Сталь 12х18н10т — свойства и области применения

Современная классификация нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – это разновидность легированной стали, устойчивая к коррозии за счет содержания хрома. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, который создает на поверхности стали инертную пленку, защищающую все изделие от неблагоприятных воздействий.

Не каждая марка нержавеющей стали демонстрирует устойчивость хромоксидной пленки к механическим и химическим повреждениям. Хотя пленка восстанавливается под воздействием кислорода, были разработаны специальные марки нержавейки для применения в агрессивных средах.

Первый условный тип разбиения на группы:

• Пищевая
• Жаропрочная сталь
• Кислотостойкая сталь

Второй тип классификации — по микроструктуре:

• Аустенитные (Austenitic) — не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
• Мартенситные (Martensitic) — значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше поддвержены коррозии.
• Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами.

Механические свойства сплава 12Х18Н12Т

Механические свойства при 20°С

Механические свойства при повышенных температурах

Механические свойства при испытании на длительную прочность

Основные характеристики

хрома и никеляхарактеристик стали

Принадлежать к группе аустенитов помогает присутствие никеля, это свойство имеет большое значение, поскольку позволяет нержавеющему материалу сочетать технологичность с широким комплексом эксплуатационных характеристик. Марка стали хорошо прокатывается в горячем и холодном состоянии, имеет высокую степень устойчивости к коррозии в агрессивной среде, а также в серной кислоте.

Иметь полностью аустенитную однородную структуру при температуре, превышающую 900оС, помогает углерод, который имеет сильное воздействие. Ферритные свойства дают остальные химические элементы. Межкристаллическую коррозию помогает устранить титан, который вступает в реакцию с углеродом и образует в конечном итоге тугоплавкий карбид.

Кремний отвечает за плотность стали, а также повышает прочность и предел текучести материала, но снижает пластичность металла, что усложняет процесс прокатки в холодном состоянии.

Получить в процессе производства мелкозернистую сталь помогает марганец, он способствует замедлению скорости роста зерна.

Сплав активно используется для сварных хромоникелевых конструкций в криогенной технике и повышенное содержание фосфора может отрицательно повлиять на механические свойства сплава, поэтому его содержание не может превышать допустимую норму. При низких температурах могут снижаться механические характеристики металла, если происходит сильная первичная ликвация в процессе кристаллизации.

К главным преимуществам стали нужно отнести высокую пластичность и ударную вязкость. Среди недостатков — невысокая устойчивость к коррозии в среде с ионами хлора и в серной и соляной кислоте.

Технические свойства

Марка нержавеющей стали 12Х18Н10Т имеет свои технические характеристики:

• Удельный вес (плотность) — 7920 кг/м3
• Термическая обработка — закалка 1060-1100оС (вода)
• Температурный режим: ковки — в начале 1200оС, с конца 850оС, сечение 350 мм охлаждается на воздухе
• Твердость сплава — НВ 10-1=179МПа
• Свариваемость металла — не имеет ограничений, способы сварки — РДС, КТС, ЭШС, желательно с последующей термообработкой
• Обработка резанием возможна только в закаленном состоянии при HB 169 и σв=610 МПа, Кu тв. спл=0,85, Кu б. ст=0,35
• Жаростойкость: в воздухе при температуре 650 °С 2-3 группа стойкости, при температуре 750 °С 4-5 группа стойкости
• Максимальная выносливость σ-1=279 МПа, n=107
• Флокеночувствительность — отсутствует.

Описание

Сталь 12Х18Н10Т применяется: для изготовления поковок деталей общего машиностроения; деталей химической аппаратуры; деталей, работающих при температуре до +600 °С; сварных аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей; деталей, работающих под давлением при температуре от -196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С; деталей авиастроения; предметов потребления для домашнего хозяйства; аппаратов и деталей в пищевой промышленности; соединений оборудования, работающего в радиоактивных средах и контактирующего с агрессивной средой; в качестве плакирующего слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов; цельнокатаных колец различного назначения и колец сварных из листа профилированных ротационным деформированием для оборудования энергомашиностроения и химической промышленности; холоднокатаного проката и гнутых профилей, предназначенных для изготовления обшивы и каркаса кузовов пассажирских вагонов; листового проката толщиной от 40 мм до 160 мм применяемого при производстве деталей и конструкций судостроения, работающих в условиях морской воды; канатов двойной и тройной свивки для специальных условий работы; бесшовных холоднокатаных, холоднотянутых и теплокатаных труб, предназначенных для трубопроводов и арматуры повышенного качества; проволочных тканых сеток саржевого переплетения, применяемых в качестве армирующего материала при изготовлении асбостальных листов, для разделения сыпучих тел по величине зерна, фильтрации и других целей; проволоки пружинной, предназначенной для изготовления цилиндрических пружин, работающих в воздушной и агрессивных средах (морской воде, солевых и хлорных растворах, парах морской воды, в тропическом климате) при температурах от -253 °С до +300 °С и применяемых в уплотнениях турбин, предохранительных клапанах, насосах, регуляторах, компрессорах; торсионных пружин; биметаллических листов с алюминиевым сплавом АМг6, предназначенных для изготовления плоских переходников общего назначения; центробежнолитых труб используемых в качестве комплектующих в составе оборудования металлургической, машиностроительной, стекольной, керамической, добывающей и перерабатывающей нефтехимической промышленности, а также предназначенных для изготовления заготовок и деталей, применяемых в составе изделий авиационной и атомной промышленности.

Примечание

Сталь коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная.Стабилизированная хромоникелевая сталь аустенитного класса.Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение длительного времени +800 °C.Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение весьма длительного времени +600 °C.Температура интенсивного окалинообразования в воздушной среде 850 °C.

Химический состав

Сталь — это сплав углерода и железа, в котором атомы железа располагаются в кристаллической решетке, а остальные элементы, в зависимости от размера и характера поведения изменяют ее. По концентрации углерода, сталь 08Х18Н10Т представляет собой углеродистый сильнолегированный сплав. Где основными легирующими элементами является хром, никель и титан.

Основное правило металловедения, на котором основаны изменения прочности, гласит: «Искажение структурной решетки увеличивает прочность». Так атом углерода, имеющий размер намного меньший чем атом железа, внедряясь в кристаллическую решетку ее искажает, придавая прочность. Таким же образом слияние оказывают и другие элементы, которые могут замещать атомы железа и проявлять характерные для каждого из них свойства.

Хром является самым твердым металлом из всех существующих. В концентрации более 13 % он придает коррозионную стойкость. Как это происходит. Реагируя с атомом кислорода, хром создает оксидную пленку размером всего несколько атомов. Оксиды по размеру ненамного больше самого атома хрома (в отличие от оксидов железа, которые имеют 3-объем), поэтому создает плотную оболочку на самой поверхности, не допуская проникновения кислорода и других газов. Работает такая защита даже при нагревании. Если такую пленку поцарапать, то на ее месте тут же образуются новые оксиды. Этот процесс называется патентированием.

В сложных температурных условиях работы, где сталь испытывает постоянные температурные нагрузки, происходит образование карбидов хрома по границам зерен, что приводит к разрушению металла, т. е. межкристаллитной коррозии. Для исключения этого процесса в сплав присаживают никель, который является стабилизатором аустенита, сохраняя эту структуру при комнатной температуре (для сравнения: в обычных углеродистых сталях температура превращения аустенита в более устойчивые структуры 650-750 ºC).

Титан присаживается в сплав в количестве 0,6 % и способствует устойчивости 08Х18Н10Т в агрессивных средах.

ГОСТ и другие нормативные документы на сталь

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т изготавливается согласно требованиям ГОСТ:

• 1133-71 — методом ковки круглого и квадратного сечения;
• 18143-72 — проволока;
• 18907-73 — прутки;
• 25054-81 — поковки, поставляются в отожженном состоянии;
• 4986-79 — лента холоднокатаная;
• 9940-81 — трубы бесшовные горячекатаные;
• 9941-81 — трубы бесшовные катаные в холодном и теплом состоянии;
• 2879-2006 — шестигранник горячекатаный.

Кроме вышеперечисленных, используется еще ряд стандартов для изготовления профилей высокой точности, а также изделий и деталей из коррозионностойкой жаропрочной стали.

Промышленные сферы использования сплава

Данное сырье успешно используется при производстве различных элементов для промышленной сварочной аппаратуры. Широкой популярностью пользуется такая деталь, как бесшовная труба из 12Х18Н10Т сплава. Элементы, изготовленные из этого сырья, могут эксплуатироваться в средах, характеризующихся высоким давлением и температурами, а также агрессивными химическими средами. Другими словами, активно применяется в химической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Кроме того, здесь очень важно отметить, что данный состав может контактировать с азотной и другими кислотами, не теряя при этом своих физических характеристик. 12Х18Н10Т является практически уникальным продуктом, который может также безвредно для себя работать с такими веществами, которые относятся к органическим кислотам со средней концентрацией, а также с другими растворителями

Наиболее частое применение этого сплава можно найти в следующих сферах:

• изготовление труб бесшовного типа, имеющих специальное назначение и разный диаметр;
• системы, характеризующиеся очень низкими температурами;
• для изготовления разнообразных емкостей, использующихся в тесном взаимодействии с агрессивными средами;
• в выхлопных узлах, муфелях и т. д.

Физические свойства стали 12Х18Н10Т

Плотность — 7,9 · 10³ кг/м³. Модуль упругости — 18 · 104 Н/мм2 при 20 °С. Удельное электросопротивление — 0,75 ·106, Ом · м при 20 °С.

Свойства сталей при низких, повышенных и высоких температурах

Значение температурного коэффициента линейного расширения

Механические свойства

При рассмотрении металла учитываются и механические свойства стали 12х18н10т. они характеризуются следующим образом:

1. Твердость по Бринеллю соответствует 179 МПа. Этот момент определяет то, что поверхность материала может выдерживать воздействие самого различного типа.
2. Предел прочности варьирует в различном диапазоне, обычно составляет 279 МПа.

Механические характеристики стали 12х18н10т

При выборе 12х18н10т также учитывается предел текучести, который определяет возможность его применения при литье различных изделий.

К другим особенностям рассматриваемого металла отнесем следующие моменты:

1. При легировании в состав включается кремний. Он повышает плотность и показатель текучести. Концентрация этого химического элемента в составе неблагоприятно воздействует на пластичность.
2. Достаточно высокая пластичность и ударная вязкость являются привлекательными эксплуатационными качествами металла.
3. При снижении температуры окружающей среды механические свойства металла начинают существенно снижаться.

Недостаток заключается в том, что металл не выдерживает на воздействие веществ, в состав которых включены ионы хлора. Кроме этого, коррозионная стойкость низкая в отношении к соляной или серной кислоты. Поэтому сфера применения несколько ограничена.

Химический состав

Fe — основа.
По ГОСТ 5632-72, ТУ 108-930-80 и ТУ 14-1-748-73 содержание Ti % = 5С% — 0,8%. Для деталей авиационной техники содержание Мо % ≤ 0,30 %.
По ТУ 14-1-2902-80 содержание Ti % = 5(С-0,02) % — 0,7 %. По требованию потребителя может быть установлено содержание Mn ≤ 1,0 %.
По ТУ 14-1-2186-77 и ТУ 3-1002-77 содержание Ti % = 5(С-0,02) % — 0,7 %.
По ТУ 14-158-137-2003 содержание Ti% = 5С% — 0,7%. Допускается введение церия и других РЗМ по расчету на 0,2-0,3 %, которые химическим анализом не определяются.
По ТУ 14-1-686-88 химический состав приведен для стали 12Х18Н10Т-ВД. Содержание Ti% = 5(С-0,2)% — 0,7%. Отклонения от содержания элементов в химическом составе стали, не установленные ТУ — в соответствии с ГОСТ 5632.
По ГОСТ 19277-73 химический состав приведен для стали 12Х18Н10Т-ВД; сталь марки 12Х18Н10Т должна иметь химсостав в соответствии с ГОСТ 5632. Предельные отклонения по химическому составу — в соответствии с ГОСТ 5632. Массовая доля титана в сталях 12Х18Н10Т и 12Х18Н10Т-ВД должна быть Ti % = 5(С-0,02) % — 0,7 %.
По ТУ 14-3Р-115-2010 массовая доля титана в стали 08Х18Н10Т должна быть Ti % = 5С % — 0,7 %, но не менее 0,30 %.
По ТУ 14-1-3581-83 химический состав приведен для стали 12Х18Н10Т-ВД. Содержание Ti% = 5С% — 0,8%.
По ТУ 14-1-632-73 химический состав приведен для стали марки 12Х18Н10Т-ВД. Содержание титана Ti = (С-0,02)х5%-0,7%. Допускается в готовой продукции отклонения от норм химического состава: по углероду -0,10%, по марганцу -0,30 %, фосфору +0,0050 %.

Характеристики 12х18н10т. Расшифровка маркировки

Итак, если говорить о расшифровке данного класса, то, естественно, начинать следует с общих понятий. Первое, что видно в названии, — это цифры. Это значение показывает, каково среднее содержание углерода в сотых долях процента в этом составе. Если говорить конкретно об этом сплаве, то здесь это содержание будет 0,12 %. Если, к примеру, вначале будет указана лишь одна цифра, это означает, что количество углерода повышается до десятых долей процента. Если же цифра отсутствует вовсе, то этого вещества в материале 1% или более.

Далее следует рассматривать букву Х и цифру 18 вместе. Буква говорит о том, что в составе имеется хром, а число показывает, сколько его в процентах. В данном случае содержание Cr равно 18 %

Здесь важно отметить, что сотых долей или десятых долей процента может быть только углерода, и стоят такие цифры только в начале. Все остальные характеристики стали 12х18н10т указываются в полных процентах

Далее все становится уже просто, н10 говорит о том, что в составе имеется 10% никеля. Что касается последней буквы Т, то она указывает на содержание титана в сплаве. Цифра здесь, как видно, отсутствует, а это означает, что количество достаточно малое — около 1 %. Содержание титана не может превышать 1,5 % от общей массовой доли.

Если подвести итог, то характеристика стали 12х18н10т следующая: 0,12 % углерода, 18 % хрома, 10 % никеля, малое количество титана, которое не превышает показателя в 1,5 %. Все это можно узнать лишь из названия.

Расшифровка маркировки

Рассматривая расшифровку по стандартам ГОСТ (12×18н10т имеет зарубежные аналоги, маркировка которых проводится по несколько иному принципу), следует отметить следующие моменты:

1. Основным химическим элементом принято считать углерод, который определяет особенности кристаллической решетки металла. У этой марки около 0,12% углерода.
2. Коррозионная стойкость достигается путем добавления большого количества хрома (от 17 до 19%).
3. Для повышения характеристик в состав включается никель в концентрации от 9%до 11%.
4. Титан является одним из самых распространенных элементов на земле, его концентрация в рассматриваемой стали около 0,8%.

Расшифровка 12×18н10т стали не позволяет определить концентрацию других элементов, но принято считать, что у металлов этой группы в составе есть сера, кремний, марганце, фосфор и углерод. Некоторые из них считаются вредными примесями, и показатель их концентрации доводится до десятых или сотых долей процента.

Общая характеристика стали 12х18н10т

Рассматривая 12х18н10т (ГОСТ определяет все стандарты) следует учитывать, что высокая концентрация основных легирующих элементов определяет особые свойства металла. Больше всего в марке присутствует хром и никель.

Технические особенности нержавеющей стали 12х18н10т можно охарактеризовать следующим образом:

1. Показатель плотности составляет 7920 кг/м3.
2. Закалка проводится при воздействии температуры около 1100 градусов Цельсия. Для нагрева среды до этой температуры требуется специальное оборудование.
3. Аналог стали 12х18н10т должен иметь показатель твердости 179 МПа.
4. Важным параметром можно назвать степень свариваемости. Марка нержавеющей стали 12х18н10т не имеет ограничений по свариваемости, могут применяться различные методы. После сварки рекомендуется проводить термическую обработку, которая повышает прочность и надежность соединения.
5. Температура применения составляет 650 градусов Цельсия. Большая температура может привести к повышению пластичности и снижению защиты от химического воздействия.
6. Есть возможность проводить обработку материала резанием в закаленном состоянии. Именно поэтому заготовка применяется для обработки резанием при использовании токарного или фрезерного оборудования.

В продаже также поставляется нагартованная заготовка, которая может применяться для получения самых различных изделий.

Аналог aisi производят многие зарубежные производители. При этом маркировка проводится согласно правилам, которые установлены в стране.

Область применения

Характеристики стали 12×18н10т определяют следующее ее применение:

1. Машиностроительная область.
2. Химическая промышленность.
3. Пищевая промышленность.
4. Энергетический сектор.
5. Сфера перегона и переработки нефтепродуктов.

В химической промышленности металл применяется для изготовления различных емкостей, которые могут работать при высоком давлении. Кроме этого, проводится производство устройства для выработки жидкого кислорода. Из стали 12×18н10т производят трубы, предназначенные для транспортировки растворов с повышенной химической агрессивностью. Примером можно назвать вещества с повышенной концентрацией уксусной или фосфорной кислоты.

Легированная сталь с повышенной концентрацией хрома и никеля применяется при производстве криогенной техники, которая может эксплуатироваться при температуре до -270 градусов Цельсия. Особенности состава определяют то, что он может выдержать воздействие температуры до 600 градусов Цельсия. Поэтому сталь подходит для изготовления различных деталей, которые предназначены для производства проволоки, кругов и листов, печной арматуры и патрубков.

В заключение отметим, что исключительное сочетание эксплуатационных качеств определяет распространение материала практически во всех отраслях промышленности. Практически все получаемые изделия характеризуются высоким сроком эксплуатации.