Виды и классификация нержавеющих сталей

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 10 Августа 2024

Содержание:

Нержавеющие стали содержат не менее 10,5 % хрома и обладают высокой устойчивостью к коррозии. Однако существуют разные виды и категории нержавеющих сталей, и количество известных марок исчисляется десятками. В общем, такие материалы можно классифицировать по нескольким критериям.

Основная классификация нержавеющих сталей осуществляется по их кристаллической структуре, которая определяется легирующими элементами:

  • Аустенитные стали: Содержат хром, никель и иногда марганец и азот. Высокая коррозионная стойкость, хорошая свариваемость и превосходные механические свойства. Наиболее распространенные марки — 304 и 316.
  • Ферритные стали: Содержат хром, но не содержат никель. Более дешевые в производстве, обладают хорошей коррозионной стойкостью, но менее пластичны. Пример — сталь марки 430.
  • Мартенситные стали: Содержат высокое содержание углерода и хрома. Обладают высокой твердостью и прочностью, но имеют более низкую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными и ферритными сталями. Пример — сталь марки 420.
  • Дуплексные стали: Сочетают качества аустенитных и ферритных сталей. Высокая прочность и устойчивость к коррозии, а также хорошая свариваемость. Пример — сталь марки 2205.

Нержавеющие стали также можно классифицировать по областям применения:

  • Пищевой сектор: Используются такие марки как 304 и 316, так как они обладают высокой устойчивостью к коррозии и безопасны для контакта с пищевыми продуктами.
  • Медицинские изделия: Марки стали такие как 316L и 317L применяются в медицине благодаря их биосовместимости и устойчивости к коррозии.
  • Химическое производство: Аустенитные и дуплексные стали применяются из-за их великолепной устойчивости к агрессивным химическим средам.
  • Строительство и архитектура: Используются марки 304 и 430 для создания долговечных и эстетически привлекательных конструкций.

Понимание различных типов и категорий нержавеющих сталей позволяет лучше выбирать материалы для конкретных приложений, обеспечивая долговечность, эффективность и безопасность. Выбор правильного типа стали зависит от множества факторов, включая механические свойства, устойчивость к коррозии и стоимость.

По главным характеристикам нержавеющие стали можно разделить на три категории:

  1. Жаропрочные стали проявляют термостойкость и сохраняют механическую прочность при высоких температурах. К ним относятся марки AISI 310 (20Х23Н18), AISI 309 (20Х20Н14C2), AISI 314 (20Х25Н20С2) и другие.
  2. Коррозионностойкие стали хорошо справляются с длительным воздействием агрессивных сред. К ним относятся марки 12Х17, 40Х13, 20Х13 и другие.
  3. Жаростойкие материалы совмещают в себе свойства жаропрочных и коррозионностойких сталей: они отличаются стойкостью к длительному воздействию агрессивных сред при температурах свыше 500 °C. Примеры таких марок: 15Х25Т, 15Х6СЮ, 08Х17Т и другие.

В зависимости от химического состава нержавеющие стали делят на три группы:

  1. Хромомарганцевые и хромомарганцевоникелевые стали характеризуются высоким содержанием марганца и никеля. Эти элементы придают сталям прочность и износостойкость, делая их пригодными для использования в условиях интенсивного износа. Примеры таких марок: 07Х21Г7АН5, 03Х20Н16АГ6, 10Х14Г14Н4Т и другие.
  2. Стали с никелем и хромоникелем содержат больше никеля, что улучшает их пластичность, вязкость и ударную прочность. Эти виды стали отлично справляются с холодной и горячей деформацией. Примеры таких марок: 08Х18Н10, 02Х18Н11, 12Х18Н10Т и другие.
  3. Хромистые стали представляют собой нержавеющие стали в чистом виде. Их основное преимущество заключается в высокой коррозионной стойкости. К этому виду относятся марки 08Х13, 12Х13, 15Х28 и другие.

Все перечисленные виды нержавеющей стали находят широкое применение в различных сферах промышленности, таких как машиностроение, строительство, химическая промышленность и пищевая промышленность. Важно отметить, что выбор конкретного сорта нержавеющей стали зависит от эксплуатационных условий и требований к готовому изделию.

Многообразные виды металлопроката производятся из нержавеющей стали, включая листовой прокат, трубы, профиль и крепежные изделия. Который обладает устойчивостью к коррозии и окислению, высокими механическими свойствами и способностью выдерживать экстремальные температуры, что делает его незаменимым материалом в ряде отраслей.

Другим методом разделения нержавеющих сталей является их пространственное строение кристаллов. Оно напрямую зависит от типа и количества легирующих компонентов. В зависимости от структуры различают четыре категории нержавеющих сталей:

  1. Ферритные стали характеризуются низким содержанием углерода (до 0,15 %) и большим процентом хрома (до 30 %). Эти материалы известны своими превосходными магнитными свойствами, пластичностью, способностью к холодной деформации и устойчивостью к агрессивным средам. Их часто применяют в химической и тяжелой промышленности, а также при производстве бытовых и отопительных приборов. К ферритным сталям относятся, например, AISI 409 (используется для изготовления столовых приборов), AISI 410 (применяется для емкостей для алкогольных продуктов, деталей котлов, фильтров), AISI 430 (подходит для емкостей для продуктов, подвергающихся высокотемпературной обработке) и другие.
  2. Аустенитные материалы содержат минимум 7 % никеля и примерно 18 % хрома. Эти материалы характеризуются устойчивостью к кислотам, выдающейся прочностью и твердостью, отличной пластичностью, хорошей свариваемостью и высокой стойкостью к коррозии, но не проявляют магнитных свойств. Они широко применяются в различных областях промышленности. К аустенитным маркам относятся такие, как AISI 321 (применяется в технологических линиях на химических и нефтеперерабатывающих заводах), AISI 201 (используется для производства емкостей и труб, контактирующих с органическими кислотами), AISI 304 (применяется для изготовления трубопроводов на химических и пищевых предприятиях) и другие.
  3. Мартенситные сплавы включают в себя 11-13% хрома и до 0,5% углерода. Эти материалы характеризуются высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, упругостью и устойчивостью к коррозии. Они идеально подходят для производства режущих инструментов, турбин, а также ответственных конструкций. К мартенситным сплавам относятся марки AISI 420 (применяется для изготовления кухонного оборудования, подшипников, измерительных инструментов), AISI 431 (из нее производят детали компрессорных установок и оборудование для работы при низких температурах) и другие.
  4. В сплавах, сочетающих ферритную и аустенитную составляющие, содержится от 18 до 28 % хрома и от 4,5 до 8 % никеля. Такие материалы обладают характеристиками обоих типов сталей, совмещая в себе прочность, гибкость, отличные свариваемые свойства, а также высокую устойчивость к коррозии. Они широко применяются в судостроении, целлюлозно-бумажной промышленности и нефтехимическом секторе. К таким сталям относятся, к примеру, марки 08Х22Н6Т (используемая в химической и пищевой отраслях, а также для производства сварочного оборудования) и 08Х21Н6М2Т (применяемая для изготовления сварных конструкций, функционирующих в агрессивных средах).

Изделия из нержавейки

Существует множество марок нержавеющих сталей. Вот некоторые из наиболее популярных, которые еще не упоминались в этом тексте:

  • AISI 316 используется для изготовления изделий, предназначенных для работы в условиях хлорированной среды или морской воды;
  • 12Х13 идеально подходит для деталей и изделий, работающих при температуре до +500 °С;
  • 20Х13 применяют для изготовления турбинных деталей, поршневых колец, труб и других изделий, эксплуатируемых под нагрузкой при температуре до +500 °С;
  • 95Х18 оптимальна для производства осей, втулок, ножей, подшипников и иных изделий;
  • AISI 316Ti используется для изготовления резервуаров, инструментов и деталей, контактирующих с кислотами или морской водой;
  • AISI 201 часто используется для производства мебели, автозапчастей, а также газовых и электрических плит;
  • 14Х17Н2 наилучшим образом подходит для деталей, работоспособных при температуре до +800 °С;
  • 12Х18Н10Т часто применяют для патрубков, теплообменников, труб и изделий, работающих под давлением при температуре до +600 °С;
  • 10Х17Н13М2Т предпочтительна для сварных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах при температурах до +600 °С.

Следует учитывать, что стали с одинаковыми свойствами, но произведенные по различным стандартам, будут иметь разные обозначения. В качестве примера ниже приведены некоторые из них:

Классификация сталей в зависимости от страны происхождения

Дополнительные классификации и их особенности

В зависимости от химического состава и предназначения, нержавеющие стали можно классифицировать на несколько ключевых видов:

  • Аустенитные стали – это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей, которая включает в себя марки типа AISI 304 и AISI 316. Они отличаются высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью.
  • Ферритные стали – такие стали, как AISI 430, обладают хорошей коррозионной стойкостью и высокой прочностью, но менее пластичны и свариваемы по сравнению с аустенитными.
  • Мартенситные стали – эти сплавы, например, 20Х13 и 30Х13, характеризуются высокой прочностью и твердостью, но более подвержены коррозии. Чаще применяются там, где критичны параметры износа и закаливания.
  • Дуплексные (аустенитно-ферритные) стали – такие марки, как AISI 2205, сочетают в себе преимущества аустенитных и ферритных сталей. Они обладают высокой прочностью и стойкостью к коррозии.

Выбор конкретной марки стали зависит от множества факторов, включая эксплуатационные условия, требования к механическим характеристикам и коррозионной стойкости, а также экономическую целесообразность.

Как правильно выбрать марку стали

При выборе подходящей марки стали необходимо учитывать следующие параметры:

  • Условия эксплуатации: температура, влажность, агрессивные среды и механические нагрузки.
  • Технологические особенности: возможность сварки, обработки, закалки и закаливания.
  • Экономические факторы: стоимость материала и доступность на рынке.