Характеристики нержавеющих сталей

Понятие «легированная нержавеющая сталь» является собирательным для более чем 120 различных марок нержавеющих сталей. В течение десятилетий было разработано множество различных сплавов, которые в каждом случае применения проявляли наилучшие свойства. Все эти сплавы имеют общую отличительную черту: благодаря содержащемуся в сплаве хрому они не нуждаются в дополнительной защите поверхности. Этот присутствующий в сплаве хром образует на поверхности бесцветный прозрачный оксидный слой, который сам залечивается при повреждениях поверхности благодаря содержащемуся в воздухе или воде кислороду. Нержавеющие стали объединены в DIN 17440 и DIN EN ISO 3506. По своей кристаллической структуре нержавеющие стали делятся на 4 основные группы:

Мартенситные легированные стали

По структуре к этой группе относятся материалы с долей хрома 10.5 – 13.0 % и содержанием углерода 0.2 – 1.0 %. В качестве легирующих добавок могут быть введены другие элементы. Данное содержание углерода допускает термообработку – так называемое улучшение. Тем самым становится возможным увеличение прочности.

Ферритные легированные стали (т.наз. хромистые стали)

Доля хрома в составе этих материалов составляет 12 –18%, содержание углерода очень низкое – менее 0.2% Они являются незакаливаемыми.

Аустенитные легированные стали (т.наз. хромоникелевые / хромоникельмолибденовые)

Аустенитные хромоникелевые стали обнаруживают особенно хорошее сочетание обрабатываемости, механических свойств и коррозионной стойкости. Поэтому они рекомендованы для множества применений и являются самой значительной группой нержавеющих сталей. Важнейшим свойством этой группы сталей является высокая коррозионная стойкость, повышающаяся с ростом содержания легирующих, особенно хрома и молибдена. Как и для ферритных сталей, для аустенитных достижение высоких технологических свойств требует мелкозернистой структуры. В качестве заключительной термообработки для предотвращения образования выделений проводится диффузионный отжиг при температурах от 1000 до 1150°С с последующим охлаждением в воде или на воздухе. В противоположность мартенситным, аустенитные стали являются незакаливаемыми. Высокая пластичность аустенитных сталей гарантирует хорошую холодную обрабатываемость давлением. Аустенитная структура подразумевает содержание 15 – 26% хрома и 5 – 25% никеля. С помощью добавки 2 – 6% молибдена повышается коррозионная стойкость и кислотостойкость. Также сюда же относятся так называемые стабилизированные нержавеющие стали, легированные титаном или ниобием. Эти элементы препятствуют образованию карбидов хрома при сварке.

Аустенитно-ферритные легированные стали (т.наз. дуплексные стали)

Дуплексные легированные стали, называемые по их двум структурным составляющим, содержат в своей аустенитно-ферритной структуре 18 – 25% хрома, 4 – 7% никеля и до 4% молибдена.

Со склада мы поставляем изделия из следующих сталей:

Обозначение «V2А» восходит к 1912 году и означает результат «Versuchsreihe 2 Austenit» («Опытной серии 2 Аустенит»). Далее появились также «V3A», «V4A» и т.д., и хотя эти понятия используются сегодня главным образом в виде сокращений «А2», «А3», «А4» и т.д., эти обозначения не являются однозначными. Сегодня существует общеевропейская нумерационная система. При этом следует обратить внимание на то, что между обозначениями по AISI либо UNS и нумерацией материалов согласно EN 10088 нет однозначного соответствия. Так напр., материал AISI 304L соотнесён с материалом 1.4306, хотя имеет такие же свойства, что и 1.4301 и 1.4541.

Свойства групп нержавеющих сталей и формы их выпуска (лист, трубы, проволока и т.д.) определены стандартами

Для легированной нержавеющей стали действующие стандарты (по состоянию на декабрь 2002) приведены в следующей таблице:

Новые стандарты для крепёжных изделий

В настоящее время и в последующие годы будет переработано большое количество стандартов, и они будут объявлены обязательными. Будет продолжаться переход к DIN ISO и DIN EN. Поставщикам и потребителям следует с пониманием следить за развитием этого процесса и согласовывать момент перехода. В середине произошло изменение размера под ключ болтов с шестигранной головкой и шестигранных гаек (четыре диапазона размеров).

У шестигранных гаек аналогично изменяются размер под ключ, а кроме того одновременно и высота гаек (тип 1 – ISO 4032). Следует указать на новую редакцию и унификацию штифтов и пальцев (например, EN ISO 2338 взамен DIN 7, пальцы по EN ISO 2341 взамен DIN 1434, 1435, 1436). На винты с прямым и крестообразным шлицем в октябре 1994 г. также были приняты новые стандарты EN ISO, предусматривающие изменение размеров. Следует обратить внимание на то, что основные положения DIN 267, части 1, 4, 5, 9, 11, 12, 18, 19, 20, 21 заменены на DIN EN ISO. Принципиально было установлено, что в будущем EN уже не будут иметь пятизначные цифровыми обозначения, а обозначение EN ISO будет указывать на то, что стандарт ISO принят как стандарт EN и является обязательным. Двойное обозначение будет сохраняться в течение длительного времени, так что изделия согласно EN ISO будут доступны.

Совместимость с другими материалами

Согласно DIN 50900, часть 1 контактная коррозия есть «ускоренная коррозия участка металла, сводящаяся к коррозионному элементу, состоящему из пары металл/металл или металл/твёрдое тело с электронной проводимостью с различными свободными потенциалами коррозии. При этом ускоренно корродирующий участок металла является анодом коррозионного элемента». Контактная коррозия часто проявляется в виде равномерного или неравномерного съёма поверхности. Съём поверхности или массовые потери «неблагородного» компонента композиции зависит от величины протекающего в элементе тока («тока разности потенциалов») и скорости собственной коррозии при установившемся смешанном потенциале металлического сплава. Ток элемента является комплексной величиной, зависящей от геометрического расположения, размеров контактирующих со средой поверхностей электродов, равновесных потенциалов и поляризационных сопротивлений компонентов, а также от сопротивления электролитической среды. Для оценки коррозионной угрозы неблагородному компоненту материала существенной является не величина разности потенциалов (различие напряжений) между связанными друг с другом материалами, а характеристика кривых парциальная плотность тока – потенциал для обоих материалов в воздействующей среде. Плотность тока коррозии (ток элемента) и, тем самым, контактная коррозия может изменяться на многие порядки величины при одинаковой разности потенциалов в зависимости от характера кривых анодной и катодной парциальных плотностей тока – потенциал. Решающим является то, насколько беспрепятственно или заторможенно, например, вследствие образования покровного слоя, могут протекать частные анодные и катодные реакции. Если при хорошей проводимости коррозионной среды существует неблагоприятное соотношение поверхностей (большой катод/маленький анод), контактная коррозия может привести к коррозионным повреждениям. Поэтому на практике непригодна оценка угрозы материалам, находящимся в электрическом контакте, на основании как теоретического ряда напряжений, так и эмпирическихрядов напряжений. Для строгой оценки угрозы сочетанию материалов требуются коррозионные испытания по DIN 50919.

Физические свойства

Физические свойства некоторых марок сталей в сравнении приводятся в нижеследующей таблице. Следует обратить внимание на повышенное тепловое расширение и пониженную теплопроводность аустенитных сталей. Их электрическое сопротивление выше, чем у нелегированных сталей вследствие присутствия легирующих компонентов. Важнейшим отличительным признаком ферритных/мартенситных хромистых сталей от хромоникелевых сталей является намагничиваемость. В противоположность намагничиваемым хромистым сталям аустенитные стали практически не проявляют намагничиваемости после диффузионного отжига. Холодная пластическая деформация может привести к изменению структуры аустенитных сталей, так что в результате может появиться ограниченная намагничиваемость. Присутствие никеля всё же в значительной мере обусловливает намагничиваемость аустенитных нержавеющих сталей, так что при повышенном содержании никеля едва ли удастся существенно снизить склонность к намагничиваемости и в холоднодеформированном состоянии.

Физические свойства

Ориентировочные значения моментов затяжки и усилий предварительной затяжки для винтов из нержавеющих и кислотостойких стали — А2/А4:

Химический состав нержавеющей стали

Назначение нержавеющих сталей

1.4000 конструктивные элементы для водной и паровой сред, бытовые приборы, накладки и элементы внутренней отделки

1.4001 арматура, строительная фурнитура и облицовка внутренней отделки, столовые приборы: ложки, вилки, черенки ножей

1.4002 аппараты и детали для нефтяной промышленности, крекинговые установки, а также сварные детали гидроэлектростанций

1.4003 производство автобусов и контейнеров, сельхозтехника, подъёмно-транспортное оборудование, машино- и аппаратостроение

1.4005 конструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, гайки, болты и т.д.

1.4006 конструктивные элементы для водной и паровой сред со слабоагрессивными компонентами пищевой промышленности, ружейные стволы

1.4016 детали с высокими антикоррозионными требованиями и высокой способностью к глубокой вытяжке и полируемости, как столовы приборы, бамперы, колесные колпаки и т.д.

1.4021 конструктивные элементы повышенной прочности как оси, валы, детали насосов, поршневые штоки, иглы форсунок, судовые винты

1.4024 конструктивные элементы как валы, пальцы, штоки клапанов, поршневые штоки, а также турбинные лопатки и аналогичные детали

1.4028 пружины, поршневые штоки, винты

1.4031 пружины, поршневые штоки, винты

1.4034 закаливаемая сталь для режущего инструмента, листовых ножей, машинных ножей, бритвенных лезвий, шарикоподшипников, коньков

1.4037 Режущие изделия, шарики, быстроизнашивающиеся рейки

1.4057 конструктивные элементы высшей прочности для производства пищевых продуктов, мыла и уксусной кислоты

1.4104 онструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, шпиндели, оси, втулки и т.д.

1.4105 автоматные токарные изделия, явнополюсные якоря

1.4109 высокозакаливаемая сталь для режущего инструмента, как разделочные ножи, дисковые ножи вырубных машин и т.д.

1.4110 как и материал ? 1.4034, но с более высокой твёрдостью и высокой износостойкостью, например, хирургический инструмент и т.д.

1.4111 с наивысшей режущей твёрдостью, например, лезвия бритв и ножей, хирургический инструмент, а также подшипники качения

1.4112 износостойкие детали, сетки мясорубок, чаши и ножевые опоры весов, хирургический инструмент, подшипники качения

1.4113 детали для автомобилестроения с повышенной коррозионной стойкостью, колёсные колпаки, бамперы, оконные рамы, облицовка радиаторов

1.4116 эффективный режущий инструмент всех типов, а также хирургический инструмент с закаливаемыми частями

1.4117 Хирургические щипцы и ножницы, а также для частей, которые должны закаливаться лишь частично

1.4120 турбинные лопатки, шарики и сёдла клапанов в вентилях перегретого пара для температур до примерно 500°С

1.4122 валы, шпиндели, пальцы, поршни, клапаны, ножи роллов, детали арматуры для температур до примерно 600°С

1.4125 высокозакаливаемая износостойкая сталь, особенно подходит для мелких нержавеющих шарикоподшипников

1.4301 аппараты и оборудование пищевой промышленности (свариваемая, хорошо полируемая, легко подвергаемая глубокой вытяжке, износостойкая)

1.4303 химическая промышленнность, винты, гайки и детали холодного прессования

1.4305 вращающиеся детали для пищевой и молочной промышленности, фотохимической, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной, бумажной и текстильной промышленности

1.4306 оборудование и детали, подвергающиеся действию органических и плодовых кислот пищевой, нефтяной, мыловаренной промышленности и промышленности синтетического волокна

1.4310 пружины для температур до 300°C, ножи роллов а также высокопрочная жесть для автомобильной промышленности, пружин

1.4311 сосуды под давлением для химического аппаратостроения, молочной промышленности и пивоварении

1.4313 насосы, арматура, уплотнения, роторы турбин, элементы энергомашиностроения и реакторостроения

1.4318 пружинная сталь, стойкая к межкристаллитной коррозии в сварных соединениях, деформируемый высокопрочный материал

1.4335 очень хорошая стойкость к хлоридсодержащим средам и кислотам, высокие механические свойства

1.4361 устойчивость в горячих концентрированных азотной и серной кислотах

1.4362 высокопрочный материал для химического аппаратостроения

1.4401 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4404 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4406 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4418 гребные валы, машиностроение, оси, детали насосов (высокая коррозионная стойкость к воде и кислородным кислотам)

1.4429 автоклавы и аппараты повышенной химической стойкости

1.4435 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна

1.4436 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна

1.4438 аппаратостроение для целлюлозной и химической промышленности, резервуары для перевозки химикатов

1.4439 химическая промышленность, устойчива при повышенных концентрациях хлора и температурах

1.4460 элементы для высоких химических и механических нагрузок, например, судостроение, сварные роторы компрессоров для агрессивных газов

1.4462 химическая и нефтехимическая промышленность, высокая стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлорсодержащих средах и к питтингу, сварные швы также стойки к

1.4465 повышенная устойчивость в сернокислых средах, также и при восстановительных условиях

1.4466 Производство карбамида

1.4505 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)

1.4506 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)

1.4509 Системы выпуска отработанных газов, катализаторы, горелки, автомобилестроение, бытовые приборы

1.4510 сварные изделия для молочных хозяйств, пищевой и пивоваренной промышленности

1.4511 молочные хозяйства, пищевая и пивоваренная промышленность, красильни и мыловаренная промышленность, сварные детали для слабых кислот

1.4512 автомобильные глушители и детали автомобильных систем нейтрализации отработавших газов

1.4521 холодновысаженные детали, винты, гайки, горячевысаженные трубы, трубчатые нагреватели (низкая склонность к упрочнению)

1.4529 морская техника, теплообменники ≤ 400°C (для таких загрязнённых хлоридами сред, как серная и фосфорная кислота)

1.4532 высокая стойкость к кавитации и износу, например, приёмные камеры бумажной промышленности, защитные муфты валов

1.4535 лезвия ножей высокой твёрдости и химической стойкости, ножи мясорубок, иглы клапанов, шарикоподшипники

1.4539 особенно подходит для таких сильно агрессивных сред, как фосфорно-, серно- и солянокислые, высокая стойкость к питтингу и

1.4541 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода

1.4542 материал винтов и шпилек для арматуры, диски рабочих колёс и дисковые крышки lkz компрессоров

1.4550 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода

1.4558 очень высокая коррозионная стойкость в жидкостях до 500°C и к коррозионному растрескиванию под напряжением

1.4562 изделия для химической промышленности, коррозионная стойкость к серной кислоте средних концентраций, применение в кислородной среде

1.4563 теплообменники для хлорид- и фторидсодержащих серной и фосфорной кислот. Трубы в нефте- и газопереработке

1.4565 установки обессеривания топочных газов, аппаратостроение

1.4567 для холодной высадки винтов, хорошо обрабатывается резанием

1.4568 детали клапанов, элементы лёгких конструкций, автоклавы, пружины

1.4571 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4575 морские опреснительные установки, химическая и нефтяная промышленность, целлюлозная и бумажная промышленность

1.4577 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4580 аппаратура и элементы для химической, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4582 как и материал  1.4460 (рабочая температура до 300°C)

1.4583 сварные элементы и аппаратура фотохимической, анилино-красочной, резиновой и топливной промышленности

1.4586 элементы и аппаратура анилино-красочной и нефтяной промышленности, производства пластмасс.