Нержавеющая сталь - химический состав и основные легирующие элементы

Фото - нержавеющий металлопрокат

Нержавеющая сталь – это наиболее востребованный материал для производства металлопроката, сложных механизмов, резервуаров, сосудов и других металлоизделий, функционирующих в сложных рабочих и климатических условиях. Применение нержавеющей стали достаточно широко – от металлургии до частного строительства.

Сам термин «нержавеющая сталь» означает группу легированных сплавов, которые отличаются повышенной коррозионной стойкостью, жаропрочностью и износостойкостью.

Выделяют три основные группы нержавеющей стали:

  • коррозионностойкая – это нержавеющая сталь, которой характерна высокая сопротивляемость атмосферной коррозии при средних температурах.
  • жаростойкая – это нержавеющая сталь, для которой характерна высокая устойчивость к образованию окалины при повышенных температурах, а также стойкость к коррозии в сильно агрессивных химических средах при высоких температурах.
  • жаропрочная – это нержавеющая сталь, которая способна не терять в первоначальных качествах (не деформироваться и не разрушаться) под нагрузками при повышенных температурах.

На данную классификацию влияет химический состав той или иной марки, и процентное присутствие химических элементов.

В зависимости от химического состава нержавеющие стали делятся на:

  • хромистые – к данной группе относятся мартенситные, полуферритные (мартенситно-ферритные) и ферритные марки. Химический состав таких сталей содержит до 20% хрома. 
  • хромоникелевые – к данной группе относятся аустенитные, аустенитно-ферритные, аустенитно-карбидные марки. Процент хрома в химсоставе может достигать 33%.
  • хромомарганцевоникелевые – в химическом составе таких марок никель заменяется частью марганца (в пределах от 2 до 8%), что никак не понижает качества самого сплава.

Влияние химических элементов на свойства нержавеющих сталей

Ниже представлены основные легирующие элементы, которые могут входить в состав нержавеющих сталей, и их влияние на механические и физические свойства сплавов.

Хром (Cr) – один из самых распространенных легирующих элементов. Присутствие этого элемента в химсоставе обеспечивает стали прочность, твёрдость и упругость, незначительно уменьшая пластичность. Кроме того, хром повышает устойчивость материала ко всем видам коррозии, в том числе и в агрессивных средах, обеспечивает устойчивость магнитных сил и стойкость к окислительным процессам.

Никель (Ni) – элемент, который улучшает пластичность, ударную вязкость и прокаливаемость стали. Также усиливает действие хрома, обеспечивая защиту от коррозии. Никель в химическом составе способствует снижению теплового расширения, что позволяет использовать нержавеющую сталь в контакте с кислотными растворами (соляная, фосфорная, серная).

Молибден (Mo) – благоприятно влияет на коррозионную стойкость сплава, а также повышает его красностойкость, предел прочности на растяжение, стойкость к окислению при повышенных температурах и стойкость к питтингу.

Марганец (Mn) – присутствие в химическом составе свыше 1% данного элемента обеспечивает увеличение твердости, устойчивости к ударным нагрузкам и износостойкость, при этом не снижая пластичность нержавеющей стали.

Вольфрам (W) – достаточно дорогостоящий легирующий элемент. Вольфрам способен образовывать карбиды (твердые химические соединения), которые резко повышают твердость и жаропрочность стали. Вольфрам препятствует росту зерна при нагревании и устраняет хрупкость при отпуске.

Титан (Ti) – повышает прочность стали, улучшает коррозионное сопротивление, а также обеспечивает высокую податливость сплава различным методам обработки.

Кремний (Si) – при его содержании в 1-1,5% улучшаются показатели прочности, электросопротивления и магнитопроницаемости стали, при этом сохраняется вязкость стали. Кроме того, кремний способствует повышению стойкости сплава к образованию окалины.

Кобальт (Co) – повышает ударное сопротивление нержавеющих сталей, а также увеличивает стойкость сплавов к повышенным температурам.

Алюминий (Al) – данный элемент снижает старение стали, повышает текучесть, жаростойкость, улучшает ударное сопротивление и стойкость к образованию окалины.

Ниобий (Nb) – повышает защиту от межкристаллической коррозии в сварных металлоконструкциях.

Медь (Сu) – обеспечивает защиту от атмосферной коррозии и прочность стали.

Применение металлопроката из нержавеющей стали

Поставляется нержавеющая сталь в виде рулонной стали, поковок, прутков, из которых впоследствии изготавливают нержавеющие листы, тавровые и двутавровые балки, швеллеры, трубы и трубопроводные фланцы, фитинги, запорно-регулирующую арматуры, крепеж и пр.

Благодаря высоким механическим и физическим свойствам сплавов, нержавеющий металлопрокат особенно востребован в:

  • нефтегазовой, химической, теплоэнергетический отрасли;
  • металлургии, строительстве, литейном производства;
  • атомной, аэрокосмической, криогенной промышленности;
  • пищевой, медицинской, фармацевтической отрасли;
  • производстве кораблей, судов, морских грузоподъемных кранов;
  • изготовлении высокоточных измерительных приборов;
  • изготовлении режущих, дробящих, перемалывающих деталей тяжелых машин и станков.

Нержавеющая сталь активно используется для производства оборудования, эксплуатирующего при экстремально высоких и низких температурах в сложных рабочих условиях.

Сталь Структура Аналоги   Химический состав % Механические свойства
    Европейская норма EN 10088 AISI США DIN Германия ГОСТ Россия C Si Mn P S N Cr Mo Ni Другое Re (Rp0,2)
H/mm2 min.
Rm N/mm2 A5% min. Hb max. HR
            Ферритные
   
1.4000 403, 410S X6Cr13 08Х13 ≤0,08 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015
  12,00-14,00  
  230 400-630 20 200
1.4003   X2CrNi12   ≤0,03 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,040 ≤0,015  
≤0,030 10,50-12,50   0,30-1,0   230   20 200
1.4016 430 X6Cr17 12Х17 ≤0,08 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015   16,0-18,0       240 400-630 20 200
1.4510 430Ti, 439 X3CrTi17 08Х17Т ≤0,05 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,040     16,0-18,0     Ti4x(C+N)+0,15 ≤0,8 240 420-600 23 180
Мартенситные 1.4006 410 X12Cr13 12Х13 0,08-0,15 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,040
≤0,015   11,50-13,50   ≤0,75   450 660-850 5 220≥24
1.4021 420 X20Cr13 20Х13 0,16-0,25 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,040 ≤0,015   12,0-14,0       600 800-950 12 230≥28
1.4028 420F X30Cr13 30Х13 0,26-0,35 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,040 ≤0,015   12,0-14,0       650 850-1000 10 245≥48
1.4031   X36Cr13 40Х13 0,36-0,42 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015   12,50-14,50         ≤800   245≥52
1.4034
X46Cr13
46Х13 0,43-0,50 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015   12,50-14,50           ≤800   245=52
1.4057 431 X17CrNi16-2  20Х17Н2 0,12-0,22 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,040 ≤0,015   15,0-17,0   1,50-2,50   700 900-1050 12 295≥54
1.4122   X39CrMo17-1    0,33-0,45 ≤1,0
≤1,50 ≤0,040 ≤0,015   15,50-17,50 0,80-1,30 ≤1,0   550 750-950 12 280≥28
Аустенитные
     
1.4301 304 X5CrNi18-10  08Х18Н10 ≤0,07 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 17,0-19,50   8,0-10,5   190
500-700
45
215 
1.4305 303 X8CrNiS18-9    ≤0,10 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 0,15-0,35 ≤0,10 17,0-19,0   8,0-10,0 Cu ≤1,0 190 500-770 35 230
1.4306 304L X2CrNi19-11  03Х18Н11 ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045
≤0,015 ≤0,10 18,0-20,0   10,0-12,0   180 460-680 45 215
1.4307 (304L) X2CrNi18-9    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045
≤0,015 ≤0,10 17,50-19,50   8,0-10,5   175 460-680 45 215
1.4310
301 X10CrNi18-8    0,05-0,15 ≤2,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 16,0-19,0 ≤0,80 6,0-9,50   195 500-700 40 230
1.4401 316 X5CrNiMo17-12-2    ≤0,07 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 16,50-18,50 2,0-2,50 10,0-13,0   200 500-700 40 215
1.4404 316L X2CrNiMo17-12-2    ≤0,03
≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 16,50-18,50 2,0-2,50 10,0-13,0   200 500-700 40 215
1.4435
316L X2CrNiMo18-14-3  03Х17Н14М3 ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 17,0-19,0 2,50-3,0 12,50-15,0   200 500-700 35 215
1.4436 316 X3CrNiMo17-13-3    ≤0,05 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 16,50-18,50 2,50-3,0 10,50-13,0   200 500-700 40 215
1.4438 317L X2CrNiMo18-15-4    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 17,50-19,50 3,00-4,00 13,0-16,0   200 500-700 40 215
1.4439 317LN X2CrNiMoN17-13-5    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 0,12-0,22 16,50-18,50 4,0-5,0 12,50-14,50   280 580-800 35 250
1.4529 UNS N08925 X1NiCrMoCuN25-20-7    ≤0,02 ≤0,50 ≤1,0
≤0,030 ≤0,010 0,15-0,25 19,0-21,0 6,0-7,0 24,0-26,0 Cu 0,50-1,50 300 650-850 40 250
1.4539 UNS N08904 X1NiCrMoCu25-20-5    ≤0,02 ≤0,70 ≤2,0 ≤0,030 ≤0,010 ≤0,15 19,0-21,0 4,0-5,0 24,0-26,0 Cu 1,20-2,0 230 530-730 35 230
1.4541 321 X6CrNiTi18-10  12Х18Н10Т ≤0,08
≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015   17,0-19,0   9,0-12,0 Ti5xC≤0,70   
190 500-700 45 215
1.4547 UNS S31254 X1CrNiMoCuN20-18-7    ≤0,02 ≤0,70 ≤1,0 ≤0,030 ≤0,010 0,18-0,25 19,50-20,50 6,0-7,0 17,50-18,50 Cu 0,50-1,0    300 650-850 35 260
1.4550 347, 348 X6CrNiNb18-10  03Х17Н14М3 ≤0,08 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045
≤0,015   17,0-19,0   9,0-12,0 Nb 10xC≤1,0   
205 510-740 40 230
1.4571 316Ti X6CrNiMoTi17-12-2  10Х17Н13М2Т ≤0,08 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045
≤0,015   16,50-18,50 2,0-2,50 10,50-13,50 Ti5xC≤0,70   
200 500-700 40 215
Дуплексные Ферритно-аустенитные

1.4362 UNS S32304 X2CrNiN23-4    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,035 ≤0,015 0,05-0,20 22,0-24,5 0,10-0,60 3,50-5,50 Cu 0,10-0,60    400 600-830 25 260
1.4410   X2CrNiMoN25-7-4    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,035 ≤0,015 0,24-0,35 24,00-26,00 3,0-4,50 6,00-8,00   530 730-930 25 290
1.4460 329 X3CrNiMoN27-5-2    ≤0,05 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,035 ≤0,015 0,05-0,20 25,0-28,0 1,30-2,00 4,50-6,50   460 620-880 20 260
1.4462 UNS S31803 X2CrNiMoN22-5-3    ≤0,03 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,035 ≤0,015 0,10-0,22 21,0-23,0 2,50-3,50 4,50-6,50   450 620-880 25 270
Жаропрочные     Мартенситные 1.4718 HNV3 X45CrSi9-3  40Х9С2 0,40-0,50 2,70-3,30 ≤0,80 ≤0,040 ≤0,030   8,0-10,0 ≤0,60   700 900-1100 14 217 25-32
Ферритные 1.4724
X10CrAlSi13  10Х13СЮ ≤0,12 0,70-1,40 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015   12,0-14,0     Al 0,70-1,20 250 450-650 15 192
1.4742   X10CrAlSi18  15Х18СЮ ≤0,12 0,70-1,40 ≤1,0
≤0,040 ≤0,015   17,0-19,0     Al 0,70-1,20  270 500-700 12 212
1.4749 446 X18CrN28    0,15-0,20 ≤1,0 ≤1,0 ≤0,045 ≤0,015 0,15-0,25 26,0-29,0    
280 500-700 15 217
1.4762 446 X10CrAlSi25    ≤0,12 0,70-1,40 ≤1,0 ≤0,040 ≤0,015   23,0-26,0     Al 1,20-1,70  280 520-720 10 223
1.7362   X11CrMo5    ≤0,15 ≤0,50 ≤0,50 ≤0,035 ≤0,030   4,50-6,0 0,45-0,60 ≤0,50   215 ≥390 22 170
 Аустенитные 1.4828 309 X15CrNiSi20-12 20Х20Н14С2 ≤0,20 1,50-2,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10
19,0-21,0   11,0-13,0   230 500-750 30 223
1.4833 309S X12CrNi23-13    ≤0,15 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 22,0-24,0   12,0-14,0   210 500-750 26 192
1.4841 310, 314 X15CrNiSi25-21  20Х25Н20С2 ≤0,20 1,50-2,50 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,10 24,0-26,0   19,0-22,0   230 550-800 30 223
1.4843       ≤0,20 ≤1,0 ≤1,50 ≤0,045 ≤0,030 ≤0,011 22,0-25,0   17,0-20,0   295 ≥540 35  192
1.4845 310S X8CrNi25-21  20Х23Н18 ≤0,10 ≤1,50
≤2,0 ≤0,045
≤0,015 ≤0,10 24,0-26,0   19,0-22,0   210 500-750 35 192
1.4864 330 X12NiCrSi35-16    ≤0,15 1,0-2,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015
≤0,10 15,0-17,0   33,0-37,0   230 550-800 30 223
1.4876 B 163 X10NiCrAlTi32-21    ≤0,12 ≤1,0 ≤2,0
≤0,030
≤0,015
19,0-23,0   30,0-34,0 Al 0,15-0,60
Ti 0,15-0,60   
210 500-750 30 192
1.4878 321 X8CrNiTi18-10    ≤0,10 ≤1,0 ≤2,0 ≤0,045 ≤0,015
17,0-19,0      9,0-12,0 Ti5xC≤0,80   
210 500-750 40 192
Другие материалы
Сталь 15Cr2KD - 1.7015
Сталь 2C50 - 1.1206
EN 10213-1
Сталь X60NE - 1.8972
Сталь P 265 S
Сплав А494 Grade CW6MC / SА494 Grade CW6MC / N26625
Сталь A 351 Grade CD4MCu / SA 351 Grade CD4MCu / J93370
API St 526