Нержавеющая сталь - химический состав и основные легирующие элементы
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 |