Нержавеющая сталь марки 12х18н10т
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Особенности и характеристики стали 12Х18Н10Т
Современное развитие человечества неразрывно связано с разработкой новых технологий, созданием новых материалов для применения в различных отраслях промышленности и продления срока службы создаваемых деталей, машин и оборудования.
Одним из важнейших этапов в развитии металлургии было создание и освоение нержавеющих сталей. Рассмотрим наиболее используемую и распространенную сталь 12Х18Н10Т - выявим достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов на свойства стали и возможность использования ее в различных отраслях промышленности.
Химический состав
Сталь 12х18н10т - нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса(определяем по диаграмме Шеффлера, Рис.1). Химический состав регламентирован ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость.
Рисунок 1.
Оптимальной термической обработкой для этих сталей является закалка с 1050 о С-1080 о С в H2O, после закалки механические свойства характеризуются максимальной вязкостью и пластичностью, не высокими прочностью и твёрдостью.
Термообработка стали необходима для того, чтобы придать материалу определенные свойства. Например, повышенную пластичность, износоустойчивость, повышенную твердость или стойкость. Всеми этими качествами может похвастаться лист 12х18н10т .
Процесс термической обработки можно подразделять на четыре вида:
1. Отжиг. Данный процесс термообработки позволяет добиться равномерной структуры. Отжиг проходит в три этапа: сталь нагревают до определенной температуры, затем выдерживают при определенной температуре, а потом медленно охлаждают в печи. Равномерная структура получается только при отжиге второго рода, при первом роде никаких структурных изменений не происходит.
2. Закалка. Этот вид термообработки позволяет создать сталь с разнообразной структурой и свойствами. Весь технологический процесс проходит в три стадии: при определенной заданной температуре происходит нагрев стали, затем ее выдержка при той же температуре и в отличие от отжига быстрое охлаждение.
3. Отпуск. Эту технологию термической обработки используют, чтобы уменьшить внутреннее напряжение материала.
4. Нормализация. Эта разновидность термообработки также ведется в три приема: нагрев, выдержка и охлаждение. Температуру задают для первых двух стадий, а третью стадию проводят на воздухе.
Чтобы получить качественный лист 12х18н10т, нужно провести процесс термообработки правильно. В первую очередь внимание обращают на свойства стали, а именно ее эксплуатационные и технологические характеристики. Они наиболее важны при изготовлении определенных деталей и изделий, таких например, как лист 12х18н10т. С учетом марки стали процесс закалки проходит в температурном диапазоне 530-1300оС. Посредством термообработки можно значительно изменить структуру металла.
Механические свойства
|
Термообработка, состояние поставки |
Сечение, мм |
|||||
|
Прутки. Закакла 1020-1100 °С, воздух, масло или вода. |
||||||
|
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. |
||||||
|
Прутки нагартованные |
||||||
|
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1000-1080 °С, вода или воздух. |
||||||
|
Листы горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1050-1080 °С, вода или воздух. |
||||||
|
Листы горячекатаные или холоднокатаные нагартованные |
||||||
|
Поковки. Закалка 1050-1100 °С, вода или воздух. |
||||||
|
Проволока термообработанная |
||||||
|
Трубы бесшовные горячедеформированные без термообработки. |
Механические свойства при повышенных температурах
|
t испытания, °C |
|||||||
Аустенитные стали используют как жаропрочные при температурах до 600 о С. Основными легирующими элементами являются Cr-Ni. Однофазные стали имеют устойчивую структуру однородного аустенита с незначительным содержанием карбидов Ti (для предупреждения межкристаллитной коррозии. Такая структура получается после закалки с температур 1050 о С-1080 о С). Стали аустенитного и аустенитно-ферритного классов имеют относительно небольшой уровень прочности (700-850МПа).
Рассмотрим особенности влияния легирующих элементов на структуру стали 12Х18Н10Т .
Хром, содержание которого в этой стали составляет 17-19%, представляет собой основной элемент, обеспечивающий способность металла к пассивации и обеспечивающий ее высокую коррозионную стойкость. Легирование никелем переводит сталь в аустенитный класс, что имеет принципиально важное значение, так как позволяет сочетать высокую технологичность стали с уникальным комплексом эксплуатационных характеристик. В присутствии 0,1% углерода сталь имеет при >900 о С полностью аустенитную структуру, что связано с сильным аустенитообразующим воздействием углерода. Соотношение концентраций хрома и никеля оказывает специфическое воздействие на стабильность аустенита при охлаждении температуры обработки на твердый раствор (1050-1100 о С). Кроме влияния основных элементов, необходимо учитывать также присутствие в стали кремния, титана и алюминия, способствующих образованию феррита.
Рассмотрим способы упрочнения стали 12Х18Н10Т.
Одним из способов упрочнения сортового проката является Высокотемпературная термическая обработка (ВТМО). Возможности упрочнения при помощи ВТМО исследовали на комбинированном полунепрерывном стане 350 производственного объединения «Кировский завод». Заготовки (100х100 мм, длиной 2,5 - 5 м.) нагревали в методической печи до 1150 - 1200 о С и выдерживали при этих температурах 2-3 часа. Прокатку выполняли по обычной технологии; готовые прутки диаметром 34 мм поступали в закалочные ванны, заполненные проточной водой, где охлаждались не менее 90 с. Наибольшую прочность имел прокат, подвергнутый ВТМО при наименьших температуре деформации и промежутке времени от конца прокатки до закалки. Так, при ВТМО стали 08Х18Н10Т предел текучести увеличился на 45-60% по сравнению с его уровнем после обычной термической обработки (ОТО) и в 1,7-2 раза по сравнению с ГОСТ 5949-75; Пластические свойства при этом снизились незначительно и остались на уровне требований стандарта.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т упрочнилась больше чем сталь 08Х18Н10Т однако разупрочнение по мере увеличения температуры возрастало в большей степени вследствие снижения устойчивости стали против разупрочнения при повышении содержания углерода. Кратковременные высокотемпературные испытания показали, что более высокий уровень прочности термомеханически упрочненного проката, выявленный при комнатной температуре, сохраняется и при повышенных температурах. При этом сталь после ВТМО разупрочняется с повышением температуры, в меньшей степени, чем сталь после ОТО.
Хромоникелевые нержавеющие стали используют для сварных конструкций в криогенной технике при температуре до -269 о С, для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, в том числе для паронагревателей и трубопроводов высокого давления с температурой эксплуатации до 600 о С, для деталей печной аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Максимальная температура применения жаростойких изделий из этих сталей в течение 10000 ч составляет 800 о С, температура начала интенсивного окалинообразования составляет 850 о С. При непрерывной работе сталь устойчива против окисления на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температурах <900 о С и в условиях теплосмен <800 о С.
Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т используется для изготовления сварной аппаратуры в разных отраслях промышленности, а также конструкций, работающих в контакте с азотной кислотой и другими окислительными средами, некоторыми органическими кислотами средней концентрации, органическими растворителями, в атмосферных условиях и т.д. Сталь 08Х18Н10Т рекомендуется для сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь 12Х18Н10Т и обладает повышенной сопротивляемости межкристаллитной коррозии.
Таким образом, благодаря уникальному сочетанию свойств и прочностных характеристик, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т нашла самое широкое применение практически во всех отраслях промышленности, изделия из этой стали имеют длительный срок службы и неизменно высокие характеристики в течение всего срока службы.
Сварка стали 12Х18Н10Т
Сварка стали - основной технологический процесс практически любого производства изделий из металла. С VII века до нашей эры и до наших дней сварка широко применяется как основной способ образования неразъемных соединений металлов. С самого зарождения и вплоть до XIX века н.э. в применялся метод кузнечной сварки металлов. Т.е. свариваемые детали нагревались и затем спрессовывались ударами молота. Эта технология достигла своего пика к середине XIX века, когда по ней стали изготавливать даже такие ответственные изделия как железнодорожные рельсы и магистральные трубопроводы.
Однако сварные соединения, особенно в массовом, промышленном масштабе отличались невысокой надежностью и нестабильным качеством. Это зачастую приводило к авариям из-за разрушения детали в месте шва.
Открытие электродугового нагрева и высокотемпературного газо-кислородного горения наряду с возросшими требованиями к качеству сварного соединения совершили мощный технологический прорыв в области сварки, в результате чего создалась технология бескузнечной сварки - такой, какую мы привыкли наблюдать сегодня.
С появлением легированной стали процессы сварки усложнились в связи с необходимостью предотвращения карбидации легирующих элементов, в основном - хрома. Появились методы сварки в инертных средах или под флюсом, а также технологии долегирования сварного шва.
Рассмотрим особенности сварки аустенитных сталей на примете наиболее распространенной нержавеющей стали 12Х18Н10Т.
Сталь 12Х18Н10Т относиться к хорошо свариваемым. Характерной особенностью сварки этой стали является возникновение межкристаллитной коррозии. Она развивается в зоне термического влияния при температуре 500-800?С. При пребывании металла в таком критическом интервале температур по границам зерен аустенита выпадают карбиды хрома. Все это может иметь опасные последствия - хрупкие разрушения конструкции в процессе эксплуатации. сталь химический состав сварка
Чтобы добиться стойкости стали нужно исключить или ослабить эффект выпадения карбидов и стабилизировать свойства стали в месте сварного шва.
При сварке высоколегированных сталей используют электроды с защитно-легирующим покрытием основного вида в сочетании с высоколегированным электродным стержнем. Применение электродов с покрытием основного вида позволяет обеспечить формирование наплавленного металла необходимого химического состава, а также других свойств путём использования высоколегированной электродной проволоки и долегирования через покрытие.
Сочетание легирования через электродную проволоку и покрытие позволяет обеспечить не только гарантированный химический состав в пределах паспортных данных, но и некоторые другие свойства, предназначенные для сварки аустенитных сталей 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н12Т и им подобных.
Сварку высоколегированных сталей под флюсом осуществляют с применением или нейтральных по кислороду фторидных флюсов, или защитно-легирующих в сочетании с высоколегированной электродной проволокой. С металлургической точки зрения для сварки высоколегированных сталей наиболее рациональны фторидные флюсы типа АНФ-5, которые обеспечивают хорошую защиту и металлургическую обработку металла сварочной ванны и позволяет легировать сварочную ванну титаном через электродную проволоку. При этом процесс сварки малочувствителен к образованию пор в металле шва из-за водорода. Однако фторидные бескислородные флюсы имеют относительно низкие технологические свойства. Именно низкие технологические свойства фторидных флюсов служат причиной широкого использования для сварки высоколегированных сталей флюсов на основе оксидов.
Сварку высоколегированных сталей для снижения вероятности формирования структуры перегрева, как правило, выполняют на режимах, характеризующихся малой величиной погонной энергии. При этом предпочтение отдают швам малого сечения, получаемым при использовании электродной проволоки небольшого диаметра (2-3мм). Поскольку высоколегированные стали обладают повышенным электросопротивлением и пониженной электропроводностью, то при сварке вылет электрода из высоколегированной стали уменьшают в 1,5-2 раза по сравнению с вылетом электрода из углеродистой стали.
При дуговой сварке в качестве защитных газов используют аргон, гелий (реже), углекислый газ.
Аргонодуговую сварку выполняют плавящимися и неплавящимися вольфрамовыми электродами. Плавящимся электродом сваривают на постоянном токе обратной полярности, используя режимы, обеспечивающие струйный перенос электродного металла. В некоторых случаях (в основном при сварке аустенитных сталей) для повышения стабильности горения дуги и особенно снижения вероятности образования пор из-за водорода при сварке плавящимся электродом используют смеси аргона с кислородом или углекислым газом (до 10%).
Сварку неплавящимся вольфрамовым электродом в основном осуществляют на постоянном токе прямой полярности. В некоторых случаях при наличии в сталях значительного количества алюминия используют переменный ток для обеспечения катодного разрушения оксидной плёнки.
Применение дуговой сварки в атмосфере углекислого газа позволяет снизить вероятность образования пор в металле шва из-за водорода; при этом обеспечивается относительно высокий коэффициент перехода легкоокисляющихся элементов. Так, коэффициент перехода титана из проволоки достигает 50%. При сварке в атмосфере аргона коэффициент перехода титана из проволоки составляет 80-90%. При сварке в углекислом газе сталей, имеющих высокое содержание хрома и низкое содержание кремния, на поверхности шва образуется тугоплавкая трудноудаляемая оксидная плёнка. Её присутствие затрудняет проведение многослойной сварки.
При сварке сталей с малым содержанием углерода (ниже 0,07-0,08%) возможно науглероживание наплавленного металла. Переход углерода в сварочную ванну усиливается при наличии в электродной проволоке алюминия, титана, кремния. В случае сварки глубокоаустенитных сталей некоторое науглероживание металла сварочной ванны в сочетании с окислением кремния снижает вероятность образования горячих трещин. Однако науглероживание может изменить свойства металла шва и, в частности, снизить коррозийные свойства. Кроме того наблюдается повышенное разбрызгивание электродного металла. Наличие брызг на поверхности металла снижает коррозийную стойкость.
Технологии сварки нержавеющих высоколегированных сталей постоянно совершенствуются. На данном этапе при строгом соблюдении технологического процесса качество сварного шва нержавейки практически не уступает по своим свойствам металлу соединяемых деталей и гарантирует высочайшую надежность сварного соединения.
Образование Дефекто в сварных соединений при сварке
При сварке плавлением наиболее частыми дефектами сварных соединений являются неполномерность шва, неравномерная его ширина и высота (рис. 1), крупная чешуйчатость, бугристость, наличие седловин. При автоматической сварке дефекты возникают вследствие колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в подающих роликах, неравномерной скорости сварки из-за люфтов в механизме передвижения, неправильного угла наклона электрода, протекания жидкого металла в зазор. При ручной и полуавтоматической сварках дефекты могут быть вызваны недостаточной квалификациейсварщика, нарушением технологических приемов, плохим качеством электродов и других сварочных материалов.
Рис. 2 . Дефекты формы и размеров шва : а - неполномерность шва; б - неравномерность ширины стыкового шва; в - неравномерность по длине катета углового шва; h - требуемая высота усиления шва
Для сварки давлением (например, точечной) характерными дефектами являются неравномерный шаг точек, глубокие вмятины, смещение осей стыкуемых деталей.
Нарушение формы и размеров шва зачастую свидетельствует о наличии таких дефектов, как наплывы (натеки), подрезы, прожоги и незаверенные кратеры.
Наплывы (натеки) (рис. 2) образуются чаще всего при сварке горизонтальными швами вертикальных поверхностей в результате натекания жидкого металла на кромки холодного основного металла. Они могут быть местными, в виде отдельных застывших капель, или же иметь значительную протяженность вдоль шва. Причинами возникновения наплывов являются: большая величина сварочного тока, длинная дуга, неправильное положение электрода, большой угол наклона изделия при сварке на подъем и спуск. В кольцевых швах наплывы образуются при недостаточном или излишнем смещении электрода с зенита. В местах наплывов часто выявляются непровары, трещины и другие дефекты.
Подрезы представляют собой углубления (канавки), образующиеся в основном металле вдоль края шва при завышенном сварочном токе и длинной дуге, так как в этом случае увеличивается ширина шва и сильнее оплавляются кромки. При сварке угловыми швами подрезы возникают в основном из-за смещения электрода в сторону вертикальной стенки, что вызывает значительный разогрев, плавление и стекание ее металла на горизонтальную полку. В результате на вертикальной стенке появляются подрезы, а на горизонтальной полке - наплывы. При газовой сварке подрезы образуются из-за повышенной мощности сварочной горелки, а при электрошлаковой - из-за неправильной установки формующих ползунов.
Подрезы приводят к ослаблению сечения основного металла и могут явиться причиной разрушения сварного соединения.
Рис3. Наружные дефекты : а - стыковых; б - угловых; 1 - наплыв; 2 - подрез.
Прожоги - это проплавление основного или наплавленного металла с возможным образованием сквозных отверстий. Они возникают вследствие недостаточного притупления кромок, большого зазора между ними, завышенного сварочного тока или мощности горелки при невысоких скоростях сварки. Особенно часто прожоги наблюдаются в процессе сварки тонкого металла и при выполнении первого прохода многослойного шва. Кроме того, прожоги могут иметь место в результате плохого поджатия флюсовой подушки или медной подкладки (автоматическая сварка), а также при увеличении продолжительности сварки, малом усилии сжатия и наличии загрязнений на поверхностях свариваемых деталей или электродах (точечная и шовная контактные сварки).
Незаваренные кратеры образуются в случае резкого обрыва дуги в конце сварки. Они уменьшают сечение шва и могут явиться очагами образования трещин.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История открытия нержавеющей стали. Описание легирующих элементов, придающих стали необходимые физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Типы нержавеющей стали. Физические свойства, способы изготовления и применение различных марок стали.
реферат , добавлен 23.05.2012
Механические свойства стали при повышенных температурах. Технология плавки стали в дуговой печи. Очистка металла от примесей. Интенсификация окислительных процессов. Подготовка печи к плавке, загрузка шихты, разливка стали. Расчет составляющих завалки.
курсовая работа , добавлен 06.04.2015
Механизмы упрочнения низколегированной стали марки HC420LA. Дисперсионное твердение. Технология производства. Механические свойства высокопрочной низколегированной стали исследуемой марки. Рекомендованный химический состав. Параметры и свойства стали.
контрольная работа , добавлен 16.08.2014
Понятие и сферы использования стали в современной промышленности, ее классификация и разновидности. Порядок и критерии определения свариваемости стали. Механизм подготовки стали к сварке, виды дефектов и этапы их устранения, экономическая эффективность.
курсовая работа , добавлен 28.01.2010
Производство стали в кислородных конвертерах. Легированные стали и сплавы. Структура легированной стали. Классификация и маркировака стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Термическая и термомеханическая обработка легированной стали.
реферат , добавлен 24.12.2007
Строение и свойства стали, исходные материалы. Производство стали в конвертерах, в мартеновских печах, в дуговых электропечах. Выплавка стали в индукционных печах. Внепечное рафинирование стали. Разливка стали. Специальные виды электрометаллургии стали.
реферат , добавлен 22.05.2008
Характеристика рельсовой стали - углеродистой легированной стали, которая легируется кремнием и марганцем. Химический состав и требования к качеству рельсовой стали. Технология производства. Анализ производства рельсовой стали с применением модификаторов.
реферат , добавлен 12.10.2016
Условия эксплуатации и особенности литейных свойств сплавов. Механические свойства стали 25Л, химический состав и влияние примесей на ее свойства. Последовательность изготовления отливки. Процесс выплавки стали и схема устройства мартеновской печи.
курсовая работа , добавлен 17.08.2009
Конструкционные стали с повышенным содержанием углерода. Качество и работоспособность пружины. Маркировка и основные характеристики пружинных сталей. Основные механические свойства рессорно-пружинной стали после специальной термической обработки.
курсовая работа , добавлен 17.12.2010
Стали конструкционные углеродистые обыкновенного качества. Механические свойства горячекатаной стали. Стали углеродистые качественные. Легированные конструкционные стали. Низколегированный сплав, среднеуглеродистая или высокоуглеродистая сталь.
Нержавеющая жаропрочная сталь 12х18н10т представляет собой удобный и практичный материал для изготовления металлоконструкций различного назначения. Сталь имеет аустенитную структуру, а также следующий химический состав, согласно ГОСТ 5632-72:
- хром - 17-19%;
- углерод – 0,12%;
- кремний – 0,8%;
- марганец – 2%;
- фосфор – 0,035%;
- сера – 0,02%;
- никель – 9-11%;
- медь – 0,3%;
- титан – 0,8%.
Сталь 12х18н10т (аналог AISI 321) отличается высокими показателями пластичности, ударной вязкости, а также стойкости к коррозии и высоким температурам. При необходимости улучшить механические свойства стали она может быть подвергнута закалке, правда в таком случае снизятся характеристики прочности и твердости. Магнитные свойства у стали отсутствуют. Сталь очень удобна в обработке: она легко формуется, сваривается и механически обрабатывается. Чтобы не допустить образования межкристаллитной коррозии, производится стабилизация титаном. Сталь применяется в таких сферах, как машиностроение и строительство, а также в пищевой, химической, топливно-энергетической и целлюлозно-бумажной промышленности. В зависимости от содержания легирующих элементов существуют различные виды нержавеющей стали (например, AISI 304, AISI 316, AISI 430 по зарубежной классификации). В настоящее время на рынке востребованы такие виды заготовок из стали 12х18н10т , как труба, лист, прутки круглого и квадратного сечения.
Труба из нержавеющей стали
Основными сферами применения трубы являются изготовление металлических конструкций и прокладка трубопроводов. Существует множество бесшовных труб различного сечения и толщины металла (например,25х2 12х18н10т). Труба из нержавейки широко используется в машиностроении благодаря высокой надежности и прочности. Так, она востребована при производстве емкостей, теплообменников, криогенных и реакционных установок. Помимо этого, труба соответствует строгим нормативам пищевой промышленности, так как способна успешно контактировать с органическими растворителями и неконцентрированными кислотами.
Лист нержавеющий
На рынке представлен как холоднокатаный, так и горячекатаный нержавеющий лист. Технические условия листов регулируются ГОСТ 5582-75 и ГОСТ 7350-77. Сферой их применения является производство различных сборных и сварных конструкций с высокими требованиями к механической нагрузке, коррозионной стойкости и высоким температурам (например, выхлопные системы, теплообменные установки и пр.).
Прокат сортовой нержавеющий
Для производства различных металлоконструкций используются прутки из нержавеющей стали круглого или квадратного сечения (например, AISI 201 круг ). Диаметр прутков может колебаться от 8 до 320 мм (для круга), а сторона – от 6 до 250 мм (для квадрата).
Применение
Сталь данной марки имеет широкое распространение в промышленности. Она используется для изготовления деталей, рабочая температура которых доходит до 600 градусов по Цельсию. Она устойчива к воздействию агрессивных сред, поэтому из нее также производят элементы, работающие под большим давлением, в растворах солей и щелочей, различных кислот.
Помимо этого, сталь 12Х18Н10Т применяется в процессе производства насосов Км, транспортных лент, отрезных кругов, вагонов поездов и так далее. Также сталь данного типа можно встретить в энергетической промышленности, системах горячего и холодного водоснабжения, пищевой и химической промышленностях.
Производство выполняется на высококачественном специализированном оборудовании последнего поколения. Сначала выполняется обработка заготовок, температура при этом составляет более 1000 градусов по Цельсию. Далее производят закалку холодной водой.
Стальной прокат
Сталь марки 12Х18Н10Т имеет несколько видов, однако наиболее востребованными являются трубы и листы.
Труба устойчива к развитию коррозий, благодаря чему имеет более широкую сферу применения, чем листы. Она используется в возведении как жилых, так и промышленных объектов. Помимо этого, трубы часто выбирают для строительства трубопроводов и оснащения котельных, где работа напрямую связана со средами высокого давления. Лист прост и практичен в использовании, устойчив к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Это отличает его от стального проката других видов. Отличительной чертой труб и листов 12Х18Н10Т является отсутствие необходимости дополнительной обработки.
Химический состав
Все преимущества и механические свойства стали обусловлены ее химическим составом:
- 19-20 % хрома гарантируют высокую устойчивость к образованию коррозии.
- 12 % никеля обеспечивают возможность использования при работе с агрессивными средами, кислотами.
- Титан защищает сталь от образования губительных для металла карбидов хрома.
- Кремний отвечает за высокую прочность металла и износоустойчивость изделий из него.
- Помимо перечисленных компонентов в составе представлен кислород, водород, азот и прочие сплавы.
| Механические свойства стали 12Х18Н10Т (стар. Х18Н10Т) | ||||||
| ГОСТ | Состояние поставки, режимы термообработки | Сечение, мм | σ 0,2 (МПа) | σ в (МПа) | δ 5 (%) | ψ % |
| ГОСТ 5949-75 | Прутки. Закалка 1020-1100 °С, воздух, масло или вода. | 60 | 196 | 510 | 40 | 55 |
| ГОСТ 18907-73 | Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность. Прутки нагартованные. |
- До 5 |
- - |
590-830 930 |
20 - |
- - |
| ГОСТ 7350-77 (Образцы поперечные) ГОСТ 5582-75 (Образцы поперечные) |
Листы горячекатанные и холоднокатанные: - закалка 1000-1080 °С, вода или воздух. - закалка 1050-1080 °С, вода или воздух. - нагартованные |
Св. 4 До 3,9 До 3,9 |
236 205 - |
530 530 880-1080 |
38 40 10 |
- - - |
| ГОСТ 18143-72 | Проволока термообработанная. | 1,0-6,0 | - | 540-880 | 20 | - |
| ГОСТ 9940-8 | Трубы бесшовные горячедеформированные без термообработки | 3,5-32 | - | 529 | 40 | - |
| Физические свойства стали 12Х18Н10Т (старое название Х18Н10Т) | ||||||
| T (Град) | E 10 - 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м 3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 1.98 | 15 | 7920 | 725 | ||
| 100 | 1.94 | 16.6 | 16 | 462 | 792 | |
| 200 | 1.89 | 17 | 18 | 496 | 861 | |
| 300 | 1.81 | 17.2 | 19 | 517 | 920 | |
| 400 | 1.74 | 17.5 | 21 | 538 | 976 | |
| 500 | 1.66 | 17.9 | 23 | 550 | 1028 | |
| 600 | 1.57 | 18.2 | 25 | 563 | 1075 | |
| 700 | 1.47 | 18.6 | 27 | 575 | 1115 | |
| 800 | 18.9 | 26 | 596 | |||
| 900 | 19.3 | |||||
Развитие нашей цивилизации напрямую связано с изобретением новых технологий, получением новых материалов с целью применения в разнообразных отраслях промышленности и увеличения срока эксплуатации созданных деталей, механизмов и оборудования.
Важнейшим этапом в развитии металлургии было создание нержавеющей стали .
В этой статье мы подробно рассмотрим наиболее распространённую марку нержавеющей стали 12Х18Н10Т – постараемся определить её достоинства, недостатки, рассмотрим влияние легирующих элементов на свойства нержавейки и возможность применения ее в различных отраслях промышленности.
Сталь 12Х18Н10Т легирующие элементы
Сталь марки – нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса. Хим. состав марки утверждён ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Основные преимущества : большая пластичность и ударная вязкость.
Наилучшей термической обработкой для сталей этого класса является закалка с температурой 1050 0 С-1080 0 С
в воде, после процесса закалки мех. свойства стали отличаются высокой вязкостью и пластичностью, но низкими прочностью и твёрдостью.
Стали аустенитного класса используют как жаропрочные при температурах до 600 0 С
Главными легирующими элементами являются Хром и Никель. Однофазные стали имеют устойчивую структуру однородного аустенита с небольшим содержанием карбидов Tитана (для избежания межкристаллитной коррозии. Подобная структура образуется после процесса закалки с температур 1050 0 С-1080 0 С
). Аустенитные и и аустенитно-ферритовые стали обладают относительно небольшим уровнем прочности (700-850МПа)
.
Сталь 12Х18Н10Т - влияние легирующих элементов на механические свойства
Остановимся подробнее на особенностях влияния легирующих элементов на структуру нержавеющей стали 12Х18Н10Т .
Хром, процентное содержание которого в 12Х18Н10Т составляет от 17- до 19%, является главным элементом, обеспечивающим способность металла к пассивации и обуславливающим высокие антикоррозийные свойства стали марки 12Х18Н10Т . Легирование никелем определяет сталь в аустенитный класс, что позволяет сочетать большую технологичность нержавеющей стали с отличным комплексом эксплуатационных характеристик. При содержании 0,1% углерода, 12Х18Н10Т при температуре свыше 900 0 С
имеет полностью аустенитную структуру, это обусловлено сильным аустенитообразующим влиянием C (углерода). Соответствие концентраций Cr и Ni специфически сказывается на стабильности аустенита при понижении температуры обработки на твердый раствор (1050 0 С-1100 0 С
). Помимо влияния основных элементов, также немаловажно принимать во внимание присутствие в нержавеющей стали Кремния(Si), титана(Ti) и алюминия(Al), благоприятствующих образованию феррита.
Сталь 12Х18Н10Т методы упрочнения
Остановимся на методах упрочнения нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т .
Одним из распространённых способов увеличения прочности сортового металлопроката является Высокотемпературная термическая обработка (ВТМО). При изучении возможности увеличения прочности с применением технологии ВТМО, выяснилось, что наилучшая прочность имелась у проката, подвергнутого Высокотемпературной термической обработке при минимальных температуре деформации и отрезке времени от конца прокатки до закалки. Так, при ВТМО
стали 08Х18Н10Т
предел текучести повысился на 45-60% в сравнении с аналогичным уровнем после обычной термообработки (ОТО) и в 1,7-2 раза по сравнению с ГОСТ 5949-75
. Свойства пластичности при этом уменьшились ненамного и не вышли за пределы допустимых значений стандарта.
Стравнение марок 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т
У стали марки 12Х18Н10Т прочность увеличилась больше чем у стали марки 08Х18Н10Т , между тем понижение прочности по мере увеличения температуры увеличивалось в большей мере из-за снижения предела стойкости стали против разупрочнения при увеличении содержания углерода. Кратковременные высокотемпературные тесты показали, что наибольший уровень прочности термомеханически упрочненного проката, определённый при комнатной температуре, продолжает сохранятся и при увеличенных температурах. При этом нержавейка после ВТМО теряет прочность с повышением температуры, меньше, нежели сталь после обычной термообработки.
Сталь 12Х18Н10Т - сфера применения
Хромоникелевые нержавеющие стали применяют для сварных конструкций в криогенной технике при низких температурах, порядка -269 0 С
, для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, а также для паронагревателей, водонагревателей и трубопроводов высокого давления с предельной температурой применения до 600 0 С,
для деталей печной аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Наибольшая температура применения жаростойких изделий из подобных сталей в промежутке времени до 10000 часов составляет 800 0 С, при температуре 850 0 С
начинается процесс интенсивного окалинообразования. При непрерывной рабочей нагрузке сталь 12Х18Н10Т сохраняет антиокислительные свойства на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температурах до 900 0 С, а в условиях теплосмен до 800 0 С.
Коррозионно-стойкая сталь марки 12Х18Н10Т широко применяется для изготовления сварной аппаратуры в разнообразных отраслях промышленности, а также металлоконструкций, работающих в контакте с агрессивными средами - азотной кислотой и другими окислительными средами, определёнными органическими кислотами небольшой концентрации, органическими растворителями и тп. Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т применяется для сварных изделий, работающих в более агрессивных средах, нежели сталь 12Х18Н10Т и обладает высокой степенью сопротивляемости межкристаллитной коррозии.
В результате, уникальное сочетание свойств и характеристик прочности, позволил нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т найти широчайшее применение в большинстве отраслей промышленности, изделия из стали этой марки имеют высокие характеристики в течение длительного срока службы.
Жаропрочная и коррозионностойкая нержавеющая сталь аустенитного класса. Основные свойства, химический состав и рекомендации по применению регламентируются по ГОСТ 5632-72. Зарубежным аналогом является сталь марки AISI 321 .
Таблицы с химическим анализом и зарубежными аналогами смотрите ниже.
| 1.4541 |
| 1.4878 |
| X10CrNiTi18-10 |
| X12CrNiTi18-9 |
| X6CrNiTi18-10 |
| Z10CNT18-10 |
| Z10CNT18-11 |
| Z6CNT18-10 |
| Z6CNT18-12 |
| 321S31 |
| 321S51 |
| 321S59 |
| LW18 |
| LW24 |
| X6CrNiTi18-10 |
| 1.4541 |
| 1.4878 |
| X10CrNiTi18-10 |
| X6CrNiTi18-10KT |
| X6CrNiTi18-11 |
| X6CrNiTi18-11KG |
| X6CrNiTi18-11KT |
| 0Cr18Ni10Ti |
| 0Cr18Ni11Ti |
| 0Cr18Ni9Ti |
| 1Cr18Ni11Ti |
| H0Cr20Ni10Ti |
Сталь 12Х18Н10Т обладает высокой пластичностью, ударной вязкостью, коррозионной и термической стойкостью. Улучшить механические свойства стали можно с помощью закалки. Правда в данном случае понижается ее прочность и твердость. Магнитные свойства отсутствуют. Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т легко обрабатывается, формуется и сваривается различными способами. Благодаря стабилизации титаном она не подвержена межкристаллитной коррозии.
Применяется в строительстве, машиностроении, пищевой, химической, топливной и целлюлозно-бумажной промышленности.
08Х18Н10ТСталь 08Х18Н10Т - жаропрочная и коррозионностойкая нержавеющая сталь аустенитного класса. Первые цифры обозначают процентное содержание углерода, следующие соответствует основным легирующим элементам. Обозначение и характеристики материала регламентируются по ГОСТ 5632-72.
Зарубежным аналогом является сталь марки AISI 321 .
Таблицы с химическим анализом и зарубежными аналогами смотрите ниже.
| 1.4541 |
| 1.4878 |
| X10CrNiTi18-9 |
| X12CrNiTi18-9 |
| X6CrNiTi18-10 |
| 321F00 |
| Z6CN18-10 |
| Z6CNT18-10 |
| 321S12 |
| 321S18 |
| 321S20 |
| 321S22 |
| 321S31 |
| 1.4541 |
| X10CrNiTi18-10 |
| X6CrNiTi18-10 |
| X6CrNiTi18-11 |
| X8CrNiTi1811 |
| 0Cr18Ni11Ti |
| 1Cr18Ni9Ti |
| OCr18Ni10Ti |
Сталь 08Х18Н10Т устойчива к окислению при высоких температурах. Немагнитная. Сварка стали производится без подогрева и последующей термообработки. Благодаря стабилизации титаном материал не подвергается межкристаллитной коррозии даже при сварке в неблагоприятных условиях. Для упрочнения стали 08Х18Н10Т используется способ закалки. После нее механические свойства характеризуются максимальной вязкостью и пластичностью, но меньшей прочностью и твёрдостью. Сталь 08Х18Н10Т отличается повышенной сопротивляемостью к межкристаллитной коррозии и действию агрессивных сред по сравнению с 12Х18Н10Т . По большинству эксплуатационных параметров эти марки схожи.
Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т применяется в машиностроении, строительстве, электроэнергетике, пищевой, легкой, топливной и химической промышленности.