Химический состав и стандарты нержавейки. Нержавеющая сталь формула


    состав, свойства и характеристики, особенности маркировки

    В современном мире при выборе металла уделяется довольно много внимания антикоррозионным свойствам. Это связано с тем, что повышенная влажность или прямой контакт с водой приведут к быстрому образованию коррозии, которая снижает прочность, срок службы материала, декоративные качества. Защитить поверхность можно различными специальными составами. Однако подобный метод придания антикоррозийных свойств требует обновления защитной поверхности. Выходом из сложившейся ситуации может стать черная нержавейка. Впервые подобный металл появился в 1913 году и активно используется на протяжении уже более чем 100 лет.

    Свойства нержавеющей стали

    Состав нержавеющей стали характеризуется большой концентрацией хрома. Все марки нержавеющей стали имеют в составе не менее 10,5% хрома, за счет чего и придаются антикоррозионные качества. Кроме этого, особый состав металла придает ему следующие качества:

    1. Высокая прочность. Этот показатель зависит от концентрации углерода и других легирующих элементов. Сегодня проводится довольно большое количество различных химикотермических операций по улучшению прочности: закалка, отпуск и так далее.
    2. Хорошую обрабатываемость давлением без предварительного нагрева. Если рассматривать тонкие листы металла, следует отметить, что они в последнее время применяются для холодной штамповки. Нагрев металла становится причиной перестроения кристаллической решетки, за счет чего эксплуатационные качества могут существенно ухудшиться.
    3. Хорошая свариваемость. Во многих случаях соединение металла проводится путем сваривания. Хорошая свариваемость определяет то, что сварщик может создать качественный и надежный шов с наименьшими временными затратами.
    4. Привлекательный внешний вид. За счет увеличения концентрации хрома материал становится более привлекательным.
    5. Эксплуатация на протяжении длительного периода без изменений основных качеств. Именно коррозия становится причиной ухудшения различных качеств, так как она разъедает металл, изменяя его структуру.

    Хром в большой концентрации становится причиной образования оксидной пленки, которая и защищает металл от коррозии.

    Особенности маркировки

    Зная то, по каким правилам проводится маркировка нержавеющих сталей в СНГ, можно быстро определить их состав и основные эксплуатационные качества. Алгоритм расшифровки марок достаточно прост:

    1. Первое число в маркировке указывает на то, сколько в составе углерода. Этот элемент считается основным, так как определяет прочность стали и некоторые другие эксплуатационные качества. Во всех случаях указываемое значение исчисляется в сотых долях процента.
    2. За счет легирования достигаются другие качества металла. Практически каждый легирующий элемент отображается в маркировке. Значения исчисляются в целых процентах, буква указывает на конкретный элемент. Примером можно назвать то, что буква «Х» используется для обозначения хрома, буква «Н» — никеля.

    Широкий ассортимент нержавеющих сталей позволяет подобрать наиболее подходящий вариант исполнения к конкретным условиям эксплуатации. Некоторые марки сложны в производстве, для увеличения прочности нужно проводить термическую обработку, что становится причиной существенного повышения их стоимости. Стоит учитывать и тот момент, что изменение температуры эксплуатации или воздействие химических веществ может становиться причиной снижения антикоррозионных качеств.

    Распространенные марки

    Рассматривая марки нержавеющей стали и их характеристики, выделим несколько наиболее распространенных металлов:

    1. 10Х13Н17М3Т, 10Х13Н17М2Т — марки, характеризующиеся высокой коррозионной и термической устойчивостью. За счет сочетания подобных качеств эти металлы зачастую эксплуатируются в сложных условиях. Стоит учитывать, что этот способ маркировки применяется на территории стран СНГ, за рубежом они обозначаются иначе;
    2. 10Х23Н18 — жаропрочная сталь, которая имеет высокую концентрацию никеля и хрома. Эта марка редко подвергается термической обработке, так как это приводит к существенному повышению хрупкости;
    3. 06ХН28МДТ — уникальная по своим эксплуатационным качествам сталь. Она может использоваться в очень агрессивных средах;
    4. 08Х18Н10Т — металл, который обладает высокой свариваемостью даже без предварительного разогрева поверхностей. Коррозионная стойкость сохраняется даже при существенном увеличении температуры. Без термической обработки подобный металл обладает относительно невысокой прочностью. Для того чтобы повысить прочность, проводится закалка с определенным температурным режимом и охлаждение в различной среде.

    Существует просто огромное количество разновидностей нержавеющей стали, так как, изменяя концентрацию основных элементов и проводя легирование, можно добиваться уникальных эксплуатационных качеств.

    tokar.guru

    Химический состав и стандарты марок нержавеющей стали

    ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ И СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТОВ

    К нержавеющим сталям относят группу коррозионностойких сталей с содержанием минимум 10.5 % хрома и низким содержанием углерода. Для примера приведем простую таблицу различных сплавов с железом.

    Чугун Fe + C > 2%
    Углеродистая сталь Fe + C < 2%
    Спецсталь Fe + C < 2% + (Cr, Ni, Mo, и т.д.) > 5%
    Нержавеющая сталь Fe + C < 1.2% + Cr > 10.5%

    Кроме Хрома как "основной нержавеющей составляющей" в составе нержавеющей стали могут присутствовать Никель, Молибден, Титан, Ниобий, Сера, Фосфори другие легирующие элементы определяющие свойства стали.

    Стандарты нержавеющих сталей

    Содержание легирующих элементов, %

    *

    DIN

    AISI

    ГОСТ

    C

    Mn

    Si

    Cr

    Ni

    Mo

    Ti

    С1

    1.4021

    420

    20Х13

    0,20

    1,5

    1,0

    12,0-14,0

    F1

    1.4016

    430

    12Х17

    0,08

    1,0

    1,0

    16,0-18,0

    A2

    1.4301

    304

    12Х18Н9

    0,07

    2,0

    0,75

    18,0-19,0

    8,0-10,0

    1.4948

    304H

    08Х18Н10

    0,08

    2,0

    0,75

    18,0-20,0

    8,0-10,5

    1.4306

    304L

    03Х18Н11

    0,03

    2,0

    1,0

    18,0-20,0

    10,0-12,0

    A3

    1.4541

    321

    08Х18Н10Т

    0,08

    2,0

    1,0

    17,0-19,0

    9,0-12,0

    5хС-0,7

    A4

    1.4401

    316

    03Х17Н14М2

    0,08

    2,0

    1,0

    16,0-18,0

    10,0-14,0

    2,0-2,5

    1.4435

    316S

    03Х17Н14М3

    0,08

    2,0

    1,0

    16,0-18,0

    12,0-14,0

    2,5-3,0

    1.4404

    316L

    03Х17Н14М3

    0,03

    2,0

    1,0

    17,0-19,0

    10,0-14,0

    2,0-3,0

    A5

    1.4571

    316Ti

    08Х17Н13М2Т

    0,08

    2,0

    0,75

    16,0-18,0

    11,0-12,5

    2,0-3,0

    5хС-0,8

    1.4845

    310S

    20Х23Н18

    0,08

    2,0

    0,75

    24,0-26,0

    19,0-21,0

    Обозначения нержавеющих сталей:С1 - Мартенситная стальF1 - Ферритная стальA1, A2, A3, A4, A5- Аустенитные нержавеющие стали

    Ниже указана более полная таблица наиболее распространенных видов нержавеющих сталей и их соответствие различным стандартам. Первая цифра химического состава обозначает содержание углерода / 100, далее - основные легирующие добавки и их процентное содержание, например:

    Наиболее распространенная группа нержавейки A2 = X 5 CrNi 18 10 = углерод-0,05% хром-18% никель-10% = EN обозначение 1.4301 = AISI 304. Необходимо обратить внимание на цифры 18 и 10 в обозначении. В быту, на нержавеющей посуде, часто встречается обозначение 18/10 - это, ни что иное, как сокращенное обозначение нержавейки с процентным содержанием хрома 18% и никеля 10%. Гораздо интереснее другие добавки. Вот их производители умалчивают - это и составляет их коммерческий "секрет" и стоимость дорогостоящих брендов. В таблице ниже указаны виды нержавейки с различным содержанием элементов. Какая достанется вам - покажет только спектрограф. Бытовых способов узнать химсостав, к сожалению, пока не придумали. Кстати, магнитится она или нет - вообще не показатель. Нержавейка может быть магнитной.

    Вторая по распространенности группа нержавейки A4 = X 5 CrNiMo 17 12 2 = углерод-0,05% хром-17% никель-12% молибден-2% = EN обозначение 1.4401 = AISI 316. Ее иногда называют "кислотостойкой" или "молибденкой" по понятным причинам.

    Руководствуясь таблицей можно найти соответствия часто встречающихся обозначений нержавеющего крепежа наряду с материалом A2 и A4, например:

    DIN 7 A1 = Штифт цилиндрический X 10 CrNi S 18 9 - AISI 303 - A1DIN 125 1.4541 = Шайба плоская DIN 125 материал X 6 CrNiTi 18 10 - AISI 321 - A3DIN 2093 1.4310 = Диск пружинный тарельчатый X 12 CrNi 17 7 - AISI 301DIN 127 1.4571 = Шайба гровер пружинная X 6 CrNiMoTi 17 12 2 - AISI 316Ti - A5DIN 471 1.4122 = Кольцо стопорное наружное X 39 CrMo 17 1DIN 472 1.4310 = Кольцо стопорное внутреннее X 12 CrNi 17 7 - AISI 301

    DIN 934 A2 = Гайка шестигранная X 5 CrNi 18 10 - 1.4301 - AISI 304DIN 933 A4 = Болт с шестигранной головкой X 5 CrNiMo 17 12 2 - 1.4401 - AISI 316

    Также видно, что нержавейка 316L отличается от 316 более низким содержанием углерода.

    Химический состав по EN

    EN

    AISI

    ASTM

    AFNOR

    Cr + Ni

    Нержавеющая хромоникелевая сталь

    X 5 CrNi 18 10

    1.4301

    304

    S 30400

    Z 6 CN 18 09

    X 5 CrNi 18 12

    1.4303

    305

     

    Z 8 CN 18 12

    X 10 CrNi S 18 9

    1.4305

    303

    S 30300

    Z 10 CNF 18 09

    X 2 CrNi 19 11

    1.4306

    304 L

    S 30403

    Z 3 CN 18 10

    X 12 CrNi 17 7

    1.4310

    301

    S 30100

    Z 11 CN 18 08

    X 2 CrNiN 18 10

    1.4311

    304 LN

    S 30453

    Z 3 CN 18 10 Az

    X 1 CrNi 25 21

    1.4335

    310 L

     

    Z 1 CN 25 20

    X 1 CrNiSi 18 15

    1.4361

     

    S 30600

    Z 1 CNS 17 15

    X 6 CrNiTi 18 10

    1.4541

    321

    S 32100

    Z 6 CNT 18 10

    X 6 CrNiNb 18 10

    1.4550

    347 (H)

    S 34700

    Z 6 CNNb 18 10

    Cr + Ni + Mo

    Нержавеющая хромоникелевая молибденовая сталь

    X 5 CrNiMo 17 12 2

    1.4401

    316

    S 31600

    Z 7 CND 17 11 02

    X 2 CrNiMo 17 13 2

    1.4404

    316 L

    S 31603

    Z 3 CND 18 12 2

    X 2 CrNiMoN 17 12 2

    1.4406

    316 LN

    S 31653

    Z 3 CND 17 11 Az

    X 2 CrNiMoN 17 13 3

    1.4429

    316 LN (Mo+)

    (S 31653)

    Z 3 CND 17 1 2 Az

    X 2 CrNiMo 18 14 3

    1.4435

    316 L (Mo+)

    S 31609

    Z 3 CND 18 14 03

    X 5 CrNiMo 17 13 3

    1.4436

    316 (Mo)

     

    Z 6 CND 18 12 03

    X 2 CrNiMo 18 16 4

    1.4438

    317 L

    S 31703

    Z 3 CND 19 15 04

    X 2 CrNiMoN 17 13 5

    1.4439

    317 LN

    S 31726

    Z 3 CND 18 14 05 Az

    X 5 CrNiMo 17 13

    1.4449

    (317)

     

    Z 6 CND 17 12 04

    X 1 CrNiMoN 25 25 2

    1.4465

     

    N08310/S31050

    Z 2 CND 25 25 Az

    X 1 CrNiMoN 25 22 2

    1.4466

     

    S 31050

    Z 2 CND 25 22 Az

    X 4 NiCrMoCuNb 20 18 2

    1.4505

     

     

    Z 5 NCDUNb 20 18

    X 5 NiCrMoCuTi 20 18

    1.4506

     

     

    Z 5 NCDUT 20 18

    X 5 NiCrMoCuN 25 20 6

    1.4529

     

    S31254 (±)

     

    X 1 NiCrMoCu 25 20 5

    1.4539

    904 L

    N 08904

    Z 2 NCDU 25 20

    X 1 NiCrMoCu 31 27 4

    1,4563

     

    N 08028

    Z 1 NCDU 31 27 03

    X 6 CrNiMoTi 17 12 2

    1.4571

    316 Ti

    S 31635

    Z 6 CNDT 17 12

    X 3 CrNiMoTi 25 25

    1.4577

     

     

    Z 5 CNDT 25 24

    X 6 CrNiMoNb 17 12 2

    1.4580

    316 Cb/Nb

    C31640

    Z 6 CNDNb 17 12

    X 10 CrNiMoNb 18 12

    1.4582

    318

     

    Z 6 CNDNb 17 13

    DUPLEX

    Дуплексная нержавеющая сталь

    X 2 CrNiN 23 4

    1.4362

     

    S 32304/S 39230

    Z 3CN 23 04 Az

    X 2 CrNiMoN 25 7 4

    1.4410

     

    S 31260/S 39226

    Z 3 CND 25 07 Az

    X 3 CrNiMoN 27 5 2

    1.4460

    329

    S 32900

    Z 5 CND 27 05 Az

    X 2 CrNiMoN 22 5 3

    1.4462

    (329 LN)/F 51

    S 31803/S 39209

    Z 3 CND 22 05 Az

    X 2 CrNiMoCuWN 25 7 4

    1.4501

    F 55

    S 32760

     

    X 2 CrNiMoCuN 25 6 3

    1.4507

     

    S 32550/S 32750

    Z 3 CNDU 25 07 Az

    X 2 CrNiMnMoNbN 25 18 5 4

    1.4565

     

    S 24565

     

    C° - 600° - 1200° C

    Нержавейка для высоких температур

    X 10 CrAl 7

    1.4713

     

     

    Z 8 CA 7

    X 10 CrSiAl 13

    1.4724

     

     

    Z 13 C 13

    X 10CrAI 18

    1.4742

    442

    S 44200

    Z 12 CAS 18

    X 18 CrN 28

    1.4749

    446

    S 44600

    Z 18 C 25

    X 10 CrAlSi 24

    1.4762

     

     

    Z 12 CAS 25

    X 20 CrNiSi 25 4

    1.4821

    327

     

    Z 20 CNS 25 04

    X 15 CrNiSi 20 12

    1.4828

    302 B/ 309

    S 30215/30900

    Z 17 CNS 20 12

    X 6 CrNi 22 13

    1.4833

    309 (S)

    S 30908

    Z 15 CN 24 13

    X 15 CrNiSi 25 20

    1.4841

    310/314

    S 31000/31400

    Z 15 CNS 25 20

    X 12 CrNi 25 21

    1.4845

    310 (S)

    S 31008

    Z 8 CN 25 20

    X 12 NiCrSi 35 16

    1.4864

    330

    N 08330

    Z 20 NCS 33 16

    X 10 NiCrAlTi 32 20

    1.4876

     

    N 08800

    Z 10 NC 32 21

    X 12 CrNiTi 18 9

    1.4878

    321 H

    S 32109

    Z 6 CNT 18 12

    X 8 CrNiSiN 21 11

    1.4893

     

    S 30815

     

    X 6 CrNiMo 17 13

    1.4919

    316 H

    S 31609

    Z 6 CND 17 12

    X 6 CrNi 18 11

    1.4948

    304 H

    S 30409

    Z 6 CN 18 11

    X 5 NiCrAlTi 31 20

    1.4958

     

    N 08810

    Z 10 NC 32 21

    X 8 NiCrAlTi 31 21

    1.4959

     

    N 08811

     

    Cr

    Инструментальная нержавеющая сталь

    X 6 Cr 13

    1.4000

    410 S

    S 41008

    Z 8 C 12

    X 6 CrAl 13

    1.4002

    405

    S 40500

    Z 8 CA 12

    X 12 CrS 13

    1.4005

    416

    S 41600

    Z 13 CF 13

    X 12 Cr 13

    1.4006

    410

    S41000

    Z 10 C 13

    X 6 Cr 17

    1.4016

    430

    S 43000

    Z 8 C 17

    X 20 Cr 13

    1.4021

    420

    S 42000

    Z 20 C 13

    X 15 Cr 13

    1.4024

    420 S

    J 91201

    Z 15 C 13

    X 30 Cr 13

    1.4028

    420

    J 91153

    Z 33 C 13

    X 46 Cr 13

    1.4034

    (420)

     

    Z 44 C 14

    X 19 CrNi 17 2

    1.4057

    431

    S 43100

    Z 15 CN 16 02

    X 14 CrMoS 17

    1.4104

    430 F

    S 43020

    Z 13 CF 17

    X 90 CrMoV 18

    1.4112

    440 B

    S 44003

    Z 90 CDV 18

    X 39 CrMo 17 1

    1.4122

    440 A

     

    Z 38 CD 16 01

    X 105 Cr Mo 17

    1.4125

    440 C

    S 44004/S 44025

    Z 100 CD 17

    X 5 CrTi 17

    1.4510

    430 Ti

    S 43036/S 43900

    Z 4 CT 17

    X 5 CrNiCuNb 16 4

    1.4542

    630

    S17400

    Z 7 CNU 17 04

    X 5 CrNiCuNb 16 4

    1.4548

    630

    S17400

    Z 7 CNU 17 04

    X 7 CrNiAl 17 7

    1.4568

    631

    S17700

    Z 9 CNA 1 7 07

    Первоисточник таблицы BZN GmbH, Werkstoffe

    Условные обозначения:DIN - Deutsche Industrie NormEN - Cтандарт Евронормы EN 10027ASTM - American Society for Testing and Materials AISI - American Iron and Steel Institute AFNOR - Association Francaise de Normalisation

    Обозначения химических элементов в таблицах:Fe - железо;С - УглеродMn - МарганецSi - КремнийCr - ХромNi - НикельMo - МолибденTi - Титан

    stalnn.com

    Сварка нержавейки своими руками | Строительный портал

    Металлург Гарри Бреарли из Англии в 1913 году при работе над проектом, связанным с улучшением оружейных стволов, обнаружил случайно, что добавление в низкоуглеродистую сталь хрома придает ей способности сопротивляться кислотной коррозии. Добавление в сталь хотя бы 12% хрома делает её коррозионностойкой и нержавеющей, а увеличение содержания хрома до 17% делает её стойкой к агрессивной среде.

    Содержание:

    1. Свойства нержавеющей стали
    2. Состав нержавеющей стали
    3. Разновидности нержавейки
    4. Виды аустенитной нержавейки
    5. Свариваемость нержавейки
    6. Особенности сварки нержавейки
    7. Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами
    8. Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона
    9. Механические методы обработки нержавейки
    10. Профилактика дефектов после сварки

     

    Свойства нержавеющей стали

    Согласно классификации нержавеющие стали принято относить к высоколегированным сталям, что являются устойчивыми к коррозии. Хром, который содержится в стали, при взаимодействии с кислородом образует невидимый и тонкий слой оксида хрома, который называют оксидной пленкой.

    Атомы хрома и их оксиды имеют подобные размеры, поэтому они вплотную примыкают между собой на поверхности металла и образуют стабильный слой, который имеет толщину всего лишь в несколько атомов. Если поцарапать или порезать поверхность нержавеющей стали, то оксидная пленка разрушится. Однако вместе с этим создаются новые оксиды, которые восстанавливают поверхность и защищают ее от окислительной коррозии.

    Благодаря своим прочностным и антикоррозионным характеристикам, нержавеющие стали активно применяются в промышленности и быту. Изделия, что изготовлены из нержавейки, вы можете встретить везде, - начиная от кухни в каждой квартире и заканчивая цехами-гигантами химического производства.

    Оборудование для сварки нержавейки в современном мире позволяет создавать такие сложные изделия, как разнообразные конструкции с нержавейки высокой прочности, перила для лестниц, нержавеющие трубы, листы, сетки, полосы, уголки, нержавеющие баки самого разнообразного назначения, нержавеющие вешалки.

    Нержавеющая сталь вместе со стеклом и некоторыми синтетическими материалами является почти незаменимым материалом для создания оборудования для обработки и транспортировки пищевых продуктов, изготовления хирургического инструмента, разнообразных металлических конструкций. Это объясняется высокими гигиеническими, токсикологическими и эстетическими требованиями.

    Гигиена в пищевой отрасли имеет высочайшее значение. Существуют конкретные требования, которые касаются смываемости тяжелых металлов с такого оборудования, которое постоянно находится в контакте с пищевыми продуктами. Марками нержавейки, которые используются в пищевой промышленности, выступают AISI 304 и 316.

    Состав нержавеющей стали

    В составе нержавейки основным легирующим элементом выступает хром с содержанием 12 - 20%. Если содержание хрома составляет больше 17%, такие сплавы являются коррозионностойкими в агрессивных и окислительных средах.

    В составе нержавеющей стали также присутствуют элементы, которые отвечают за специфические физико-механические и увеличивающие антикоррозионные свойства нержавейки: никель, молибден, ниобий, титан и марганец. Ниобий, молибден и хром увеличивают коррозионную стойкость, а никель уменьшает теплопроводность и электропроводность стали.

    Нержавеющая сталь по химическому составу бывает хромистой, хромоникелевой и хромомарганцевоникелевой. Хромистая нержавейка применение нашла в качестве конструкционного материала для изготовления клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, турбинных лопаток, режущих инструментов, пружин и прочих предметов быта.

    Хромоникелевая нержавейка используется в различных отраслях промышленности. Отмечаются такие свойства нержавеющей стали аустенитного класса. Благодаря собственной структуре поверхность нержавеющей стали считается высококачественной и не нуждается в дополнительной обработке для использования в пищевой промышленности.

    Хромоникелевая аустенитная нержавейка не способна магнититься, что позволяет её легко отличить от прочих сплавов, а также применять подобное свойство в промышленности. Особо отличается сталь 12Х18Н10Т, которая используется для сварных конструкций, бытовых приборов, в архитектуре и строительстве зданий различного назначения.

    Разновидности нержавейки

    Выделяют три основных вида нержавеющей стали - аустенитная, ферритная и мартенситная нержавейка. Эти типы определяются микроструктурой нержавеющей стали, а также преобладающей кристаллической фазой.

    Аустенитные стали в качестве основной фазы имеют аустенит. Подобные сплавы содержат никель и хром, иногда азот и марганец. Самой известной нержавеющей сталью аустенитного класса является 304 сталь, которую называют иногда T304, с содержанием 18-20% хрома и 8-10% никеля. Подобное содержание элементов делает нержавеющую сталь немагнитной и придает ей высокие коррозионные свойства, пластичность и прочность, благодаря чему они используются повсеместно в различных областях промышленности.

    Ферритные стали в качестве основной фазы имеют феррит. Данные стали содержат хром и железо. Основной вид подобной нержавеющей стали – сталь 430, что содержит 17% хрома. Ферритные стали являются менее пластичными, чем аустенитная сталь. Стали не закаляются посредством термической обработки и, как правило, применяются в агрессивной среде.

    Мартенситные стали имеют характерную микроструктуру, которую наблюдал впервые микроскопист Адольф Мартенс из Германии в 1890 году. Мартенситная нержавеющая сталь является низкоуглеродистой сталью, основным видом среди которой является сталь 410, что содержит 12% хрома и около 0,12% углерода. Мартенсит способен придавать стали высокую твердость, однако вместе с этим снижает ее жесткость и делает её хрупкой. Поэтому этот тип стали используется в слабоагрессивной среде, к примеру, при изготовлении режущих инструментов и столовых приборов.

    Виды аустенитной нержавейки

    Виды сталей самой популярной аустенитной группы обозначают дополнительным номером, указывающим на химический состав:

    • Нержавеющая сталь A1, как правило, используется в подвижных и механических узлах. Из-за высокого содержания серы подобная сталь имеет низкое сопротивление коррозии, чем прочие типы нержавейки.
    • Нержавейка A2 является самой распространенной, нетоксичной, немагнитной, незакаливаемой, устойчивой к коррозии сталью, которая легко поддается сварке и после этого не становится хрупкой. А2 проявляет магнитные свойства после механической обработки. Крепежи и изделия из нержавейки A2 не подходят для применения в кислотах и средах, которые содержат хлор, к примеру, в соленой воде и бассейнах. Пригодна А2 для температуры вплоть до минус 200 градусов по Цельсию.
    • Сталь A3 отличается похожими свойствами, как и нержавейка A2, и стабилизирована дополнительно титаном, танталом и ниобием. Это улучшает ее качества сопротивления против коррозии при высокой температуре.
    • Нержавеющая сталь A4 является похожей на нержавейку A2, но в своем составе имеет 2-3% молибдена. Это придает ей в большой степени высокие способности сопротивляться кислоте и коррозии. Такелажные изделия и крепеж из A4 применяются в судостроении. Пригодна нержавеющая сталь А4 для температуры до минус 60 градусов.
    • Нержавейка A5 имеет похожие свойства, которые присущи стали A4, и дополнительно стабилизирована танталом, ниобием и титаном, но с разным содержанием легирующих добавок для повышения ее сопротивляемости высоким температурам.

    Свариваемость нержавейки

    Перед тем, как приступить к сварке нержавейки своими руками, рекомендуется ознакомиться с ее особенностями. Сварка нержавейки является достаточно трудным занятием, которое зависит от многих параметров. Наиболее важным среди них выступает свариваемость - способность металла образовывать сварное соединение, материал шва которого имеет аналогичные или близкие механические свойства к металлу основы.

    На свариваемость нержавеющей стали влияет ряд характеристик, которыми она обладает:

    • Большое значение показателя линейного расширения и существенная литейная усадка, которая возникает из-за этого, высокая литейная усадка способствуют росту деформации металла при сварке и после нее. Если между свариваемыми деталями, обладающими значительной толщиной, отсутствует достаточный зазор, то могут образоваться огромные трещины.
    • Теплопроводность, что снижена по сравнению со сталями низкоуглеродистыми в 1,5 — 2 раза, способна вызывать концентрацию теплоты и усиливать проплавление металлов в зоне сварки. При сварке нержавейки из-за этого возникает потребность уменьшения силы на 15 — 20% тока по сравнению с током для обычной стали.
    • Высокое электрическое сопротивление провоцирует очень сильный нагрев электродов из высоколегированной стали. Чтобы уменьшить отрицательный эффект, изготовляют электроды с хромоникелевыми стержнями, которые имеют длину не больше 350 миллиметров.
    • Важным свойством нержавейки выступает склонность высокохромистой стали к потере собственных антикоррозийных свойств при применении неправильного термического режима или неправильном использовании аппарата для сварки нержавейки. Данное явление называют межкристаллитной коррозией. Его природа заключается в том, что при температурах больше 500 градусов по Цельсию по краям зерен формируется карбид хрома и железа, которые становятся впоследствии очагами коррозионного растрескивания и самой коррозии. С подобными явлением борются различными методами, к примеру, с помощью быстрого охлаждения места сварки любой методикой, вплоть до поливания водой, для уменьшения потерь коррозионной стойкости.

    Особенности сварки нержавейки

    При сварке нержавейки рекомендуется учитывать некие отличия её физических свойств от характеристик углеродистого проката. К примеру, стоит брать во внимание, что уделенное электрическое сопротивление приблизительно в 6 раз больше, на 100 градусов меньше точка плавления, теплопроводность достигает одной трети от аналогичного показателя углеродистого проката. Показатель теплового расширения по длине составляет на 50% больше.        

    Сварку нержавейки в домашних условиях выполняют разными методами. Ручную дуговую сварку нержавейки вольфрамовыми электродами в инертной среде обычно применяют, когда толщина материала составляет больше 1,5 миллиметров. Для сварки труб и тонких листов используют дуговую сварку плавящимися электродами в инертном газе.             

    Импульсная дуговая сварка плавящимися электродами в инертном газе предназначена для листов, которые имеют толщину 0,8 миллиметра. Сварка короткой дугой плавящимися электродами в инертной среде прописана для листов, толщина которых 0,8-3,0 миллиметра, а сварка со струйным переносом металла плавящимися электродами в инертном газе - для листов, что имеют толщину больше 3,0 миллиметров.

    Плазменная сварки нержавеющей стали может использоваться для широкого диапазона толщины и применяется в наше время достаточно широко. Дуговая сварка нержавейки под флюсом предназначена для материалов, толщина которых больше 10 миллиметров. Однако самыми популярными методами остается технология сварки нержавейки покрытыми электродами, вольфрамовыми электродами в среде аргона и аргонная полуавтоматическая сварка нержавеющей проволокой.

    Подготовка кромок нержавеющих деталей практически не отличается от подготовки изделий из стали низкоуглеродистой, за исключением одного нюанса – в сварном стыке должен быть зазор для обеспечения свободной усадки швов.

    Поверхности кромок перед сваркой принято зачищать до блеска стальной щеткой и промывать растворителем – к примеру, авиационным бензином или ацетоном для удаления жира, который вызывает появление в шве пор и уменьшение устойчивости дуги.

    Ручная сварка нержавейки покрытыми электродами

    Сварка нержавеющей стали покрытыми электродами способна обеспечить без особых проблем приемлемое качество швов. Поэтому если вы не предъявляете к сварному соединению особых требований, искать другой способ сварки нержавейки нет резона.

    К покрытым металлическим электродам для ручной дуговой сварки нержавеющей стали относят электроды особого состава ОЗЛ-8, НИАТ-1, ЦЛ-11. Выбирать рекомендуется электроды, обеспечивающие основные эксплуатационные характеристики сварного соединения – высокие механические свойства, значительную коррозионную стойкость и жаростойкость.

    Сварку принято производить с помощью постоянного тока обратной полярности. Стремитесь к меньшему проплавлению шва, техника сварки нержавейки предполагает использование электродов, которые имеют небольшой диаметр, при минимальной тепловой энергии. При сварке нержавеющей стали сила тока должна быть примерно на 15-20% меньше, чем для обыкновенной стали.

    Использование большого тока из-за низкой теплопроводности и высокого электрического сопротивления электродов может спровоцировать перегрев их покрытия и даже отваливание отдельных кусков. Электроды для сварки по данной причине отличаются высокой скоростью плавления, по сравнению с обычными стальными. Приступая к сварке нержавейки впервые, нужно к этому быть готовым.

    Чтобы сохранить коррозионные характеристики шва, необходимо обеспечить его ускоренное охлаждение при использовании для этого медных прокладок или обдувания воздухом. Если сталь причисляется к хромоникелевым сталям аустенитного класса, вы можете использовать для охлаждения воду.

    Сварка вольфрамовыми электродами в среде аргона

    Сварку нержавеющей стали данным методом применяют в ситуациях, когда свариваемый металл очень тонкий или предъявляются к сварному соединению повышенные требования качества. Нержавеющие трубы, которые используются для перемещения под давлением жидкостей или газов, сваривать лучше всего именно вольфрамовыми электродами в инертной среде.

    Сварку проводят в среде аргона постоянным или переменным током прямой полярности. Желательно использовать в качестве присадочного вещества проволоку, которая имеет более высокий уровень легирования, чем главный металл. Выполняют работу электродами без колебательных движений, иначе можно нарушить защиту зоны варки, что провоцирует окисление металла шва и увеличивает стоимость сварки нержавейки.

    Обратную сторону шва защищают поддувом аргона от воздуха, однако нержавеющая сталь к защите обратной стороны не является такой критичной, как титан. Исключите попадание вольфрама в сварочные ванны. Поэтому целесообразно применять бесконтактный поджог дуги или проводить зажигание дуги на графитовой или угольной пластинке, перенося ее на основной металл.

    После окончания процедуры с целью меньшего расхода вольфрамового электрода защитный газ сразу не выключайте. Это следует делать спустя определенное время - 10-15 секунд. Это поможет исключить интенсивное окисление нагретых электродов и продлить срок его службы.

    Механические методы обработки нержавейки

    Помните, что использовать разрешается только такие рабочие принадлежности, которые предназначаются для обработки нержавеющего проката, и которые вы видели на видео о сварке нержавейки: специальные шлифовальные ленты и круги, щетки из нержавеющей стали, нержавеющие дроби.

    Травление считается самой эффективной методикой дальнейшей обработки сварных швов. Если правильно выполнить травление, то вы сможете устранить зону с низким содержанием хрома и вредный оксидный слой. Травление выполняют посредством погружения в кислоту, покрытия пастой или поверхностного нанесения зависимо от условий.

    При травлении чаще всего используют смешанную кислоту: азотную и фтористоводородную кислоту в таких пропорциях – от 8 до 20% азотной кислоты и 0,5 – 5% фтористоводородной кислоты, вода выступает в качестве остального компонента. В народе с этой целью используют крепкий настой чая.

    Время травления нержавеющего аустенитного проката зависимо от концентрации кислоты, температуры, сорта проката, толщины окалины. Помните, что кислотоупорный прокат нуждается в более продолжительном времени обработки, чем нержавеющий прокат. Доведение уровня шероховатости сварных швов до соответствующего показателя главного листа посредством полирования или шлифования после процедуры травления повышает еще более стойкость конструкции к коррозии.

    Профилактика дефектов после сварки

    Процесс нержавеющей стали имеет некие особенности. Если их не учитывать особенностей сварки нержавейки, в итоге возникнут некоторые дефекты сварных швов и нежелательные эффекты. К примеру, через определенное время после процедуры в области сварных швов может формироваться так называемая «ножевая» коррозия.

    Результат воздействия высокой температуры – горячие трещины, которые возникают из-за аустенитной структуры сварных швов. Причина хрупкости швов кроется в длительном воздействии высокой температуры, а также стигматации.

    Чтобы предотвратить возникновение горячих трещин, принято использовать присадочные материалы, которые позволяют формироваться прочным швам. Содержание феррита при этом составляет не меньше 2%. Также с этими целями рекомендуется проводить дуговую сварку с малой длиной дуги. Не следует кратеры выводить на основной металл.

    Автоматическую сварку принято осуществлять при уменьшенных скоростях. Лучше всего сделать меньше подходов. Увеличение скорости и применение короткой дуги существенно уменьшают риски возникновения сварочных деформаций и цену сварки нержавейки. Благоприятно влияет на стойкость нержавейки к коррозии сварка на максимальной скорости.

    Таким образом, нержавейка бывает разных видов и различного состава. Присутствие в металле хрома определяет основные свойства, за которые нержавейка и ценится в разных отраслях промышленности. Зависимо от конечного результата, существует много способов её сварки. Один из них обязательно подойдет и вам! 

    strport.ru

    Виды и свойства нержавеющей стали

    Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три:
    • 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. Обозначаются начальной буквой A. 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. Обозначаются начальной буквой С.
    • Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами. Обозначаются начальной буквой F.
    Виды сталей наиболее распространенной аустенитной группы обозначаются дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:
    • A1- используется, как правило, в механических и подвижных узлах. Из-за высокого содержимого серы стали этого типа менее всего способны сопротивлению коррозии, чем другие типы.
    • A2 - 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). Наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Крепеж и изделия из стали A2 не подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Пригодна для температур вплоть до -200 C. Ближайший аналог AISI 304 и AISI 304L с еще более низким содержанием углерода.
    • A3 - имеет похожие свойства, как и сталь A2 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом. Это улучшает ее сопротивление коррозии при высоких температурах.
    • A4 - похожа на стали A2, но с добавлением 2-3% молибдена. Это делает ее в значительной степени более способной сопротивляться коррозии и кислоте. Крепеж и такелажные изделия из A4 рекомендуются для использования в судостроении. Пригодна для температур вплоть до -60 C. Ближайший аналог AISI 316 и AISI 316L с низким содержанием углерода.
    • A5 - имеет свойства сталей A4 и дополнительно стабилизирована титаном, ниобием или танталом как и A3, но с различным процентным содержанием легирующих добавок. Это также повышает ее сопротивляемость высоким температурам.

    Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали

    DIN

    EN

    АISI

    Характеристики

    Примеры применения

    A2

    1.4301

    304

    Сталь с низким содержанием углерода, аустенитная незакаливаемая, устойчивая к воздействию коррозии, немагнитная в условиях слабого намагничивания, (если была подвергнута холодной обработке). Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается электро-полировке.

    Установки для пищевой, химической, текстильной, нефтяной, фармацевтической, бумажной промышленности; используется также в производстве пластмасс для ядерной и холодильной промышленности, оснащение для ку-хонь, баров, ресторанов; столовых приборов; в кораблестроении, электронике и т.д.

    1.4306

    304L

    Сталь аустенитная незакаливаемая, особенно пригодная для сварных конструкций. Отличается высокой устойчивостью к воздействию межкристаллической коррозии, используется при температуре до 425°С. По химическому составу отличается от 304 почти вдвое меньшим содержанием углерода.

    Находит те же применения, что и AISI 304, для изготовления сварных конструкций и в отраслях, где необходима устойчивость к воздействию межкристаллической коррозии.

    A4

    1.4401

    316

    Сталь аустенитная незакаливаемая, наличие молибдена (Мо) делает ее особенно устойчивой к воздействию коррозии. Также и технические свойства этой стали при высоких температурах гораздо лучше, чем у аналогичных сталей, не содержащих молибден.

    Химическое оборудование, подвергающееся особенно сильным воздействиям, инструмент, вступающий в контакт с морской водой и атмосферой, оборудование для проявления фотопленки, корпусы котлов, установки для переработки пищи, емкости для отработанных масел для коксохимических установок.

    1.4404

    316L

    Сталь, аналогичная AISI 316, аустенитная незакаливаемая, с очень низким содержанием углерода С, особенно подходит для изготовления сварных конструкций. Обладает высокой устойчивостью к межкристаллической коррозии, используется при температуре до 450°С. По химическому составу отличается от 316 почти вдвое меньшим содержанием углерода.

    Находит те же применения, что и AISI 316, для изготовления сварных конструкций, где необходима высокая устойчивость к воздействию коррозии. Особенно пригодна для производства пищевых продуктов и ингридиентов (майонез, шоколад и т.д.)

    A5

    1.4571

    316Ti

    Наличие титана (Ti), в пять раз превышающего содержание углерода С, обеспечивает стабилизирующий эффект в отношении осаждения карбидов хрома (Cr) на поверхность кристаллов. Титан (Ti), действительно, образует с углеродом карбиды, которые хорошо распределяются и стабилизируются внутри кристалла. Обладает повышенной устойчивостью к межкристаллической коррозии.

    Детали, обладающие повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур и к среде с присутствием новых ионов хлора. Лопасти для газовых турбин, баллоны, сварные конструкции, коллекторы. Применяется в пищевой и химической промышленности.

    A3

    1.4541

    321

    Сталь хромоникелевая с добавкой титана (Ti), аустенитная незакаливаемая, немагнитная, особенно рекомендуется для изготовления сварных конструкций и для использования при температурах между 400°С и 800°С, устойчива к коррозии.

    Коллекторы сброса для авиационных моторов, корпусы котлов или кольцевые коллекторы оборудования для нефтехимической промышленности. Компенсационные соединения. Химическое оборудование и оборудование, устойчивое к высоким температурам.

    Сталь тугоплавкая аустенитная незакаливаемая, немагнитная, жароустойчивая при высоких температурах, находит самое широкое применение. В окисляющей среде можно применять обычно до 1100°С и до 1000°С в восстановительной среде, но в любом случае в атмосфере, содержащей менее 2 гр. серы (S) на 1 куб.м.

    Установки для термической обработки, для изготовления щелочей, для гидрогенизации; теплообменники для печей; изготовление дверей, грилей, штифтов, кронштейнов. Элементы для подогревателей воздуха, корпуса и трубы для термических обработок, конвейерные ленты для транспортеров печей отводные трубы газовых турбин и моторов, реторты для дистилляции, установки для крекинга и реформинга.

    rostfrei.ru