Ф-ВД расшифровывается так: углерода 0,04, 14% — хрома, 3% — титана, 1% — бора, ванадия менее 1% процента, получена методом вакуумно-дугового переплава.

Основные марки стали и их применение в промышленности

Различные марки нержавеющей стали и их характеристики призваны работать в различных средах и условиях рассмотрим самые ходовые и востребованные:

  • 12Х13, 08Х13, 20х13 для изготовления посуды и столовых приборов, элементов и конструкций с ударными нагрузками. Устойчивые к воздействию агрессивных сред при нормальных температурах. При термической обработке и (или) полировке антикоррозионные свойства и характеристики улучшаются.
  • 12Х17, 08Х18Т1 это маркировка пищевой нержавеющей стали, для бытовой кухонной утвари, а также для оборудования предприятий пищевой промышленности. Рационально использовать изделия после отжига.
  • 30Х13, 40Х13 марка медицинской нержавеющей стали, из которой изготавливают хирургический инструмент
  • 40Х9С2 марка жаростойкой нержавеющей стали предназначенной для изготовления клапанов выпускных коллекторов двигателей внутреннего сгорания, дизельных двигателей, теплообменники.
  • 15Х25Т нержавеющая жаростойкая сталь применяется в оборудовании высокотемпературных пиролизных установках.
  • 12Х18Н9Т для изготовления труб и арматуры печей, корпуса искровых зажигательных свечей
  • 40Х9С2 жаропрочная нержавеющая сталь, марка предназначена для клапанов двигателей
  • 14Х17Н2 оборудование, работающее в среде до 800 градусов Цельсия
  • 10Х23Н18 изделия, работающие в условиях пониженной загруженности и температур ниже 1000 градусов Цельсия

Маркировка нержавеющей стали AISI

Маркировка AISI все чаще появляется не только на стальных изделиях из-за океана, но и на китайской, российской, европейской и другой продукции.

Данная система классификации взяла свое название от места своего рождения Американского(American) Чугуна(Iron) и Стали(Steel) Института(Institute).

Классификатор пришелся по душе потребителям, производителям, трейдерам.

Классификация

Марка углеродистой и легированной стали представлена в виде четырехзначного выражения.

Третья с четвертой цифры показывают содержание углерода.

  • 1ZZZ – C
  • 2ZZZ –Ni
  • 3ZZZ –Cr+Ni
  • 4ZZZ –Mo
  • 5ZZZ –Cr
  • 6ZZZ — Cr+V
  • 7ZZZ –W
  • 8ZZZ –Ni+Cr+Mo
  • 9ZZZ –Si+Mn

Буква L в конце маркировки указывает на пониженное содержание углерода.

Та же буква в середине маркировки указывает на легирование сплава свинцом, для улучшения механических свойств стали, обрабатываемой на станках.

N в конце маркировки означает обработку азотом, для повышения предела прочности при прочих равных условиях. Буква B в середине маркировки – легирование бором.

Современная промышленность идентифицирует не меньше 150 марок по AISI. Рассмотрим ключевые, востребованные марки стали, где они применяются.

300 серия (семейство хромоникелевых сплавов)

  • 301 – подходит для изделий, с высокими показателями пластичности, характеризуется быстрым затвердением при механическом воздействии. Износостойкая, повышенная усталостная прочность
  • 304 – наиболее задействованная марка, нашедшая применение практически во всех отраслях промышленности
  • 310 – жаропрочная, с возможностью работать в агрессивных средах при высоких температурах (1000 градусов Цельсия в окислительной, до 10000 в восстановительной). 310S подойдет для элементов печей, контактирующих с высокотемпературными газами и конденсатом
  • 316 – сталь, удерживающая второе место после 304, по применению. Излюбленная марка для производства оборудования для пищевиков, для хирургических инструментов, агрегаты, модули, работающие в соленной воде. Устойчивость к питтинговой (точечной) коррозии
  • 321 – для нужд химиков, нефтяной промышленности, сварного оборудования, требующего использования при температуре до 800 градусов

400 серия (ферритные и мартенситные стали)

  • 405-ферритная матрица, сварные изделия
  • 408-термостойкие
  • 409- самая доступная марка нержавеющей стали, используют для выхлопных систем автомобиле
  • 416-легко обрабатывается на автоматических станках из-за дополнительной серы
  • 420-основное назначение изготовление столовых принадлежностей, отлично полируется
  • 430-матрица ферритного характера, поддается обработке давлением, устойчива к коррозии, используют в отделке автомобилей
  • 440-используется для высококачественных столовых приборов, большее количество углерода позволяет дольше сохранять заточку ножей из этой стали, при правильной термообработке

500 серия

  • 500 серия содержит хромитовые жаропрочные марки стали.

600 серия

600 серия — изначально была создана для запатентованных марок стали, не попадающих под классификацию. Сегодня подраздел имеет следующий вид:

  • 601-604 – мартенситные низколегированные
  • 610-613 – мартенситные вторичной закалки
  • 614-619 – мартенситные с хромом
  • 630-635 – половинчатая аустенитная с уплотненным мартенситом. Используется для труб, помп, задвижек. Коррозионная стойкость близка к 304
  • 650-653 – аустенитные стали, работающие при сильном перепаде температур
  • 660-665 – аустенитные жаропрочные.

Информация, представленная на данной странице, поможет подобрать необходимую марку нержавеющей стали в соответствии с ее характеристиками и возможностями.

Марки стали разложены по двум основным классификаторам ГОСТ5632-2014, AISI. На примерах объясняется маркировка нержавеющих сталей и сплавов.

Приводятся сферы применения ключевых и востребованных марок в производственных отраслях.

Источник: http://solidiron.ru/steel/marki-nerzhaveyushhejj-stali-i-ikh-kharakteristiki.html

Как определить нержавейку

Если наш читатель не химик-аналитик, то эти советы ему понадобятся точно! Имея в хозяйстве вещь, предположительно из нержавейки, можно довольно легко доказать или опровергнуть это.

Итак, для этого нам понадобятся:

  • раствор щелочи (натриевая или калиевая гидроокись). Вот тут можно найти ГОСТ, которому дожна соотвествовать нержавеющая сталь
  • раствор кислоты (концентрированная азотная)
  • лабораторная пипетка (без резиновой колбы на конце)
  • магнит. А как же без основного индикатора?
  • напильник или наждачная бумага
  • сода и уксус (для нейтрализации)

Начнем с главного. Магнит-все таки не основной индикатор для определения нержавейки.

То есть если в составе стали присутствует никель- нержавейка может магнититься, если хром и медь — нет. Алюминий не магнитится и не ржавеет никогда.

Нержавеющие стали

Содержание никеля в нержавеющей стали

Нержавеющие стали объединяет общая черта — содержание хрома, никеля, молибдена, титана. Механические и эксплуатационные свойства различных типов коррозионностойких сталей зависят в первую очередь от их состава и регламентируются ГОСТ5582-75. Правильный выбор марки  гарантирует длительный и успешный срок службы изделия.

Категории и технические характеристики

Постоянное увеличение использования нержавеющей стали во многих отраслях промышленности связано с ее уникальными характеристиками:

  • высокое сопротивление коррозии,
  • высокая прочность,
  • хорошая свариваемость,
  • прекрасная перерабатываемость холодной штамповкой.

Существует пять основных категорий нержавеющей стали на основании их микроструктуры: Аустенитные (Austenitic), Ферритные (Ferritic), Дуплексные, Мартенситные (Martensitic), Жаропрочные.

Аустенитные — не магнитные и в дополнение к хрому содержат никель, который увеличивает сопротивление коррозии. Аустенитные нержавеющие стали — наиболее широко используемая группа нержавеющих сталей.

С повышенным содержанием хрома до 20 % — 25 % и никеля до 10 % — 20 %, аустенитные нержавеющие стали лучше сопротивляются окислению при высоких температурах и могут использоваться для изготовления элементов печей, подвергающихся высокотемпературному нагреву.

  • Ферритные — магнитные, имеют низкое содержание углерода и хром как главный элемент, обычно на  уровне 13 % — 17 %.
  • Дуплексные нержавеющие стали имеют смешанную, ферритно-аустенитную структуру. хрома изменяется от 18 % до 28 %, а никеля от 4,5 % до 8 %. Дуплексные сорта находят свое применение в в агрессивных хлорсодержащих средах,
  • Мартенситные сорта магнитные, содержат обычно 12 % хрома и среднее содержание углерода. Они прочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят поэтому применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении.
  • Жаропрочные стали имеют содержание хрома обычно 17 % с добавлением никеля, меди и ниобия. Поскольку эти стали могут быть упрочнены и хорошо сопротивляются процессу старения, они идеальны для шахтных насосов, шпинделей клапанов и для космической техники.
  • Аустенитные и ферритные сорта составляют приблизительно 95% используемых нержавеющих сталей. Из ферритных марок наиболее широко используется марка 430, т.н. «безникелевые» нержавейки. Они имеют хорошие прочностные и механические характеристики, что обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода, и низкую себестоимость по сравнению с хромо-никелевыми нержавейками.

Среди аустенитных марок широкое распространение получила марка 304, которая является наиболее универсальной и широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Её ещё обозначают 18-10 (пищевая).

В последние годы стали 300-й серии постепенно уступают позиции экономически более эффективным аустенитным сталям серии 200, в которых дорогостоящий никель частично заменен на марганец и азот.

Эти марки нержавеющих сталей активно производятся и предлагаются на рынке индийскими предприятиями. Ведь именно им отдается первенство в разработке этих марок.

Механические свойства нержавеющих сталей позволяют снизить толщины используемых материалов, таким образом сокращая материалоемкость без снижения прочностных характеристик. Аустенитные и Дуплексные сорта не теряют прочности и при низких температурах, и позволяют использовать меньшие толщины по сравнению с углеродистыми сталями, достигая существенной экономии.

Предлагаемые рынком листы могут иметь следующие типы поверхностей:

  • матовая;
  • матовое зеркало;
  • зеркало;
  • шлифованная;
  • мелкая шлифовка;
  • покрытие защитной пленкой.

 Применение нержавеющих сталей в бытовой технике

Уникальность поверхности нержавеющей стали в её плотности, она не имеет пор и микротрещин для проникновения грязи или бактерий.

Простота ухода и очищения, её экологическая нейтральность и стойкость к воздействию агрессивных веществ по сравнению с другими материалами делает её незаменимой для изготовления бытовых плит и другой кухонной техники.

Важным фактором является хорошая и гладкая (без изломов, неровностей и царапин) поверхность металла.

Уже сейчас существуют и, определенно, будут ужесточены в будущем строгие ограничения на растворимость тяжелых металлов, имеющихся в материале, из которого изготовлено оборудование, находящееся в контакте с пищевыми продуктами.

Согласно европейским нормам, количество хрома и никеля, растворенного из стали в ходе стандартного теста по ISO 6486/1, допускается не выше 2 мг/дм2. Для аустенитных сталей количество растворенных никеля и хрома меньше чем 0,02 мг/дм2, т.е.

около 1% от допустимого значения.

 К пищевым коррозионно-стойким сталям относят следующие марки

 Марка стали по ГОСТ 5632-72 Аналог по ASTM А240/А 240М-05а
08Х18H10 304
08Х18Н10Т 321
12Х18Н10Е (Т) 303

 Цвета побежалости сталей

Железные сплавы, в том числе и коррозионностойкие, при нагревании покрываются тонкой пленкой железных окислов самых разнообразных цветных оттенков и появляются цвета побежалости, которые соотносятся с определенными температурами нагрева. Есть сплавы, так называемые «жаропрочные», у которых температура начала образования окислов выше, чем у других сплавов, однако такие марки не относятся к пищевым и очень дороги по причине высокого содержания никеля.

 Для углеродистой стали 

 Температура нагрева Цвет побежалости
220 светло-желтый
240 темно-желтый
255 коричнево-желтый
265 коричнево-красный
275 пурпурно-красный
285 фиолетовый
295 васильково-синий
315 светло-синий
330   серый

  Для нержавеющих сталей

 Температура 12Х18Н9Т ХН75МБТЮ
300 светло-соломенный
400 соломенный светло-желтый
500 красновато-коричневый желтый
600 фиолетово-синий коричневый
650 синий синий
750 голубой

Главное же, существенное влияние на цвет поверхности оказывает продолжительность нагрева. И действительно, более или менее продолжительной обработкой можно вызвать посинение стали при температуре более низкой, чем необходимой для появления даже соломенно-желтого цвета.

Заводы-изготовители нержавеющих сталей

В настоящий момент для потребителей и продавцов нержавеющим прокатом есть фактически три источника поставок: коррозионностойкая сталь российского производства, высококачественный металл от европейских и южно-американских производителей и прокат из Индии и Юго-Восточной Азии.

В связи с нестабильностью цен на никель в настоящее время производители переориентируются на отличные от 300-й серии марки стали.

Для КНР это в первую очередь ферритные стали, не содержащие никель вовсе, для Индии и коммерческих предприятий в Китае — 200-я серия с пониженным содержанием никеля и дополнительными присадками, снижающими твердость сплава и повышающими его коррозионно-стойкие свойства.

В настоящее время рынок между сериями сталей поделен неравномерно.

Наиболее широко традиционно применяется самая дорогостоящая 300-я серия (такие марки, как AISI 304, AISI 316, AISI 321, AISI 310 S, AISI 309 S и другие), наиболее ограничено применение малознакомой отечественному производителю 200-й серии.

Сталь марок этой серии за последние годы в результате исследований и экспериментов претерпела значительные изменения в химии и технологическом процессе прокатки и в настоящий момент заслуживает более пристального внимания. Стали 200 группы дешевле AISI 304 приблизительно на 16-17% .

Еще дешевле сталь AISI 430 (безникелевая) — порядка 50% по отношению к AISI 304. С ростом цен на никель эта разница может возрастать еще больше. Однако применение этой марки стали до сих пор остается спорным по отношению к пищевым продуктам и в медицинской технике.

Заводы-изготовители России

  • Челябинский металлургический завод»,
  • Волгоградский металлургический завод Красный Октябрь»,
  • Ижорские заводы

Заводы-изготовители Европы

  •    Acerinox, S.A. Испания,
  •    Marcegaglia S.p.A, Италия,
  •    Arcelor Stainless Int. Франция,
  •    Outokumpu Stainless, Финляндия,
  •    ThyssenKrupp, Германия.

Юго-Восточная Азия

  •    Jindal Stainless, Индия,
  •    Zhejiang Baocheng Stainless Steel Manufacture Co., Ltd. Китай,
  •    Jiangsu Xi’erfa Group Co., Ltd.Китай,
  •    YUSCO(Yieh United Steel Corp.) Тайвань,
  •    NISCO (Taiyuan Iron & Steel Group) Company Ltd , Китай

Нержавеющая сталь — марки, виды и характеристики

Содержание никеля в нержавеющей стали

Нержавеющие (коррозионностойкие) стали – сплавы на основе железа и углерода, содержащие, помимо основных компонентов и стандартных примесей, легирующие элементы.

Основной добавкой является хром (Cr), которого в коррозионностойком сплаве должно быть не менее 10,5%. В таком количестве Cr оказывает существенное влияние на диаграмму состояния «железо-углерод».

Хром и никель, также в большинстве случаев присутствующие в нержавеющих сталях, повышают не только устойчивость металла к коррозии, но и другие технические характеристики.

Правила маркировки коррозионностойких сталей

Обозначение состоит из цифр и букв. Двузначное число в начале маркировки – количество углерода в сотых долях процента. Далее следуют буквы, характеризующие определенные легирующие элементы.

После них ставятся цифры, равные процентному содержанию легирующих элементов, округленному до целого числа. Если процент добавки находится в пределах 1-1,5, то после буквы цифра не ставится.

Для условного обозначения легирующих компонентов в российской нормативной документации используется русский алфавит:

  • Х – хром;
  • Н – никель;
  • Т – титан;
  • В – вольфрам;
  • Г – марганец;
  • Д – медь;
  • М – молибден.

Группы коррозионностойких сталей по структуре

Структура коррозионностойких сталей, их свойства и области применения определяются процентным содержанием углерода, перечнем и количеством легирующих добавок. По структуре нержавейка делится на несколько типов. Основные: ферритная, мартенситная, аустенитная. Существуют промежуточные варианты.

Ферритная

Эта группа относится к малоуглеродистым сплавам – C до 0,15%. хрома – до 30%. Объемнокристаллическая структура обеспечивает сочетание достаточно высокой прочности и пластичности. Нержавеющие стали ферритных марок относятся к ферромагнитным.

Основные характеристики:

  • способность к холодной деформации;
  • основной тип термообработки – отжиг, снимающий наклеп;
  • хорошая коррозионная стойкость;
  • относительно невысокая стоимость.

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, находят оптимальный баланс между содержанием углерода и хрома.

Полностью устранить склонность к МКК позволяет введение карбидообразующих элементов – титана и ниобия.

По стандарту AISI ферритные стали относятся к серии 400:

  • 403-420 – содержание хрома 11-14%, никель отсутствует;
  • 430 и 440 – 15-18% C, никель отсутствует;
  • 630 – содержит 3-5% никеля. Хорошо обрабатывается, устойчива к коррозии в различных средах, схожа по свойствам с 08Х18Н10.

Эти материалы используются при производстве широкого сортамента труб, листов, профилей.

Таблица марок нержавеющих сталей ферритного класса по ГОСТу и AISI, основные сферы использования

Марка по ГОСТу 5632 Марка по AISI Области применения
08Х13 409 Столовые приборы
12Х13 410 Емкости для жидких алкогольсодержащих продуктов
12Х17 430 Емкости для высокотемпературной обработки пищевой продукции

Мартенситная

К этой группе относятся металлы с содержанием хрома до 17%, углерода – до 0,5% (в отдельных случаях – выше). Мартенсит – структура, получаемая путем закалки заготовки с последующим отпуском. Для нее характерно сочетание высокой твердости, прочности, упругости и устойчивости к коррозии.

Сплавы используются при производстве ответственной металлопродукции, предназначенной для работы в агрессивных средах. Это пружины, валы, ножи, фланцы. При повышении содержания C в структуре появляется карбидная фаза, обеспечивающая высокую твердость и износостойкость.

Проведение низкого отпуска после закалки (+200…+300°C) обеспечивает высокую твердость – 50-52 HRC, высокого (+500…+600°С) – меньшую твердость (28-30HRC) и большую вязкость. Закалка производится при температурах +950…+1050°C.

Таблица марок мартенситных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632 Марка по AISI Области применения
20Х13 420 Кухонное оборудование
30Х13
40Х13
14Х17Н2 (мартенситно-ферритная) 431 Детали компрессорных установок, оборудование, эксплуатируемое в агрессивных средах и при пониженных температурах

Аустенитный класс

Этот обширный класс коррозионностойких сталей (по AISI – класс 300 и представитель класса 200 – AISI 201) обладает высокой устойчивостью к коррозии, пластичностью в холодном и горячем состоянии, прочностью, хорошей свариваемостью, способностью контактировать без разрушения с азотной кислотой.

Немагнитность существенно расширяет области применения материала. Экономически выгодным является сочетание 18% Cr и 8% Ni. При необходимости получения стабильного состояния аустенита количество никеля повышают до 9%. Такие стали бывают нестабилизированными и стабилизированными.

Стабилизированная группа легируется титаном и ниобием, снижающими склонность аустенитных марок к межкристаллитной коррозии.

Закалка осуществляется при температурах +1050…+1100°C с быстрым охлаждением, которое закрепляет состояние пресыщенного твердого раствора. Особенность этой группы – отсутствие упрочнения при закалке.

В данном случае этот вид ТО является смягчающей операцией, направленной на снятие последствий наклепа. С этой же целью может применяться отжиг. Закалке подвергают мелкие детали, отжигу – массивные.

Таблица марок аустенитных сталей по ГОСТу и AISI, их основные области применения

Марка по ГОСТу 5632 Марка по AISI Области применения
12Х18Н10Т 321 Технологические линии химической индустрии и предприятий нефтепереработки
08Х18Н10 304 Технологические трубопроводные системы в химической и пищевой индустрии, ограниченный ассортимент посуды, не включающий изделия для горячей обработки пищи
08Х17Н13М2 316 Технологическое оборудование химической индустрии, использование в качестве «пищевого» материала
12Х15Г9НД 201 Емкости и трубопроводы, контактирующие с органическими кислотами и умеренно агрессивными средами

Краткие характеристики некоторых видов аустенитных нержавеющих сталей:

  • 304 – распространенный представитель этого класса. Прекрасно поддается глубокой вытяжке, поэтому применяется для изготовления объемных изделий. Подвержен щелевой коррозии в теплых средах с повышенным содержанием хлора, поэтому не рекомендуется к применению в морской воде и в отраслях, в которых используются чистящие составы с хлором.
  • 321 и 347 – усовершенствованные варианты марки 304, отличающиеся добавками ниобия или титана.
  • 316 – проявляет максимальную устойчивость к коррозии среди массово используемых коррозионностойких сталей.
  • 201 – относительно недорогой аналог сталей 304 и 321. Показывает хорошие рабочие характеристики в средах средней агрессивности, благодаря сбалансированному химическому составу и новым технологиям изготовления.

Нержавеющие хромоникелевые (аустенитные) стали

Содержание никеля в нержавеющей стали

Нержавеющие стали в составе которых железо, хром и никель – это важнейшая категория специальных конструкционных материалов, которая нашла применение во многих отраслях промышленности. В этой статье речь пойдет об одном из видов нержавеющей стали – хромоникелевых имеющих аустенитную структуру. И немного о свойствах и применении нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

Коррозия и ее особенности

Я заметил, что описывая качества нержавеющих сталей и отмечая их нужность и полезность для промышленности, до сих пор не акцентировал внимание на том почему они так важны. Основное свойство нержавеющих сталей – способность противостоять коррозии, поэтому несколько слов о том, что это такое.

Коррозия – это процесс разрушения поверхности металлов в результате чисто химического или электрохимического воздействия внешней среды, как правило агрессивной.

В общем случае коррозия металла сопровождается образованием на поверхности продуктов разрушения, таких как ржавчина, но бывают и разрушения без внешних проявлений.

Интенсивность коррозии зависит от свойств металла и степени агрессивности окружающей среды.

Коррозия это довольно широкое понятие и характеризуется по различным проявлениям:

  • сплошная (равномерная) коррозия, когда разрушению подвергается вся поверхность металла;
  • точечная (местная, щелевая, питтинговая) коррозия, когда разрушаются отдельные участки поверхности металла;
  • межкристаллитная коррозия, когда коррозия распространяется в глубь изделия по границам зерен;
  • коррозия под напряжением (коррозионное растрескивание), когда на поверхности металла развиваются трещины вследствие одновременного воздействия растягивающих напряжений и агрессивной среды.

Отдельный вид – электрохимическая коррозия, когда к чисто химическим процессам взаимодействия металла и окружающей среды, добавляются электрохимические процессы на границе раздела. Это самый разрушительный вид коррозии.

В процессе электрохимической коррозии разрушение металлов происходит под воздействием электролитов и сопровождается переходом атомов. На практике чаще всего электролитами выступают водные растворы солей, кислот и щелочей.

Таким образом интенсивному разрушению электрохимической коррозией подвергаются металлические емкости, трубопроводы, детали машин и части сооружений находящиеся в контакте с морской и речной водой, а также грунтовыми водами.

Из теории электрохимической коррозии следует, что наибольшую устойчивость имеют очень чистые металлы. Но в жизни использование чистых металлов практически невозможно, поэтому возникает необходимость обеспечения однородной структуры твердого раствора в сплавах.

Повышенная стойкость против равномерной коррозии в широкой гамме коррозионно-активных сред различной степени агрессивности – отличительная особенность нержавеющих сталей и сплавов. Многие виды нержавеющие стали кроме того обладают стойкостью против межкристаллитной и точечной коррозии и коррозионного растрескивания.

Общее о хромоникелевых нержавеющих сталях

Основные легирующие элементы, придающие хромоникелевой стали коррозионную стойкость в окислительных средах это Cr (хром) и Ni (никель). Хром способствует образованию на поверхности нержавеющей стали защитной плотной пассивной пленки окисла Сr2O3. Необходимая для придания коррозионной стойкости нержавеющей стали концентрация хрома в сталях этой группы составляет 18%.

Никель относится к металлам находящимся или легко переходящим в так называемое “пассивное” состояние. В пассивным состоянии металл или сплав обладает повышенной коррозионной стойкостью в агрессивной среде. Хотя, конечно, эта способность никеля меньше чем у хрома или молибдена.

Хром и железо в сплаве образуют твердый раствор, а никель в количестве 9—12%, кроме того, способствует формированию аустенитной структуры. Благодаря аустенитной структуре хромоникелевые нержавеющие стали отличаются высокой технологичностью при горячей и холодной деформациях и стойкостью при низких температурах.

Хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали наиболее широко распространенная группа коррозионностойких сталей. Они так же известны в мировой практике под общим названием сталей типа 18-10.

В нашей стране наиболее распространены марки хромоникелевых нержавеющих сталей: 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т (ЭИ914), 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 03Х18Н11, 12Х18Н12Т, 08Х18Н12Б (ЭИ402), 02Х18Н11, 03Х19АГ3Н10.

Эти нержавеющие стали обладают коррозионной стойкостью во многих окисляющих средах при различной концентрации и в широком диапазоне температур. Они так же обладают жаростойкостью и жаропрочностью, но при умеренных температурах.

Стойкость нержавеющей стали против межкристаллитной коррозии

Способность сопротивляться межкристаллитной коррозии у хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей в первую очередь зависит от содержания углерода в твердом растворе. Углерод способствует выделению в твердом растворе карбидных фаз, тем самым способствую ускорению проявления межкристаллитной коррозии с повышением температуры.

Хромоникелевые аустенитные нержавеющие стали при выдержке в интервале 750-800 ºС теряют способность сопротивляться межкристаллитной коррозии:

  • при содержании углерода 0,084 % — в течение 1 минуты;
  • при содержании углерода 0,054 % — в течение 10 минут;
  • при содержании углерода 0,021 5 – через более чем 100 минут.

азота в составе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей так же оказывают влияние на склонность к межкристаллитной коррозии, но в значительно меньшей степени. наличие азота в составе может быть даже полезно для повышения прочности.

Повышение концентрации никеля в составе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей способствует снижению растворимости углерода, но отрицательно влияет на ударную вязкость хромоникелевой стали после отпуска и способствует межкристаллитной коррозии.

Растворимость углерода в твердом растворе хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей происходит и при увеличении содержания хрома. В этом случае так же происходит снижение ударной вязкости стали, но при этом стойкость против межкристаллитной коррозии возрастает.

Закалка аустенитных хромоникелевых сталей

Углерод в составе аустенитных хромоникелевых нержавеющих сталей без добавок титана и ниобия влияет на температуру закалки стали.

При закалке требуется произвести нагрев стали выше температуры растворения карбидов хрома, последующее быстрое охлаждение предназначено фиксировать однородность твердого раствора.

Таким образом при увеличении содержания углерода требуется большая температура нагрева под закалку. В целом интервал температуры нагрева при закалке аустенитных хромоникелевых нержавеющих сталей составляет от 900 до 1100 ºС.

Длительная выдержка аустенитных хромоникелевых нержавеющих сталей при достижении температуры закалки не требуется. Для листовой нержавеющей стали общее время нагрева до 1000-1050 ºС и выдержки составляет 1-3 минуты на 1 мм толщины листа.

А вот охлаждение должно быть быстрым. Для аустенитных хромоникелевых нержавеющих сталей с содержанием углерода более 0,03 %, относящихся к “нестабилизированным” применяют охлаждение в воде. Нержавеющие стали с меньшим содержанием углерода и имеющие небольшие сечения можно охлаждать на воздухе.

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т применение, свойства

Сталь 12Х18Н10Т отличный пример хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали, широко применяемой при производстве сварных конструкций.

Она может работать в контакте с азотной кислотой и другими сильными окислителями; в некоторых органических кислотах средней концентрации, органических растворителях, атмосферных условиях и т.д.

Это емкости, теплообменники, а так же сварные конструкций в криогенной технике (до —269 °С).

Примеры использования нержавеющей стали 12Х18Н10Т:

  • прокат кованый круглый, квадратный, шестигранный
  • лист толстый;
  • лист тонкий;
  • лента холоднокатаная;
  • трубы бесшовные горячедеформированные;
  • трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные;
  • проволока;
  • профили стальные фасонные.

Коррозионная стойкость нержавеющей стали 12Х18Н10Т против межкристаллитной коррозии определяется при испытании по методам AM и АМУ ГОСТ 6032-89 с продолжительностью выдержки в контрольном растворе соответственно 24 и 8 ч. Испытания проводят после провоцирующего нагрева при 650 °С в течение 1 ч.

При непрерывной работе нержавеющая сталь 12Х18Н10Т устойчива против окисления на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температуре до 900 °С. Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т обладает достаточно высокой жаростойкостью при температурах 600-800 °С.

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т обладая хорошей технологичностью может подвергаться значительным пластическим деформациями. Температурный интервал обработки нержавеющей стали 12Х18Н10Т давлением составляет 1180-850 °С, скорость нагрева и охлаждения не лимитируется. В холодном состоянии допускают высокие степени пластической деформации.

Сварка нержавеющей стали 12Х18Н10Т

Основной проблемой при сварке аустенитных нержавеющих сталей является прокаливание, которое вызывает в них структурные изменения, приводящие к снижению стойкости против межкристаллитной коррозии.

Для снижения подобных рисков в состав хромоникелевых нержавеющих сталей вводят титан или ниобий. Легированные титаном нержавеющие стали хорошо свариваются, при условии исключения последующей термообработки.

Хромоникелевая нержавеющая сталь 12Х18Н10Т хорошо сваривается всеми видами ручной и автоматической сварки. Электросварку можно производить контактной сваркой, сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом в защитной среде аргона, полуавтоматической сваркой в защитной среде из смеси аргона с углекислым газом, сваркой отдельными, покрытыми электронами.

Для обычной автоматической сварки под флюсами АН-26, АН-18 и аргонодуговой сварки используют специальную проволоку для сварки “нержавейки”, например Св-08Х19Н10Б, Св-04Х22Н10БТ, Св-05Х20Н9ФБС и Св-06Х21Н7БТ.

Для ручной сварки нержавеющей стали используют электроды для “нержавейки” типа ЭА-1Ф2 марок ГЛ-2, ЦЛ-2Б2, ЭА-606/11 с проволокой Св-05Х19Н9ФЗС2, Св-08Х19Н9Ф2С2 и Св-05Х19Н9ФЗС2. Это обеспечивает стойкость шва против межкристаллитной коррозии. Сварочные электроды для “нержавейки” обычно короче, чем электроды для обычной стали, так как их электрическое сопротивление выше.

Так же возможно сваривание деталей из нержавеющей стали и обычной стали, но в этом случае необходимо использовать т.н. “переходные” электроды. В этом случае требуется, чтобы металл сварочного шва был из нержавейки, поэтому и используются переходные электроды, содержащие повышенное содержание легирующих элементов.

Особую маркировку имеют сварочные электроды, предназначенные для сварки нержавеющей стали, предназначенной для использования в пищевой промышленности. Применение правильных сварочных материалов обеспечивает сохранность высоких коррозионных свойств как против общей, так и межкристаллитной коррозии.

Приглашаем к сотрудничеству

Как определить нержавеющую сталь: способы и материалы

Содержание никеля в нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – наименование группы железных сплавов, в состав которых добавлены коррозионностойкие металлы. В качестве добавок используют углерод, титан, медь, а также в состав входят от 12 до 25 % хрома и никеля. Легированные стальные сплавы не подвержены коррозионным поражениям, устойчивы к воздействию влаги, агрессивных сред, щелочей и кислот.

Из нержавейки производят посуду, ножи, элементы станков, автомобилей и промышленного оборудования, особенно в химической и нефтепромышленности. Такой лом принимают по высокой цене, которая зависит от состава. Наиболее дороги сплавы с повышенным содержанием никеля (от 10 %). Чтобы получить максимальную прибыль от сдачи металлолома, важно знать, как определить нержавейку?

Металлы и сплавы, которые часто путают

Серебристый сплав железа и хрома подходит для производства кухонной утвари, медицинских инструментов, подшипников, режущих элементов и т.д. Но эти предметы также изготавливают из следующих материалов:

  • никелированная латунь (белый сплав меди с содержанием цинка более 25 %);
  • мельхиор (серебристо-белый металл из сплава меди с никелем);
  • белая медь (сплав, содержащий не менее 25 % никеля).

Полированный алюминий, нихром, нейзильбер и другие сплавы, используемые для производства посуды, ножей, бижутерии, легко спутать с легированной сталью.

Несмотря на сходный состав и высокое содержание никеля, в пункте сбора металлолома их легко отличат и не примут по желаемой цене.

Определить, алюминий или нержавейка попала к вам в руки, можно несколькими способами: химическими, механическими и др.

Анализ с помощью магнита

В лабораториях крупных пунктов приема установлен спектрометр – оптический прибор для спектроскопических исследований. Он оснащен интерферометром для оценки интенсивности спектральных линий и измерения длины волн. Полученные данные обрабатывает компьютер, выдавая точное заключение о составе сплава.

Если нужно определить нержавейку в домашних условиях, используют подручные, но относительно надежные средства. Одно из них – магнит: принято считать, что нержавейка не магнитит. Однако этот метод диагностики недостаточно точен, ведь мартенситные и ферритные сплавы имеют магнитные свойства.

С помощью магнита можно определить только аустенитные и аустенитно-ферритные сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Из них производят посуду, сантехническое и холодильное оборудование, тару для пищевых жидкостей и т.д. Вопреки распространенному мнению, точно определить нержавейку магнитом нельзя, но можно приблизительно выявить ее разновидность.

Определяем пищевую нержавейку

Как указано выше, магнит помогает определить пищевую нержавейку в домашних условиях. Не реагируют на соприкосновение с ним сплавы с низким содержанием углерода и большим количеством никеля в составе. Нержавеющая сталь с высоким содержанием углерода (более 0,9 %) обладает магнитными свойствами и запрещена к применению в пищевой промышленности.

Также, чтобы определить пищевую нержавейку, используют различные кислоты (лимонную, винную, уксусную и др.). Сплавы для применения в пищевой сфере содержат больше легирующих добавок, поэтому их поверхностная пленка крепче и почти не содержит железа.

Для дополнительной защиты от коррозии применяют пассивацию – метод обработки поверхности металла, в результате которой снижается его активность, и он не вступает в окислительные реакции.

Под действием перечисленных кислот нержавейка может покрыться легкой патиной, что и указывает на ее непищевое предназначение.

Типы и марки немагнитных сталей

Если происхождение изделия известно, по реакции с магнитом можно примерно определить тип нержавеющей стали. Следующие марки не магнитят:

  • AISI 409 (аналог 08Х13) – из этой ферритной стали производят контейнеры для грузоперевозок, детали для выхлопной системы автомобиля и т.д. (пластичность и отсутствие магнитных свойств обусловлены предельно низким содержанием C – менее 0,03 %);
  • AISI 304 (аналог 8-12X18H10) – из нее изготавливают предметы быта, а также посуду и оборудование для пищей и фармацевтической промышленности;
  • 12Х21НБТ (ЭИ8П) – аустенитно-ферритная сталь для применения в средах средней агрессивности, из которой производят тару и оборудование для химической и фармацевтической промышленности.

Не магнитят нержавеющие стали марок AISI 402–420, которые содержат в своем составе от 11 д 14 % хрома и менее 0,07 % углерода.

Магнитная нержавейка

Магнитные свойства есть у стали AISI 430 (аналог 08Х17, в составе которой – от 15 % хрома).

Из нее производят проволочные сетки, трубы для транспортировки нефтепродуктов, элементы технологических установок газа- и нефтепереработки.

Марка стали AISI 630 содержит до 5 % никеля и хрома, а также большое количество добавок: меди, титана, молибдена. Ее применяют в приборостроении и металлургии.

Определить нержавеющую сталь можно, даже если она магнитная. Для этого поместите образец материала в 2 % уксус или другую агрессивную среду на 1–2 дня. Коррозионностойкие сплавы пройдут это испытание без видимых изменений, а металлы, подверженные коррозии, потемнеют.

Определить магнитную нержавеющую сталь в домашних условиях также поможет медный купорос. Предварительно зачистите поверхность металла наждачной бумагой, а затем нанесите несколько капель концентрированного вещества (ржавеющие сплавы покрываются красной пленкой).

Проверка искрой

Тест металла на цвет искры – распространенный способ сортировки металлолома, который используют даже специалисты. Определить марку нержавеющей стали можно по следующими факторам:

  • количество искр и вспышек, которое прямо пропорционально объему углерода в составе сплава;
  • цвет искр, которые указывает на состав металла (чем он светлее, тем выше вероятность, что перед вами – низкоуглеродистая сталь);
  • наличие блестящих белых искр, которое указывает на высокое содержание титана в составе.

Для проведения теста необходима угловая шлифовальная машинка (болгарка). Начните шлифовать поверхность стали и проследите за реакцией. Достаточно точно определить металл или нержавейку помогут цвет, длина и форма искр.

«Желтый поток» или «белая вилка»

Существует много видов искр: «вилка», «веточка», «стрела» и др. Различать их учатся с опытом, но даже неподготовленный человек сможет отличить плотный и короткий поток вспышек от длинных и редких искр, характерных для нержавеющей стали. Наличие темных красных искр, выходящих из-под шлифовального круга, свидетельствует о высоком содержании никеля, карбида вольфрама и кобальта.

Если в процессе шлифовки появляется поток средней плотности, при этом искры у основания соломенно-желтые, а на конце белые, перед вами нержавеющая сталь.

Длинный поток искр, достигающий 1,5 метров, указывает на наличие в составе азота.

В этом случае несложно определить марку нержавеющей стали: азотистые легированные сплавы достаточно редки и их всего несколько (Nitrobe 77, Sandvik™ 14C28N, Böhler N680 и др.).

От чего зависит цена?

Низкоуглеродистые коррозионностойкие сплавы используют для производства самых разных изделий: лезвий, профилированных листов, кровельных материалов, медицинских принадлежностей. Лом нержавейки можно собрать при демонтаже старого забора, разборе старого холодильника, выбросе ненужной кухонной утвари и т.д. При этом потенциальный доход будет зависеть от таких факторов:

  • вид стали (аустенитная, ферритная, мартенситная и др.);
  • марка стали (AISI 304, AISI 630, 12Х21НБТ);
  • вид металлопроката (листовой, сортовой, трубный);
  • толщина листа;
  • состав;
  • качество.

Определить марку нержавейки и состав можно в лабораторных условиях, обратившись в надежный пункт приема. У нас есть необходимое оборудование для анализа состава, оценки качества и проверки радиационной активности цветного лома. Но предварительно оценить металлолом вы можете дома.

Как оценить качество?

Качество нержавеющей стали зависит от разных факторов – от количества добавок до способа соединения. В местах образования сварных швов антикоррозийные свойства металла значительно ухудшаются, что со временем приводит к появлению ржавчины и постепенному разрушению материала.

Окрашенные профилированные листы придется очищать от покрытия, шлифовать, повреждая защитный слой на поверхности. Соответственно, металл станет менее стойким к воздействию влаги, его качества ухудшатся, а потому и цена такого лома будет ниже. Предварительно оценить свойства стали можно соленым раствором.

Он не должен оставить пятен на поверхности высоколегированной стали. А от воды на некачественной нержавейке останутся желтоватые разводы.

Самые дорогие виды нержавейки

На стоимость влияет количество никеля в сплаве: у самых дешевых видов его содержание не превышает 5 %. Наиболее дороги высоколегированные сплавы с примесью никеля от 12 %.

В числе дорогостоящего лома – сантехнические фитинги и кольца, проволока и различные электрические соединители (разъемы, переходники и др.).

Также высоко ценят штейн (побочный продукт цветной металлургии) с содержанием никеля свыше 35 %, хотя его и относят к шлакам.

Но наиболее распространена марка стали A2 с содержанием примерно 10 % никеля и 18 % хрома. Обычно из нее производят предметы домашнего обихода. Чтобы узнать точную цену, посетите наш пункт приема: для оценки лома специалисты должны осмотреть металл, оценить степень засоренности, состав и свойства.

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.