1.4301 является стандартом для аустенитных марок нержавеющей стали благодаря хорошей коррозионной стойкости, легкости формообразования и изготовления в сочетании с его эстетическим внешним видом в полированных, грунтовых и шлифованных условиях.

Химический состав в % стали X5CrNi18-10

Механические свойства материала X5CrNi18-10

Термообработка:
+A - смягчающий отжиг
+AT - обработка на твёрдый раствор

Качество поверхности:
+C - холодное деформирование
+LC - прогладочная прокатка
+PE - после зачистки

Временное сопротивление разрыву проволоки диаметром ≥ 0,05 мм в условиях 2H

Механические свойства при комнатной температуре отожженной проволоки в 2D-состоянии

Механические свойства для прутков при комнатной температуре сталей в закалённом (2Н) состоянии

Испытания при повышенной температуре

Физические свойства

Технологические свойства

Ближайшие эквиваленты (аналоги) стали X5CrNi18-10

Устойчивость к коррозии

Из-за умеренного содержания углерода 1.4301 этот класс нержавеющей стали подвержен сенсибилизации. Образование карбидов хрома и связанных с ним хромированных областей, образующихся вокруг этих осадков, делает этот класс стали восприимчивым к межзеренной коррозии. Несмотря на отсутствие опасности межкристаллитной коррозии в состоянии (отжиг раствора), может возникнуть межкристаллитная коррозия после сварки или высокотемпературной обработки. 1.4301 устойчив к коррозии в большинстве сред при низких концентрациях хлорида и соли. 1.4301 не рекомендуется для применений там, где он входит в контакт с морской водой, и не рекомендуется для использования в бассейнах.

Сварка

Ковка

Обработка

В качестве ориентира при обработке NIRO-CUT 4301 с использованием режущих инструментов из твердого металла предлагаются следующие параметры резания.

Аналоги российских и зарубежных сталей

Ниже перечислены страны и действующие в них стандарты на металлы:

• Австралия - AS (Australian Standart)
• Австрия - ONORM
• Бельгия - NBN
• Болгария - BDS
• Венгрия - MSZ
• Великобритания - B.S. (British Standart)
• Германия - DIN (Deutsche Normen) , WN
• Европейский союз - EN (European Norm)
• Италия - UNI (Italian National Standards)
• Испания - UNE (Espaniol National Standards)
• Канада - CSA (Canadian Standards Association)
• Китай - GB
• Норвегия - NS (Standards Norway)
• Польша - PN (Poland Norm)
• Румыния - STAS
• Россия - ГОСТ (Государственный стандарт) , ТУ (Технические условия)
• США - AISI (American Iron and Steel Institute) , ACI (American Concrete Institute) , ANSI (American National Standards Institute) , AMS (American Mathematical Society: Mathematics Research and Scholarship) , API (American Petroleum Institute) , ASME (American Society of Mechanical Engineers) , ASTM (American Society of Testing and Materials) , AWS (American Welding Society) , SAE (Society of Automotive Engineers) , UNS
• Финляндия - SFS (Finnish Standards Association)
• Франция - AFNOR NF (association francaise de normalisation)
• Чехия - CSN (Czech State Norm)
• Швеция - SS (Swedish Standart)
• Швейцария - SNV (Schweizerische Normen-Vereinigung)
• Югославия - JUS
• Япония - JIS (Japanese Industrial Standart)
• Интернациональный стандарт - ISO (International Organization for Standardization)

В США используется несколько систем обозначения металлов и сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации. Наиболее известными организациями являются:

• AISI - Американский Институт Чугуна и Стали
• ACI - Американский Институт Литья
• ANSI - Американский Национальный Институт Стандартизации
• AMS - Спецификация Аэрокосмических Материалов
• ASME - Американское Общество Инженеров - Механиков
• ASTM - Американское Общество Испытания Материалов
• AWS - Американское Общество Сварщиков
• SAE - Общество Инженеров - Автомобилистов

Ниже приведены наиболее популярные системы обозначений стали, используемые в США.

Система обозначений AISI:

Углеродистые и легированные стали:
В системе обозначений AISI углеродистые и легированные стали, как правило, обозначаются с помощью четырех цифр. Первые две цифры обозначают номер группы сталей, а две последние - среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100. Так сталь 1045 относится к группе 10ХХ качественных конструкцион-ных сталей (несульфинированных с содержанием Mn менее 1%) и содержит углерода около 0.45%.
Сталь 4032 является легированной (группа 40ХХ ), со средним содержанием С - 0.32% и Mo - 0.2 или 0.25% (реальное содержание C в стали 4032 - 0.30 - 0.35%, Mo - 0.2 - 0.3%).
Сталь 8625 также является легированной (группа 86ХХ ) со средним содержанием: С - 0.25% (реальные значения 0.23 - 0.28%), Ni - 0.55% (0.40 - 0.70%), Cr - 0.50% (0.4 - 0.6%), Mo - 0.20% (0.15 - 0.25%).
Помимо четырех цифр в наименованиях сталей могут встречаться также и буквы. При этом буквы B и L , означающие, что сталь легирована соответственно бором (0.0005 - 0.03%) или свинцом (0.15 - 0.35%), ставятся между второй и третьей цифрой ее обозначения, например: 51B60 или 15L48 .
Буквы M и E ставят впереди наименования стали, это означает, что сталь предназначена для производства неответственного сортового проката (буква M ) или выплавлена в электропечи (буква E ). В конце наименования стали может присутствовать буква H , означающая, что характерным признаком данной стали является прокаливаемость.

Нержавеющие стали:
Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ , в то время как ферритные и мартенсистные стали определяются в классе 4ХХ . При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.

Обозначения в углеродистых сталях:
10ХХ - Нересульфинированные стали, Mn: менее 1%
11ХХ - Ресульфинированные стали
12ХХ - Рефосфорированные и ресульфинированные стали
15ХХ - Нересульфинированные стали, Mn: более 1%

Обозначения в легированных сталях:
13ХХ - Mn: 1.75%
40ХХ - Mo: 0.2, 0.25% или Mo: 0.25% и S: 0.042%
41ХХ - Cr: 0.5, 0.8 или 0.95% и Mo: 0.12, 0.20 или 0.30%
43ХХ - Ni: 1.83%, Cr: 0.50 - 0.80%, Mo: 0.25%
46ХХ - Ni: 0.85 или 1.83% и Mo: 0.2 или 0.25%
47ХХ - Ni: 1.05%, Cr: 0.45% и Mo: 0.2 или 0.35%
48ХХ - Ni: 3.5% и Mo: 0.25%
51ХХ - Cr: 0.8, 0.88, 0.93, 0.95 или 1.0%
51ХХХ - Cr: 1.03%
52ХХХ - Cr: 1.45%
61ХХ - Cr: 0.6 или 0.95% и V: 0.13% min или 0.15% min
86ХХ - Ni: 0.55%, Cr: 0.50% и Mo: 0.20%
87ХХ - Ni: 0.55%, Cr: 0.50% и Mo: 0.25%
88XX - Ni: 0.55%, Cr: 0.50% и Mo: 0.35%
92XX - Si: 2.0% или Si: 1.40% и Cr: 0.70%
50BXX - Cr: 0.28 или 0.50%
51BXX - Cr: 0.80%
81BXX - Ni: 0.30%, Cr: 0.45% и Mo: 0.12%
94BXX - Ni: 0.45%, Cr: 0.40% и Mo: 0.12%

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:
xxxL - Низкое содержание углерода < 0.03%
xxxS - Нормальное содержание углерода < 0.08%
xxxN - Добавлен азот
xxxLN - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
xxxF - Повышенное содержание серы и фосфора
xxxSe - Добавлен селен
xxxB - Добавлен кремний
xxxH - Расширенный интервал содержания углерода
xxxCu - Добавлена медь

Примеры:
Сталь 304 относится к аустенитному классу, содержание углерода в ней < 0.08%. В то же время в стали 304 L углерода всего < 0.03%, а в стали 304 H углерод определяется интервалом 0.04 - 0.10%. Указанная сталь, кроме того, может быть легирована азотом (тогда ее наименование будет 304 N ) или медью (304 Cu ).
В стали 410 , относящейся к мартенсито - ферритному классу, содержание углерода << 0.15%, а в стали 410 S - углерода < 0.08%. В стали 430 F в отличие от стали 430 повышенное содержание серы и фосфора, а в сталь 430 F Se добавлен еще и селен.

Система обозначений ASTM:

Обозначение сталей в системе ASTM включает в себя:

• букву A , означающую, что речь идет о черном металле;
• порядковый номер нормативного документа ASTM (стандарта);
• собственно обозначение марки стали.

Обычно в стандартах ASTM принята американская система обозначений физических величин. В том же случае, если в стандарте приводится метрическая система обозначений, после его номера ставится буква М . Стандарты ASTM, как правило, определяют не только химический состав стали, но и полный перечень требований к металлопродукции. Для обозначения собственно марок сталей и определения их химического состава может быть использована как собственная система обозначений ASTM (в этом случае химический состав сталей и их маркировка определяется непосредственно в стандарте), так и другие системы обозначений, например AISI - для прутков, проволоки, заготовки и др., или ACI - для отливок из нержавеющих сталей.

Примеры:
A 516 / A 516M - 90 Grade 70 Здесь A определяет то, что речь идет о черном металле; 516 - это порядковый номер стандарта ASTM (516M - это тот же стандарт, но в метрической системе обозначений); 90 - год издания стандарта; Grade 70 - марка стали. В данном случае используется собственная система обозначений сталей ASTM, здесь 70 определяет минимальный предел прочности стали при испытаниях на растяжение (в ksi, что составляет около 485 МПа).
A 276 Type 304 L . В данном стандарте используется обозначение марки стали в системе AISI - 304 L .
A 351 Grade CF8M . Здесь используется система обозначений ACI: первая буква C означает, что сталь относится к группе коррозионно-стойких, 8 - определяет среднее содержание в ней углерода (0.08%), M - означает, что в сталь добавлен молибден.
A 335 / A 335M grade P22 ; A 213 / A 213M grade T22 ; A 336 / A 336M class F22 . В данных примерах используется собственная маркировка сталей ASTM. Первые буквы означают, что сталь предназначена для производства труб (P или T ) или поковок (F ).
A 269 grade TP304 . Здесь используется комбинированная система обозначений. Буквы TP определяют, что сталь предназначена для производства труб, 304 - это обозначение стали в системе AISI.

Универсальная система обозначений UNS:

UNS - это универсальная система обозначений металлов и сплавов. Она была создана в 1975 с целью унификации различных систем обозначений, используемых в США. Согласно UNS обозначения сталей состоят из буквы, определяющей группу сталей и пяти цифр.
В системе UNS проще всего классифицировать стали AISI. Для конструкционных и легированных сталей, входящих в группу G , первые четыре цифры наименования - это обозначение стали в системе AISI, последняя цифра заменяет буквы, которые встречаются в обозначениях по AISI. Так буквам B и L , означающим, что сталь легирована бором или свинцом, соответствуют цифры 1 и 4 , а букве E , означающей, что сталь выплавлена в электропечи, - цифра 6 .
Наименования нержавеющих AISI-сталей начинаются с буквы S и включают в себя обозначение стали по AISI (первые три цифры) и две дополнительные цифры, соответствующие дополнительным буквам в обозначении по AISI.

Обозначения сталей в системе UNS:
Dxxxxx - Стали с предписанными механическими свойствами
Gxxxxx - Углеродистые и легированные стали AISI (за исключением инструментальных)
Hxxxxx - То же, но для прокаливаемых сталей
Jxxxxx - Литейные стали
Kxxxxx - Стали, не включенные в систему AISI
Sxxxxx - Жаростойкие и коррозионностойкие нержавеющие стали
Txxxxx - Инструментальные стали
Wxxxxx - Сварочные материалы

Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по UNS означают:
хxx01 - Низкое содержание углерода < 0.03%
хxx08 - Нормальное содержание углерода < 0.08%
хxx09 - Расширенный интервал содержания углерода
хxx15 - Добавлен кремний
хxx20 - Повышенное содержание серы и фосфора
хxx23 - Добавлен селен
хxx30 - Добавлена медь
хxx51 - Добавлен азот
хxx53 - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот

Примеры:
Углеродистая сталь 1045 имеет обозначение в системе UNS G 10450 , а легированная сталь 4032 - G 40320 .
Сталь 51B60 , легированная бором, называется в системе UNS G 51601 , а сталь 15L48 , легированная свинцом, - G 15484 .
Нержавеющие стали обозначаются: 304 - S 30400 , 304 L - S 30401 , 304 H - S 30409 , а 304 Cu - S 30430 .

Конструкционная сталь:

Базовый сортамент нержавеющих марок стали:

Подшипниковая сталь:

Рессорно-пружинная сталь:

Теплоустойчивая сталь:

Соответствие между отечественными и зарубежными стандартами на сталь и трубы

Стандарты на сталь

Универсальная нержавеющая сталь AISI 304 и AISI 304L.

Область применения
Коррозионностойкая, аустенитная, свариваемая, нестабилизированная сталь. Она пригодна для изготовления химических реакторов, включая сосуды высокого давления. Она подходит для сред окислительного характера, для сильных неорганических кислот только при низких концентрациях и в области низких температур. Она подходит для слабых органических кислот в случае средних температур и в случаях контакта с воздухом. Ее применяют в производстве запчастей и оборудования в пищевой, химической и бродильной промышленности (при температурах до 300 С). Возможно, использование стали AISI 304 для сред в которых требуется соблюдение гигиенической чистоты продукта – пищевая промышленность и элементы охлаждающих и морозильных устройств (кроме соляного раствора).
Сталь отличается очень хорошими полировочными способностями и особенно хорошей пластичностью и способностью к глубокой вытяжке. Она является пригодной для провода воды, водяного пара, пищевых кислот. Эту сталь чаще всего применяют в молочной промышленности, пивоварении, косметической промышленности, но также и в химической и фармацевтической промышленности.

Развитие пищевой промышленности привело к тому, что материалы 304 и 316Ti на сегодняшний день практически полностью заменены материалами 304L и 316L.

Соответсвие европейских стандартов на сталь

316L 1.4404 X2CrNiMo17-12-2
316L 1.4435 X2CrNiMo18-14-3
316L 1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2

Сталь A2 (AISI 304 = 1.4301 = 08Х18Н10) – нетоксичная, немагнитная, незакаливаемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Ближайшие аналоги – 08Х18Н10 ГОСТ 5632, AISI 304 и AISI 304L (с пониженным содержанием углерода).

Нержавеющая сталь для пищевой промышленности

Все нержавеющие стали в присутствии хлора подвержены коррозии - точечной, трещинной или усталостной, которая четко локализуется и степень которой зависит от воздействия химического состава среды, значения pH, температуры, методов производства стали, ее прочности при растяжении, концентрации кислорода и качества обработки поверхности.
Для эксплуатации в условиях агрессивных сред разработаны и другие материалы, в частности Инколой 825 (жаропрочный никелехромовый сплав), титановая сталь и сталь, выплавленная с применением дуплекс-процесса, но они намного дороже.

Дуплексные нержавеющие стали получают все большее распространение. Их изготавливают все основные производители нержавеющей стали - и на то есть целый ряд причин:

• Высокая прочность, позволяющая сократить вес изделий
• Высокая коррозионная стойкость, особенно к коррозионному растрескиванию

Каждые 2-3 года проводятся посвященные дуплексным сталям конференции, на которых презентуются десятки глубоких технических статей. Идет активное продвижение этого типа сталей на рынке. Постоянно появляются новые марки этих сталей.

Но несмотря на весь этот интерес доля дуплексных сталей на мировом рынке составляет, по самым оптимистичным оценкам, от 1 до 3%. Цель этой статьи - простыми словами объяснить особенности этого типа стали. Будут описаны как преимущества, так и недостатки изделий из дуплексной нержавеющей стали .

Общие сведения о дуплексных нержавеющих сталях

Идея создания дуплексных нержавеющих сталей возникла в 1920-х, а первая плавка была произведена в 1930 году в Авесте, Швеция. Тем не менее заметный рост доли использования дуплексных сталей приходится только на последние 30 лет. Объясняется это в основном усовершенствованием технологии производства стали, особенно процессов регулирования содержания азота в стали.

Традиционные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10), и ферритные стали, такие как AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17), довольно просты в изготовлении и легко обрабатываются. Как следует из их названий, они состоят преимущественно из одной фазы: аустенита или феррита. Хотя эти типы имеют обширную сферу применения, у обоих этих типов есть свои технические недостатки:

У аустенитных - низкая прочность (условный предел текучести 0,2% в состоянии после аустенизации 200 МПа), низкое сопротивление коррозионному растрескиванию

У ферритных - низкая прочность (немного выше, чем у аустенитных: условный предел текучести 0,2% составляет 250 МПа), плохая свариваемость при больших толщинах, низкотемпературная хрупкость

Кроме того, высокое содержание никеля в аустенитных сталях приводит к их удорожанию, что нежелательно для большинства конечных потребителей.

Основная идея дуплексных сталей заключается в подборе такого химического состава, при котором будет образовываться примерно одинаковое количество феррита и аустенита. Такой фазовый состав обеспечивает следующие преимущества:

1) Высокую прочность - диапазон условного предела текучести 0,2% для современных дуплексных марок сталей составляет 400-450 МПа. Это позволяет уменьшать сечение элементов, а следовательно и их массу.

Это преимущество особенно важно в следующих областях:

• Сосуды под давлением и баки
• Строительные конструкции, например мосты

2) Хорошая свариваемость больших толщин - не настолько простая, как у аустенитных, но намного лучше, чем у ферритных.

3) Хорошая ударная вязкость - намного лучше, чем у ферритных сталей, особенно при низких температурах: обычно до минус 50 градусов Цельсия, в некоторых случаях - до минус 80 градусов Цельсия.

4) Сопротивление коррозионному растрескиванию (SCC) - традиционные аустенитные стали особенно расположены к данному типу коррозии. Это достоинство особенно важно при изготовлении таких конструкций, как:

• Баки для горячей воды
• Пивоваренные баки
• Обогатительные установки
• Каркасы бассейнов

За счет чего достигается равновесие аустенита/феррита

Чтобы понять, как получается дуплексная сталь, можно сначала сравнить состав двух хорошо известных сталей: аустенитной - AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и ферритной - AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17).

Основные элементы нержавеющих сталей можно разделить на ферритизирующие и аустенизирующие. Каждый из элементов способствует образованию той или иной структуры.

Ферритизирующие элементы - это Cr (хром), Si (кремний), Mo (молибден), W (вольфрам), Ti (титан), Nb (ниобий)

Аустенизирующие элементы - это C (углерод), Ni (никель), Mn (марганец), N (азот), Cu (медь)

В стали AISI 430 преобладают ферритизирующие элементы, поэтому ее структура ферритная. Сталь AISI 304 имеет аустенитную структуру в основном за счет содержания около 8% никеля. Для получения дуплексной структуры с содержанием каждой фазы около 50% необходим баланс аустенизирующих и ферритизирующих элементов. В этом заключается причина, почему содержание никеля в дуплексных сталях в целом ниже, чем в аустенитных.

Ниже приведен типичный состав дуплексной нержавеющей стали:

В некоторых из недавно разработанных марок для значительного снижения содержания никеля используется сочетание азота и марганца. Это положительно сказывается на стабильности цен.

В настоящее время технология производства дуплексных сталей еще только развивается. Поэтому каждый производитель продвигает собственную марку. По общему мнению, марок дуплексной стали сейчас слишком много. Но судя по всему, такую ситуацию мы будем наблюдать, пока среди них не выявятся "победители".

Коррозионная стойкость дуплексных сталей

Из-за многообразия дуплексных сталей при определении коррозионной стойкости их обычно приводят вместе с аустенитными и ферритными марками сталей. Единой меры коррозионной стойкости пока не существует. Однако для классификации марок сталей удобно пользоваться числовым эквивалентом стойкости к питтинговой коррозии (PREN).

PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N

Ниже приведена таблица коррозионной стойкости дуплексных сталей в сравнении с аустенитными и ферритными марками.

Следует отметить, что данная таблица может служить только ориентиром при выборе материала. Всегда необходимо рассматривать, насколько подходит определенная сталь для эксплуатации в конкретной коррозионной среде.

Коррозионное растрескивание (SCC - Stress Corrosion Cracking)

SCC - это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:

• Растягивающее напряжение
• Коррозионная среда
• Достаточно высокая температура Обычно это 50 градусов Цельсия, но в некоторых случаях, например, в плавательных бассейнах, она может проявляться и при температуре около 25 градусов Цельсия.

К сожалению, обычные аустенитные стали, такие как AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) наиболее подвержены SCC. Следующие материалы обладают намного более высокой стойкостью к КР:

• Ферритные нержавеющие стали
• Дуплексные нержавеющие стали
• Аустенитные нержавеющие стали с высоким содержанием никеля

Сопротивление SCC позволяет использовать дуплексные стали во многих процессах, проходящих при высоких температурах, в частности:

• В водонагревателях
• В пивоваренных баках
• В опреснительных установках

Каркасы бассейнов из нержавеющей стали известны своей склонностью к SCC. Использование в их изготовлении обычных аустенитных нержавеющих сталей, таких как AISI 304 (аналог 08Х18Н10) и AISI 316 (аналог 10Х17Н13М2) запрещено. Для этой цели лучше всего подходят аустенитные стали с высоким содержанием никеля, такие как марки с 6% Mo. Однако в некоторых случаях в качестве альтернативы можно рассматривать дуплексные стали, такие как AISI 2205 (DIN 1.4462), и супер дуплексные стали.

Факторы, препятствующие распространению дуплексных сталей

Привлекательное сочетание высокой прочности, широкий диапазон значений коррозионной стойкости, средняя свариваемость, по идее, должны нести в себе большой потенциал для увеличения доли дуплексных нержавеющих сталей на рынке. Однако необходимо понимать, какие у дуплексных нержавеющих сталей недостатки и почему они, судя по всему, будут оставаться в статусе "нишевых игроков".

Такое преимущество как высокая прочность мгновенно превращается в недостаток, как только дело доходит до технологичности обработки материала давлением и механической обработки. Высокая прочность также означает более низкую, чем у аустенитных сталей, способность к пластической деформации. Поэтому дуплексные стали практически непригодны для производства изделий, в которых требуется высокая пластичность. И даже когда способность к пластической деформации на приемлемом уровне, все равно для придания необходимой формы материалу, как например при гибке труб, требуется большее усилие. В отношении плохой обрабатываемости резанием есть одно исключение из правил: марка LDX 2101 (EN 1.4162) производитель Outokumpu.

Процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей. При нарушении технологии производства, в частности термообработки, помимо аустенита и феррита в дуплексных сталях может образовываться целый ряд нежелательных фаз. Две наиболее значимые фазы изображены на приведенной ниже диаграмме.

Для увеличения нажмите на изображение.

Обе фазы приводят к появлению хрупкости, то есть потере ударной прочности.

Образование сигма-фазы (более 1000º С) чаще всего происходит при недостаточной скорости охлаждения в процессе изготовления или сварки. Чем больше в стали легирующих элементов, тем выше вероятность образования сигма-фазы. Поэтому наиболее подвержены этой проблеме супер дуплексные стали.

475-градусная хрупкость появляется в результате образования фазы, носящей название α′ (альфа-штрих). Хотя наиболее опасна температура 475 градусов Цельсия, она может образовываться и при более низких температурах, вплоть до 300º С. Это накладывает ограничения на максимальную температуру эксплуатации дуплексных сталей. Это ограничение еще более сужает круг возможных областей применения.

С другой стороны есть ограничение по минимальной температуре эксплуатации дуплексных сталей, для которых она выше, чем у аустенитных. В отличие от аустенитных сталей, у дуплексных при испытаниях на удар имеет место хрупко-вязкий переход. Стандартная температура испытаний сталей, использующихся в конструкциях для шельфовой добычи нефти и газа, составляет минус 46º С. Обычно дуплексные стали не используются при температурах ниже минус 80 градусов Цельсия.

Краткий обзор свойств дуплексных сталей

• Расчетная прочность в два раза выше, чем у аустенитных и ферритных нержавеющих сталей
• Широкий диапазон значений коррозионной стойкости, позволяющий подобрать марку под конкретную задачу
• Хорошая ударная прочность до минус 80º С , ограничивающая применение в криогенных средах.
• Исключительная стойкость к коррозионному растрескиванию
• Хорошая свариваемость больших сечений
• Большая сложность при механической обработке и штамповке чем у аустенитных сталей
• Максимальная температура эксплуатации ограничена 300 градусами Цельсия

Материал взят с сайта Британской Ассоциации Нержавеющей Стали www.bssa.org.uk

Самый подробный обзор нержавеющей стали AISI304

Нержавеющая сталь AISI 304 (EN 1.4301)

Европейское обозначение (1)
X5CrNi18-10
1.4301

Американское обозначение (2) AISI 304
Отечественные аналоги
08Х18Н10, 12Х18Н9

(1) В соответствии с NF EN 10088-2
(2) В соответствии с ASTM A 240

Дифференциация марки 304

При производстве стали могут быть заданы следующие особые свойства, что предопределяет ее применение или дальнейшую обработку:
— Улучшенная свариваемость
— Глубокая вытяжка, Ротационная вытяжка —
Формовка растяжением -Повышенная прочность,
Нагартовка -Жаростойкость C, Ti (углерод, титан) —
Механическая обработка

Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:
AISI 304 Основной сорт
AISI 304 DDQ Normal and deep drawing Сорт глубокой вытяжки
AISI 304 DDS Extra deep drawing Сорт особо глубокой вытяжки

Химический состав (% к массе)

Основные характеристики

Главные особенности 304:
— хорошее общее сопротивление коррозии
— хорошая пластичность
— превосходная свариваемость
— хорошая полируемость
— хорошая способность к волочению для DDQ и DDS сортов

304L — аустенитная нержавеющая сталь с хорошей холодной формуемостью, сопротивлением коррозии, прочностью и хорошими механическими свойствами. Она имеет более низкое содержание углерода по сравнению с 304, что улучшает ее сопротивление межкристаллитной коррозии в сварных швах и зонах медленного охлаждения.

Типичное применение

— Предметы домашнего обихода
— Раковины
— Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
— Кухонная утварь и оборудование для общепита
— Молочное оборудование, пивоварение
— сварные конструкции
— Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ.

Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5513 ASTM
A 240 ASTM A
666

Физические свойства

Коррозиеустойчивость

304 стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но — не рекомендованы, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской атмосфере. Во всех случаях, регулярная очистка внешних поверхностей необходима для сохранения их первоначального состояния. 304 сорта имеют хорошее сопротивление различным кислотам:
— фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
— азотной кислоте до 65 %, между 20 и 50°C?
— муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
— уксусной кислоте между 20 и 50°C.

Кислотные среды

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии рассчитана при 10-летнем воздействии).

Сварка нержавеющей стали AISI304

Свариваемость — очень хорошая, легко свариваемая.

Нет необходимости в термической обработке после сварки.

Однако где есть риск МКК, отжиг должен быть выполнен при 1050-1100°C.

18-9 L — низкоуглеродистый сорт или 18-10 T — стабилизированный сорт предпочтительнее в этом случае.

Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивируемы.

Термообработка

Отжиг
Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. Лучшее сопротивление коррозии получено, когда отжиг при 1070 °C., и быстром охлаждении. После отжига необходимо травление и пассивирование.

Отпуск
Для 304L — 450-600 °C. в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Для 304 -должна использоваться более низкая температура отпуска — 400 °C максимум.

Интервал ковки
Начальная температура: 1150 — 1260°C.
Конечная температура: 900 — 925°C.
Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
Обратите внимание: Для нержавеющей стали для однородного прогрева требуется время в 2 раза превышающее время для той же самой толщины углеродистой стали.

Травление
Смесь Азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты (10 % HNO3
+ 2% HF) при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотная кислотная смесь
(10 % H2SO4 + 0.5 % HNO3) при 60°C. Паста для очистки от окалины в зоне
Пассивация
20-25 % раствор HNO3 при 20°C. Пассивирующие пасты для зоны сварки.