Сталь нержавеющая аустенитная: Аустенитная нержавеющая сталь – для чего используется и как получается

alexxlab | 27.12.1980 | 0 | Разное

Аустенитная нержавеющая сталь – для чего используется и как получается

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Нержавеющая сталь является универсальным компонентом, который применяется практически во всех областях промышленности. Одной из ее разновидностей является аустенитная нержавеющая сталь. Этот материал получают из высоколегированных сплавов и его основной особенностью является образование равномерного твердого раствора (аустенита) при кристаллизации материала. Монолитная кристаллическая решетка содержит различные легирующие примеси, которые несколько различаются в зависимости от сферы применения материала. Сталь обладает высокой пластичностью и для получения готовых изделий необходимой формы применяется термическая обработка материала.

Состав аустенитной стали

Для того чтобы материал получил необходимые свойства и укрепил гранецентрированную кристаллическую решетку в него добавляются легирующие примеси, которые изменяю свойства стали в целом:

• Добавление в качестве примеси хрома позволяет поднять коррозионную стойкость материала;
• Использование в качестве легирующей примеси никеля позволяет значительно усилить жаропрочность готового нержавеющего листа;
• Для усиления специальных свойств материала дополнительно с основными легирующими металлами применяются углерод, азот, титан, молибден…

Применение аустенитной стали

Основное применение аустенитная сталь нашла:

• При непродолжительном нагреве до температуры плавления материал приобретает монолитную структуру. Именно поэтому нержавеющая труба из аустенитной стали соединяется при помощи сварки без образования между шовного пространства. Соответственно структура материала не повреждается и не происходит образование условий для возникновения окислительных процессов.

• Материал является стойким к изменению магнитного поля. Это позволяет использовать изделия из аустенитной стали для изготовления точной радиотехнической аппаратуры.

• Благодаря образованию стойкой однородной структуры аустенитный нержавеющий металл может быть использован в качестве основного защитного материала при конструировании устройств, предназначенных для работы в сложных условиях под воздействием резких перепадов температур и воздействием сильных электромагнитных полей.

• Высокая степень легирования хромом позволяет использовать материал в качестве надежной защиты от коррозии.

Классификация нержавеющих сталей – аустенитная, ферритная, дуплексная, мартенситная.

АУСТЕНИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

Аустенитная нержавеющая сталь содержит значительное количество хрома и достаточное для образования «аустенитной» микроструктуры количество никеля и марганца, которые и придают этим маркам стали хорошую формуемость, пластичность и коррозионную стойкость (а также делают сталь немагнитной). Типичный состав аустенитной стали содержит 18% хрома и 8% никеля, что соответствует популярной «нулевой» («0») марки, согласно определению Американского института чугуна и стали (AISI). Данная марка известна в России как AISI 304, DIN 1.4301 и соответствует российскому аналогу 08Х18Н9. Аустенитные марки стали отличаются высокой прочностью, имеют коррозионную стойкость в широком диапазоне агрессивных сред и отличаются хорошей технологичность и свариваемостью.

ФЕРРИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

Ферритные марки нержавеющей стали сходны по свойствам с низкоуглеродистой сталью, но обладают более высокой коррозионной стойкостью. Наиболее распространённые марки ферритной стали содержат в среднем 11% и 17% хрома. Первые обычно применяются в производстве выхлопных систем автомобилей, а вторые – в производстве кухонных приборов, стиральных машин, и архитектурного декора интерьеров.

АУСТЕНИТНО-ФЕРРИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ (ДУПЛЕКСНАЯ)

Стали аустенитно-ферритного класса характеризуются высоким содержанием хрома (18-22%) и пониженным (экономным) содержанием никеля (4-6%, в отдельных случаях до 2%). Дополнительные легирующие элементы – молибден, медь, титан, ниобий. Химический состав этих сталей таков, что соотношение аустенита и феррита после оптимальной термической обработки составляет примено 1:1. Данный класс сталей имеет ряд преимуществ по сравнению с аустенитным сталями: более высокая (в 1,5-2 раза) прочность при удовлетворительной пластичности и сопротивляемости действию ударных нагрузок, большая стойкость против межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания. Они в основном используются в обрабатывающей промышленности, строительстве и в изделиях, контактирующих с морской водой.

МАРТЕНСИТНАЯ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

Мартенситные, как и ферритные марки, содержат в среднем от 12% до 17% хрома, однако имеют более высокое содержание углерода. Эти стали применяют преимущественно в термически обработанном состоянии, часто с тщательно шлифованной, а иногда и полированной поверхностью. Они используются при производстве лопастей турбин, столовых приборов и бритвенных лезвий.

Таблица взаимного соответствия нержавеющих аустенитных сталей, специфицированных по стандартам JIS, W.-nr., DIN, BS, EN, AFNOR, UNI, UNE, SS, AISI/SAE (ANSI/ASTM), GB.

Таблица взаимного соответствия нержавеющих ферритных и мартенситных сталей, специфицированных по стандартам JIS, W.-nr., DIN, BS, EN, AFNOR, UNI, UNE, SS, AISI/SAE (ANSI/ASTM), GB.
Таблица взаимного соответствия легированных сталей, специфицированных по стандартам JIS, W.-nr., DIN, BS, EN, AFNOR, UNI, UNE, SS, AISI/SAE (ANSI/ASTM), GB.
Таблица взаимного соответствия жаропрочных сталей, специфицированных по стандартам JIS, W.-nr., DIN, BS, EN, AFNOR, UNI, UNE, SS, AISI/SAE (ANSI/ASTM), GB.
 

Аустенитные стали

24 апреля 2020

Марки аустенитной нержавеющей стали характеризуются лучшей коррозионной стойкостью, свариваемостью, пластичностью и прочностью в сравнении с ферритными и мартенситными марками нержавеющей стали при одинаковом содержании хрома. 

Аустенитная нержавеющая сталь показывает отличную коррозионную стойкость в различных средах. Она эффективно противостоит таким агрессивным средам как: уксусная, молочная, лимонная кислота; удовлетворительно стойка к азотной и серной кислоте.

Марки аустенитной стали хорошо поддаются жесткой деформации, они не магнитны в термически обработанном состоянии, но могут приобретать небольшие магнитные свойства после холодной обработки. Аустенитная сталь обладает большим пределом текучести, хорошей сопротивляемостью оксидированию и образованию окалины при высоких температурах. Она также достаточно пластична и прочна на удар при низких температурах.

Аустенитная нержавеющая сталь хорошо поддается гибке, вытяжке, штамповке, сверлению, шлифовке полировке и сварке. Эти свойства делают сталь универсальной и пригодной для применения в различных отраслях промышленности, в бытовой технике и предметах домашнего обихода.

Существует два вида аустенитной нержавеющей стали: хромоникелевая и хромомарганцевая. В настоящее время хромоникелевая сталь является самой производимой нержавеющей сталью в мире. Однако хромомарганцевая сталь быстро набирает число своих сторонников благодаря отличному соотношению цена/качество. Сегодняшняя сфера ее применения охватывает кухонную утварь и столовые приборы, архитектуру и строительство, мебель, транспорт.

ООО “Континенталь” предлагает Вашему вниманию еще одну марку аустенитной нержавеющей стали в разделе «листовой прокат» – это марка J4 (аналог 10Х15Г9АН4 по ГОСТ 5632-72 с более низким содержанием никеля). В таблице приведено сравнение механических свойств холоднокатаного листового проката J4 с прокатом из наиболее популярных аустенитных марок стали.

Марка	Предел прочности, Н/мм2 (мин)	Предел текучести, Н/мм2 (мин)	Относительное удлинение, % (мин)
J4	650	325	40
AISI 304	515	205	40
12Х18Н10Т	530	205	40

Данные производителя позволяют сделать вывод о большой перспективе применения марки J4 в различных отраслях промышленности при существенном сокращении себестоимости готовой продукции. Мы в свою очередь постараемся предоставить любую интересующую Вас информацию по применяемости данной марки, а также о возможности поставки других марганцовистых марок нержавеющей стали аустенитного класса.

Виды нержавеющей стали используемой в трубопроводе

В трубопроводах используются различные виды нержавеющей стали. После углеродистой стали нержавеющая сталь является наиболее широко используемым материалом в перерабатывающей промышленности из-за ее превосходной коррозионной стойкости. Нержавеющая сталь (SS) – это легированная сталь с минимальным содержанием хрома 10,5% или более и максимальным содержанием углерода менее 1,20%.

Нержавеющая сталь обладает отличной устойчивостью к коррозии и хорошей пластичностью. Нержавеющая сталь становится коррозионностойкой из-за образования нереакционноспособной пленки оксида хрома (Cr2O3), которая плотно прилипает к поверхности металла. Эта пленка действует как барьер и защищает металл от коррозии.

Типы нержавеющей стали

Существуют различные виды нержавеющей стали, используемые в промышленности. На основании микроструктуры нержавеющую сталь можно классифицировать как

• Аустенитная нержавеющая сталь
• Ферритная нержавеющая сталь
• Мартенситная нержавеющая сталь
• Дисперсно-твердеющая нержавеющая сталь
• Дуплексная / супердуплексная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь

• Аустенитная нержавеющая сталь имеет немагнитную природу и обладает очень высокой коррозионной стойкостью.
• Высокая коррозионная стойкость при температуре до 1500 ° F.
• Прокаливаемый холодной обработкой.
• Гранецентрированный кубический – FCC (мелкозернистая структура).
• Обладают высокой ударной вязкостью при низких температурах.
• Этот тип нержавеющей стали широко используются в перерабатывающей промышленности и различных промышленных применениях, кухонная посуда также изготавливается из аустенитной нержавеющей стали.
• Типы 304, 304L, 316, 316L являются примерами аустенитной нержавеющей стали.

Ферритная нержавеющая сталь

• Ферритная нержавеющая сталь является магнитной и содержит много углерода, поэтому она хрупкая и имеет относительно низкую коррозионную стойкость, чем аустенитная нержавеющая сталь.
• Не отверждается путем термообработки.
• Тело центрированное кубическое-BCC (грубая структура зерна).
• Ферритная нержавеющая сталь обладает высокой устойчивостью к коррозионному растрескиванию под воздействием хлоридов, поэтому ее используют в судовых, нефтехимических, теплообменниках, печных установках, где присутствует высокое содержание хлоридов.
• Тип 409, 430, 439 являются примерами ферритной нержавеющей стали.

Мартенситная нержавеющая сталь

• Мартенситная нержавеющая сталь обладает повышенной твердостью и плохой коррозионной стойкостью, чем аустенитная нержавеющая сталь.
• Термообработка до высокого уровня твердости.
• Кристаллографическая форма искаженной структуры.
• Он используется в производстве спортивных ножей и многоцелевых инструментов.
• Тип 410,420 являются примерами мартенситной нержавеющей стали.

Дисперсно-твердеющая нержавеющая сталь

• Дисперсно-твердеющая нержавеющая сталь обладает высокой магнитной и термической обработкой, имеет очень высокое отношение прочности к весу с хорошей коррозионной стойкостью.
• Используется при изготовлении аэрокосмических компонентов и пружин.
• 17-7PH, 17-4PH являются примерами закаленной нержавеющей стали.

Дуплексная / Супер Дуплексная  нержавеющая сталь

• Дуплексная и супердуплексная нержавеющая сталь содержат аустенит и феррит в микроструктуре
• Они предлагает преимущества как аустенита, так и феррита из нержавеющей стали.
• Обладает хорошей устойчивостью к точечной и щелевой коррозии.
• Также обладает высокой прочностью и высокой стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением.
• Используется в морской системе водоснабжения, теплообменнике и в конструкции
• EX-UNS S32205, S31803, S32760 являются примерами дуплексной и супердуплексной нержавеющей стали

Часто используемые нержавеющие стали ASTM

ASTM A312 Трубы аустенитные из нержавеющей стали бесшовные, сварные и с высокой холодовой обработкой

ASTM A358 Трубаы из аустенитной хромоникелевой легированной стали, сваренные плавлением, для работы при высоких температурах

ASTM A376 Бесшовные аустенитные стальные трубы для высокотемпературного обслуживания центральной станции

ASTM A409 Сварные трубы большого диаметра из аустенитной стали для коррозионной или высокотемпературной эксплуатации

ASTM A451 Литые аустенитные стальные трубы для высокотемпературной эксплуатации

ASTM A790 Трубы бесшовные и сварные из ферритной / аустенитной нержавеющей стали

ASTM A813 Аустенитная труба из нержавеющей стали с одинарной или двойной сваркой

ASTM A814 Сварные аустенитные трубы из нержавеющей стали для холодной обработки

ASTM A872 Трубы из ферритной / аустенитной нержавеющей стали с центробежным литьем для агрессивных сред

ASTM A928 Трубы из ферритной / аустенитной (дуплексной) нержавеющей стали, сваренная плавлением с добавлением присадочного металла

ASTM A943 Аустенитные бесшовные трубы из нержавеющей стали

ASTM A949 Трубы из ферритной / аустенитной нержавеющей стали, полученная методом распыления

ASTM A954 Трубы из аустенитной хромоникелевой и легированной стали, бесшовные и сварные

ASTM A999 Общие требования к трубе из сплава и нержавеющей стали

Эффективные приемы обработки аустенитной нержавеющей стали (ISO M)

Фрезерование нержавеющей стали

Аустенитная нержавеющая сталь, являющаяся сплавом железа, хрома и никеля, обеспечивает повышенную прочность и высокую коррозионную стойкость деталей, используемых на сегодняшний день в самых разнообразных сферах. Однако при всех преимуществах материала ISO M у него имеются и недостатки. Никель в сплаве, характеризуемый высокой устойчивостью к коррозии, также придает материалу повышенную твердость, вследствие чего возрастает сложность обработки. К счастью, имеются приемы, которые помогают справиться с этой проблемой и существенно повысить производительность операций по обработке аустенитной нержавеющей стали.

Вот несколько примеров наиболее эффективных приемов.

Использование остро заточенных твердосплавных инструментов

Традиционно инженеры полагали, что из-за повышенной твердости заготовок из аустенитной нержавеющей стали для их обработки необходима повышенная сила резания. Это предполагает применение более прочных инструментов с отрицательным углом при малой глубине резания и подаче. Однако данный подход приводит к снижению стойкости инструмента, большей длине стружки, образованию заусенцев, ухудшению качества обработки и нежелательной вибрации. На самом деле усилие резания аустенитной нержавеющей стали ненамного выше по сравнению с обычной сталью. Большая часть дополнительного энергопотребления связана с характеристиками теплопередачи и деформационного упрочнения.

Резание металлов сопряжено с деформациями, и при обработке стойкой к деформации аустенитной нержавеющей стали выделяется избыточное тепло. Теплоотвод из зоны резания – задача особой важности. К сожалению, кроме сопротивления деформации, аустенитная сталь также имеет пониженную теплопроводность. Из-за этого заготовка и стружка в процессе обработки поглощают очень мало тепла, и избыточное тепло передается непосредственно на инструмент, что существенно снижает его стойкость.

С другой стороны, применение твердосплавных инструментов решает эту проблему и обеспечивает надлежащую твердость режущих кромок, что позволяет выдержать повышенную температуру при обработке аустенитной нержавеющей стали. Имея более острые режущие кромки, твердосплавные инструменты действительно эффективно режут нержавеющую сталь, а не деформируют ее, что обуславливает меньшее тепловыделение в зоне резания.

Увеличение глубины резания на высоких подачах

Особенность аустенитной нержавеющей стали такова, что чем больше сечение стружки, тем больше тепла она может отвести из зоны резания. Самый эффективный способ получения большой стружки – это увеличение глубины резания и величины подачи. Большие глубины резания также сократят количество проходов, требуемых для обработки детали. Это важный фактор, поскольку аустенитная нержавеющая сталь подвергается серьезному деформационному упрочнению в течение длительных операций резания.

Однако существуют практические ограничения в интенсивной тактике обработки. Так, в конечном счете интенсивность параметров резания должна определяться мощностью станка, а также прочностью инструмента и самой детали. Кроме того, инженерам следует пересмотреть процесс чистовой обработки, который традиционно включает в себя большое количество проходов при небольшой глубине резания и малой скорости подачи. Самая эффективная стратегия – это максимизация данных параметров резания, так как это может повысить стойкость инструмента и качество обработки поверхности детали.

Использование подходящей смазочно-охлаждающей жидкости под высоким давлением

По причине проблемных тепловых явлений при обработке аустенитных нержавеющих сталей применение СОЖ, как правило, является фактором, определяющим эффективность процесса. Жидкость должна быть высокого качества, с содержанием масла в водомасляной эмульсии минимум восемь или девять процентов по сравнению с тремя-четырьмя процентами, характерными для большинства технологических операций. Чем выше давление подачи СОЖ, тем лучше она обеспечивает теплоотвод из зоны резания. Для еще большей эффективности рекомендуется использовать специализированные системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости, такие как JetstreamTooling производства Seco, которые направляют поток жидкости под высоким давлением непосредственно в зону резания.

Специалисты компании Seco разработали ряд усовершенствованных продуктов и решений, которые обеспечивают эффективную обрабатываемость аустенитной нержавеющей стали ISOM, и ввиду растущего спроса на высокотехнологичные материалы разработки будут активно продолжаться.

 

Источник материала: перевод статьи
Best Practices for Austenitic Stainless Steel (ISO M) Machining,
Cutting Edge Conversation

Автор статьи-оригинала:
Дон Грехем (Don Graham),
менеджер по вопросам образования и технического обслуживания

 

Об авторе статьи

Дон Грехем – менеджер по вопросам образования и технического обслуживания Seco, ответственный за всю образовательную деятельность на территории Североамериканской зоны свободной торговли (NAFTA), испытания новой продукции и оказание различных технических услуг. Вне работы он любит готовить кленовый сироп, восстанавливать старинные тракторы и заниматься фермерством.

Нет связанных записей.

Нержавеющая сталь виды и назначение

Устойчивые к коррозии нержавеющие стали обладают одним общим свойством – они содержат металлы, доля которых и определяет свойства стали. Это молибден, никель, титан и другие элементы. Процентное содержание и соотношение данных компонентов, закрепленное ГОСтом, оказывает доминирующее влияние на механические свойства стали и особенности ее обработки.

Общая классификация нержавеющих сталей осуществляется по химическому и структурному составу, который определяет сферу применения и потребительские свойства нержавеющей стали.

Сегодня в мировом металлопрокате различают следующие виды нержавеющей стали:

Аустенитные стали. Этот вид нержавейки в процессе производства предполагает прямое внедрение атомов углерода в кристаллическую решётку железа, что в совокупности с другими легирующими элементами обеспечивает непревзойдённо высокую твёрдость получаемому металлу. Обычно в качестве основных легирующих компонентов в этом классе выступают хром (18 …25 % Сг), обеспечивающего жаро- и коррозионную стойкость и никель (8…35 % Ni), стабилизирующего аустенитную структуру и повышающего жаропрочность, пластичность и технологичность сталей в широком интервале температур.

 

Что и позволяет применять аустенитные стали в качествe коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких, криогенных конструкционных материалов в химических, теплоэнергетических и атомных установках, гдe oни подвергаются совместному действию: напряжений, высоких температур и агрессивных сред. Такая сталь не обладает магнитными свойствами.

Аустенитная нержавейка, благодаря своим качествам, в настоящее время доминирует на рынке стального проката, составляя более 70% мирового оборота металла этой категории. Этот класс нержавейки имеет номенклатурное обозначение 300. Примеры таких сталей: 
08X18h20T, 12X18h20T, 03Х18Н11, 08Х18Н12Б, 10X14Г14h5T, 08X17Н13M2T, 02Х8Н22С6 и пр.

Ферритные или хромистые нержавеющие стали. В составе этой нержавеющей стали – хром превалирует (до 17%) относительно других легирующих элементов и общего состава. Этот вид нержавеющей стали обладает ярко выраженными магнитными свойствами и высокой сопротивляемостью агрессивным внешним средам, превосходя по стойкости хромоникелевые аустенитные стали, включая кислотные растворы, они не склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением.

При дополнительном легировании кремнием и алюминием хромистые стали могут быть использованы для оборудования, работающего в окислительных условиях при высоких температурах.

Широкое применение хромистых ферритных сталей с обычным содержанием углерода и азота сдерживается из-за чрезмерной хрупкости их сварных соединений. Высокая чувствительность к надрезу при нормальной температуре делает их непригодными для изготовления оборудования, работающего под давлением, при ударных и знакопеременных нагрузках. Такие ферритные стали используют для изготовления ненагруженных устройств и изделий

Нержавейка этой категории обозначается цифрой 400 и широко применяется в химической и тяжёлой промышленности, а также при изготовлении отопительного оборудования. Ферритные сплавы выгодно отличаются более низкими ценами, а по количеству потребления занимают второе место, после аустенитной стали, пользуясь высоким спросом в собственной рыночной нише. Примером таких сталей могут быть нержавеющие стали: 08Х13, 08Х23С2Ю, 04Х14Т3Р1Ф (ЧС-82), 15Х25Т.

Дуплексные стали. Это высоколегированные стали, основу структуры которыx составляют двe фазы: аустенит и феррит. Количествo каждой из них обычнo от 40 до 60 %. В cвязи с этим признаком зa рубежом такие стали назвали дуплексными. Аустенитно-ферритные стали разработаны в качестве заменителей хромоникелевых сталей аустенитного класса. Процентное соотношение хрома и никеля может изменяться – 18 – 28% и 4,5 – 8% соответственно. Учитывая коррозионную стойкость, дуплексные стали в основном применяются на производствах с высокой концентрацией хлорида.

Нержавеющие дуплексные стали зa рубежом широко применяются в качествe конструкционного материала для теплообменногo оборудования. Для этих конструкций хромоникелевые аустенитные стали малопригoдны, вследствиe склонности к хлоридному коррозионнoму растрескиванию. Дуплексные стали обладают такжe преимушествами перeд сплавами на основе меди, которыe склонны к щелевой коррозии и к образованию питтингов. Примеры дуплексных сталей: 03Х23Н6, 08Х22Н6Т (ЭП 53), 12Х21Н5Т (ЭИ811), 08Х21Н6М2Т (ЭП 54), 08Х18Г8Н2Т (КО-3), DMV 22.5 (UNS S31803), SAF 2205 (UNS S31803) и пр.

Мартенситные стали. Этот закалённый металл создан на базе специфической углеродной микроструктуры, характеризующейся максимальной прочностью, дополняемой явлением технологической «памяти металла». Мартенситные стали обладают магнитными свойствами. Эта нержавеющая сталь характеризуется низким содержанием примесей и повышенной износостойкостью: содержание углерода умеренное, хрома – 12%. Если обычные 11… 12%-ные хромистые стали обладают высокой прочностью до 500 градусов Цельсия, то стали, дополнительно легированные карбидообразующими элементами, обладают высокими прочностными характеристиками до 650 градусов Цельсия, что позволяет их использовать для изготовления современного энергетического оборудования. Молибден и вольфрам, кроме того, устраняют развитие хрупкости в процессе длительной эксплуатации хромистых сталей при высоких температурах.

Применение некоторых видов мартенситных сталей:

Марка стали	Примеры использования		Высокую прочность этой группе сталей придает процедура закалки и отпуска. Эта группа сталей нашла применение при изготовлении ножей, столовых приборов, режущих частей различных механизмов. Высокопрочные стали содержат до 17 % хрома и включают в состав такие металлы, как медь, ниобий и никель. Данная марка применяется в космической промышленности, а также для производства насосов для шахт. Такое применение они нашли благодаря прочности и хорошему сопротивлению процессам старения. Многие виды данной нержавейки – это жаропрочные стали признанного качества.
15Х5	Сварные сосуды и аппараты с давлением до 16 МПа при температуре стенки ≥-70оС
15Х5М
15Х5ВФ
12Х8
12Х8ВФ
20Х8ВЛ
10Х9МФБ	Поверхность нагрева котлов, коллектора, трубопроводы
15Х11МФ	Корпуса и роторы паровых и газовых турбин, лопатки паровых турбин, диафрагмы
18Х11МНФБ
13Х11Н2В2МФ
12Х11В2МФ
10Х12НДЛ	Диафрагмы паровых турбин, детали гидротурбин
06ХI2Н3Д	Рабочие колеса гидротурбин, корпуса насосов АЭС
20Х13	Лопатки паровых турбин, детали насосов

Жаропрочные стали. Применяются для производства деталей и машин, которые работают в условиях высоких (до 800 градусов Цельсия) температур, где требуется продолжительная износостойкость. К отечественным маркам жаропрочной нержавейки относятся: 08Х18Т1, 10Х23Н18, 12Х13, 14Х17Н2, 20Х23Н18, 30Х13 и 40Х13. Из зарубежных аналогов следует отметить сталь AISI 321.

 

И все же, примерно 95% всех сталей, применяемых в промышленности, составляют аустенитная и ферритная группы.

 

Правильный выбор нержавеющей стали определяет долговечность и эффективность использования приобретённого металла. Поэтому, кроме маркировки, очень важно понимать структуру и физико-химические свойства тех или иных классов нержавейки. Чтобы деталь, изготовленная из нержавеющей стали, была долговечной и прочной, необходимо внимательно отнестись к выбору стали.

Сталь высокого качества может применяться во многих сферах промышленности.

 

---

По материалам сайтов:

http://weldzone.info
http://www.mpstar.ru
http://www.etstal.ru 

Чтобы комментировать, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Магнитные свойства аустенитной нержавеющей стали

На многих общедоступных ресурсах интернета аустенитные нержавеющие стали, в т.ч. AISI 304L, AISI 316L называют немагнитными. Попробуем разобраться, так ли это на самом деле. Отчасти это утверждение верно. При определённых условиях магнитная проницаемость этих сталей близка к значениям магнитной проницаемости вакуума. И вместе с тем ошибочно считать, что все изделия из аустенитных сплавов абсолютно лишены магнитных свойств. Действующие российские стандарты допускают заметную магнитную проницаемость у аустенитных сталей.

Свойства изделий (переходов, тройников заглушек) из коррозионно-стойких аустенитных сталей марок  AISI 304L, AISI 316L при нормальных условиях – немагнитные, а после холодного деформирования могут проявиться магнитные свойства.

Иначе говоря, сами по себе нержавеющие листы  из аустенитных сталей, которые являются заготовками для производства электросварных деталей трубопровода, не обладают заметной магнитной проницаемостью. Однако, технологические процессы изготовления, например, нержавеющих переходов согласно EN 10253-4 (DIN 2616) или отводов по DIN 11852  предусматривают механическую обработку заготовок именно путём холодного деформирования. Промышленное изготовление практически всех  электросварных деталей трубопроводов  и других изделий из листового металлопроката предусматривает схожие производственные процессы: вальцовку, штамповку, вытяжку и др.

Таким образом, немагнитные заготовки из аустенитных сталей в ходе производства подвергаются интенсивным деформациям. Это приводит к образованию ферромагнитных фаз в аустенитной матрице – высокодисперсных  кристаллов  мартенсита.

Поэтому изначально «немагнитные» стали марок AISI 304L, AISI 316L, AISI 321, но уже в виде готовых изделий (переходов, отводов, тройников, донышек  и др.)  обладают вполне заметной магнитной проницаемостью.

Магнитную проницаемость материала обозначают коэффициентом μr, показывающим отношение магнитной проницаемости материала к магнитной проницаемости вакуума. Материал имеет низкую магнитную проницаемость, если его коэффициент μr близок к 1.

Пример 1: AISI 304L: μr ≈ 1,8

Пример 2: AISI 316L: μr ≈ 1,015

Поэтому определять марку стали, опираясь лишь на магнитные свойства изделия, как на косвенную характеристику сплава зачастую вводит в заблуждение. Достоверным показателем качества элементов трубопровода из коррозионно-стойких сталей является определение их химического состава. Данный анализ проводится при помощи рентгенофлуоресцентного спектрометра.

Что такое аустенитная нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь, в том числе аустенитная нержавеющая сталь, популярна благодаря своей прочности, долговечности и коррозионной стойкости. Он эстетичен, прост в производстве, чистке и обслуживании, а также экологически безопасен, что делает его лучшим выбором для компонентов архитектуры, автомобилей и многих других продуктов.

Однако существует более одного вида. Нержавеющая сталь – это фактически широкий термин, используемый для обозначения сплавов на основе железа, содержащих хром; существует более 100 марок нержавеющей стали.Они различаются процентным содержанием хрома, никеля, молибдена и других легирующих элементов. Каждый сорт используется для определенных целей и имеет свои преимущества и недостатки.

Марки сгруппированы по пяти основным категориям: аустенитные, ферритные, мартенситные, дуплексные и дисперсионно-упрочненные (PH). Давайте подробнее рассмотрим аустенитную нержавеющую сталь и ее сравнение с некоторыми другими.

Аустенитная нержавеющая сталь

Термин аустенит используется для описания гранецентрированного кубического (ГЦК) железа или стальных сплавов, которые имеют этот тип структуры.Он был назван в честь сэра Уильяма Чендлера Робертса-Остина, англичанина, известного своими исследованиями физических свойств металлов.

Это наиболее часто используемый тип нержавеющей стали, и на то есть веские причины. Обладая исключительной устойчивостью к нагреванию и коррозии, он широко используется во многих отраслях промышленности, включая медицину, автомобилестроение, авиакосмическую промышленность и промышленность. Эта категория известна своей непревзойденной прочностью и формуемостью, а также тем, что ее нельзя упрочнить путем термической обработки.

Применение в медицине

Типичные области применения аустенитной нержавеющей стали в медицине, которые дают общее представление о ее применении, включают хирургические наковальни, иглы для подкожных инъекций, колпачки или защитные приспособления для игл, а также вытяжные компоненты пистолета для скоб.

Автомобильная промышленность

Обсуждая применение аустенитной нержавеющей стали в автомобилестроении, обычно вы обнаружите, что она часто используется в топливных рельсах, отверстиях и автомобильных деталях глубокой вытяжки.Производители автомобилей часто обращают внимание на аустенитные марки из-за их пластичности и универсальности.

Промышленные и бытовые приложения

Промышленные и потребительские области применения холоднодеформированных лент из аустенитной нержавеющей стали включают компоненты лезвий бритв, детали для выработки электроэнергии, пружины и резаки.

Аэрокосмические приложения

Лента из аустенитной нержавеющей стали может применяться в нескольких аэрокосмических отраслях, где требуется прецизионная холодная обработка для военной техники и вертолетов, компонентов реактивных двигателей и шасси.

Все стали содержат углерод, но их можно различить по низкоуглеродистой или высокоуглеродистой основе. Разница между «углеродистой сталью» и нержавеющей сталью заключается в содержании сплава: нержавеющая сталь содержит не менее 10,5 процента хрома , тогда как углеродистая сталь должна иметь меньше этого количества, чтобы получить классификацию углеродистой стали. Тем не менее, уровни углерода варьируются в пределах семейств нержавеющих сталей и даже в различных аустенитных нержавеющих сталях. Прямые сорта проволоки из нержавеющей стали или ленты и фольга из нержавеющей стали – или то, что считается высокоуглеродистым в этой категории, должно иметь максимальное значение 0.08 процентов углерода , в то время как марки с низким содержанием углерода содержат не более 0,03 процента углерода . Низкоуглеродистая нержавеющая сталь имеет значительно улучшенные сварочные возможности, часто называемые свариваемостью. При рассмотрении некоторых сплавов, таких как нержавеющая сталь 304 или аналог 304L, вы должны выбрать нержавеющую сталь 304L, если ваши производственные требования предусматривают сварку металла.

Что делает нержавеющую сталь аустенитной?

Когда в сталь добавляют никель или азот, она по своей природе становится «аустенитом».Химический состав определяет конкретную марку нержавеющей стали, в то время как кристаллическая структура аустенита в материале является ключевой характеристикой. В отожженном состоянии важно отметить, что аустенитная нержавеющая сталь часто характеризуется как немагнитная, однако холодная прокатка аустенитной стали или уменьшение ее толщины и увеличение твердости придает материалу определенное количество магнетизма. Он известен своей формуемостью, что делает его идеальным для изготовления, а также устойчивостью к коррозии.

Химический состав: Аустенитная нержавеющая сталь содержит не менее 10,5% и 8–12% никеля, а также азот, углерод и многие другие элементы в растворе. Хром – это то, что придает стали высокую коррозионную стойкость, а азот – агент, повышающий жесткость.

Кристаллическая структура аустенита: Нержавеющая сталь, которая представляет собой кристаллическую структуру аустенита в дополнение к структуре гранецентрированной кубической решетки, присутствует как при высоких, так и при низких температурах.Никель, магний и азот являются стабилизирующими элементами для структуры аустенита.

Каковы характеристики аустенитной нержавеющей стали?

Аустенитная нержавеющая сталь имеет множество положительных характеристик, определяющих спрос; эта категория составляет примерно три четверти мирового рынка нержавеющей стали, который был оценен в 93,69 млрд долларов в 2018 году и, как ожидается, покажет среднегодовой темп роста 5,2 процента к 2025 году. Аустенитная нержавеющая сталь составляет

Прочность при температуре: Аустенитная нержавеющая сталь может выдерживать экстремальные температуры, в зависимости от марки, примерно до 1900F.Некоторые сорта начинают деформироваться, размягчаться или терять прочность при 800 градусах по Фаренгейту.

Обрабатываемость в холодном состоянии: Аустенитные нержавеющие стали нельзя упрочнить путем термообработки. Только холодная обработка или обжатие может повысить прочность аустенита. Холодная обработка относится к формованию металла без нагрева, что может быть выполнено с помощью аустенитной нержавеющей стали. Аустенитная нержавеющая сталь может быть отожжена перед быстрым охлаждением или «закалкой» металла, чтобы вернуть его в исходное состояние. Холоднокатаная нержавеющая сталь имеет несколько преимуществ: улучшенное качество поверхности, что является преимуществом, поскольку сталь с улучшенной обработкой поверхности будет иметь более высокую твердость, препятствующую распространению трещин, и улучшенную прочность.

Низкая теплопроводность: Медленная теплопередача через аустенитную нержавеющую сталь. С другой стороны, ферритная нержавеющая сталь имеет более высокую теплопроводность.

Формуемость: Аустенитная нержавеющая сталь хорошо поддается формованию, что делает ее особенно универсальной для широкого спектра применений.

Холодная обработка аустенитной нержавеющей стали увеличивает ее прочность и снижает пластичность. Конечно, разные нержавеющие стали также имеют преимущества в различных областях применения. Аустенитная нержавеющая сталь более подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением, чем ферритная сталь.

Аустенитная нержавеющая сталь обычно немагнитна, а ферритная нержавеющая сталь обычно магнитная. Возможно, вы задаетесь вопросом, почему одни холодильники магнитные, а другие нет: это потому, что они сделаны из разных нержавеющих сталей.

Мы говорим, что каждый из них “обычно” такой, как есть, потому что есть исключения. Определенные процессы или температуры могут вызвать перестройку кристаллической структуры, придавая материалу магнитные свойства.

Приложения для аустенитной нержавеющей стали

Поскольку аустенитная нержавеющая сталь используется для множества целей, неудивительно, что на нее приходится такая большая часть общей доли мирового рынка. Эти нержавеющие стали делятся на две серии – серию 200 и серию 300.

Серия 300 изготовлена ​​на основе никеля и включает стандартную аустенитную нержавеющую сталь, которая представляет собой нержавеющую сталь марки 304 – наиболее часто используемую. Обычно он содержит 18 процентов хрома и восемь процентов никеля, что является минимальным количеством никеля, необходимым для превращения ферритной нержавеющей стали в аустенитную при наличии такого количества хрома. Серия 200 отличается низким содержанием никеля и высоким содержанием азота или марганца, что делает ее менее дорогой альтернативой серии 300. Вот некоторые области применения аустенитной нержавеющей стали по сериям:

300 серии

• Аэрокосмические трубки
• Контейнеры для хранения
• Емкости
• Оборудование для пищевых продуктов и напитков
• Фармацевтическое оборудование
• Горно-химическое оборудование
• Столовые приборы
• Раковины
• Компоненты для каталитических преобразователей
• Компоненты для каталитических преобразователей
Компоненты для каталитических преобразователей

200 серии

• Емкости для воды для дома
• Стиральные машины
• Посудомоечные машины
• Кухонная посуда и столовые приборы
• Автомобильные детали
• Внутренняя архитектура

У нас есть 33 сорта аустенитной нержавеющей стали и варианты, доступные в виде ленты и / или проволоки, чтобы удовлетворить широкий спектр целей.Благодаря нашему широкому выбору сплавов и команде инженеров на месте, мы можем работать с вами над разработкой вашего проекта от испытаний до производства.

У

Ulbrich есть команды, которые могут определить, какой сорт аустенита лучше всего подходит для вашего проекта, и в зависимости от ваших уникальных спецификаций и производственных требований, какой форм-фактор подойдет лучше всего. Наши металлургические и инструментальные бригады, занимающиеся производством полос и проволоки, являются экспертами в отрасли, а наши возможности для прецизионной холодной прокатки не имеют себе равных в отрасли.У нас также прекрасные отношения с нашими партнерами по плавильным заводам, что значительно упрощает выполнение уникальных и сложных требований.

Пробные заказы на прототипы обычны для клиентов, заинтересованных в отборе образцов материалов для их конкретного применения. Не стесняйтесь обращаться к одному из наших экспертов в области металлургии для получения дополнительной информации. Независимо от вашего проекта, мы можем помочь вам определить, нужна ли вам нержавеющая сталь: аустенитная, ферритная, мартенситная, дуплексная или PH, и какой сорт лучше всего подойдет вам.

Если у вас есть дополнительные вопросы по аустенитной нержавеющей стали или другим материалам, свяжитесь с нами или запросите ценовое предложение.

Что такое аустенитная сталь? – Bortec

Аустенитная нержавеющая сталь – это разновидность стального сплава , который состоит из железа, углерода, хрома, никеля и других второстепенных сплавов . Аустенитные стали можно разделить на две группы: серии 300 и серии 200 . Стали серии 300 содержат не менее 8% никеля, тогда как стали серии 200 частично заменяют этот никель более дешевыми сплавами, такими как азот или марганец.Аустенитные материалы наиболее известны своей коррозионной стойкостью , поэтому они часто используются для изготовления нержавеющей стали. На их долю приходится более 70% производства стали, они также являются одной из наиболее часто используемых нержавеющих сталей, причем марка 304, безусловно, является наиболее предпочтительным типом.

Характеристики

Аустенитные нержавеющие стали характеризуются гранецентрированной кубической кристаллической структурой . Их кубические элементарные ячейки имеют по одному атому в каждом углу и по одному атому на каждой грани куба.Это отличается от ферритных сталей, которые имеют объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру.

Серия 300 Нержавеющая сталь состоит из железа с высоким содержанием никеля , то есть никелевый сплав в нем составляет не менее 8% или более. Самым стандартным типом серии является марка 304, содержащая 8% никеля и 18% хрома. Добавление, увеличение или уменьшение различных сплавов приводит к разным результатам. В нержавеющей стали марки 302 более высокий процент углерода, что увеличивает прочность, но снижает формуемость материала.Для достижения более высокой коррозионной стойкости можно добавить молибден (марки 316, 317).

200 Нержавеющая сталь серии имеет на более низкое содержание никеля . Из-за высокой цены на никель нержавеющая сталь серии 200 используется во многих областях для снижения производственных затрат. Он частично заменен другими легирующими элементами, из которых можно производить аустенитные стали, такими как азот, марганец и медь. Азот – распространенный сплав в нержавеющей стали серии 200. Однако его соединение с хромом приводит к образованию нитридов хрома, что увеличивает пористость газа и снижает пластичность.Чтобы увеличить содержание азота без ущерба для уровня хрома, можно добавить марганец.

Различия между аустенитными нержавеющими сталями серий 300 и 200

Нержавеющие стали серий 300 и 200 являются аустенитными. Их различных уровней никеля приводят к отличным свойствам . Нержавеющая сталь серии 300 показывает более высокую коррозионную стойкость из-за более высокого содержания никеля. Кроме того, нержавеющая сталь серии 200 отличается пониженной пластичностью по сравнению с серией 300.Однако повышенный уровень азота приводит к повышению ударопрочности и прочности. Нержавеющие стали серий 200 и 300 являются немагнитными и не подвергаются термообработке . Холодная обработка аустенитных сталей может улучшить твердость, устойчивость к нагрузкам и прочность.

Области применения

Аустенитные стали можно найти во многих областях применения, в том числе:

• Автомобильные компоненты
• Машиностроение
• Электроинструменты
• Уборочные машины
• Клапаны
• Электростанция
• Столовые приборы
• Посуда

Чтобы улучшить коррозионную стойкость, твердость слоя и сопротивление абразивному износу , аустенитные стали могут распыляться со слоями Borocoat® .Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации или прочитайте больше в нашем разделе загрузок.

Что такое аустенитная нержавеющая сталь?

Аустенитная нержавеющая сталь – это разновидность нержавеющей стали, которая содержит значительное количество хрома и никеля, часто марганца, молибдена и азота в качестве добавки к железной основе. Добавление никеля к другим ферритным сплавам хрома и железа дает преимущественно аустенитные сплавы. Изменение микроструктуры приводит к заметному увеличению пластичности и вязкости.

Семейство аустенитных нержавеющих сталей, безусловно, является наиболее широко используемым из нержавеющих сплавов на промышленных рынках. Это связано с тем, что коррозионная стойкость, обеспечиваемая аустенитными материалами, обычно лучше всех стандартных типов нержавеющей стали. Материалы не закаливаются (диапазон твердости от 130 до 200 BHN), немагнитны до слабомагнитных, легко поддаются сварке и механической обработке.

Для чего используется аустенитная нержавеющая сталь?

• Трубопроводы
• Фланцы
• Фитинги
• Ролики для мойки
• Подшипники
• Рабочие колеса
• Втулки вала
• Сосуды под давлением
• Теплообменники
• Компоненты центробежных насосов
• Компоненты центробежных насосов и бумаги
такелажное оборудование
• Химическое и технологическое оборудование

Как сплавы для рабочих лошадок, каждый из них предлагает несколько разные ожидаемые характеристики:

• CF8 (MTEK 304) сочетает в себе прочность и пластичность с хорошей коррозионной стойкостью при относительно низкой стоимости.Сплав сохраняет высокую ударную вязкость до -400ºF / -240ºC. Этот коррозионно-стойкий сплав общего назначения используется для изготовления фланцев, валов, гильз, морской и сантехнической арматуры и деталей клапанов.
• CF8M (MTEK 316) обеспечивает стойкость к уменьшению коррозии и коррозии хлоридов за счет добавления молибдена. Как и CF8, этот сплав обладает хорошей обрабатываемостью, но требует повторного отжига после сварки для максимальной коррозионной стойкости. Благодаря наличию контролируемого феррита CF8M демонстрирует более высокую стойкость к коррозии под напряжением, чем деформируемый материал из того же сплава.Области применения включают детали испарителя, морскую арматуру, детали насосов, ролики, фланцы и детали клапанов.
• CG8M (MTEK 317) обеспечивает исключительную прочность в сочетании с коррозионной стойкостью. Этот сплав обеспечивает рентабельную работу в более нагруженных компонентах оборудования химической обработки, таких как корпуса и детали барабана центрифуги.
• CN7N (MTEK 20) обеспечивает особенно хорошую стойкость к серной кислоте и многим восстанавливающим химическим веществам. Устойчив к соляной кислоте и растворам хлоридных солей.Отличная обрабатываемость и отличные сварочные характеристики. Хорошо подходит для фланцев, валков, деталей насосов, корпусов и деталей шарового крана, а также деталей центрифуг для химической обработки.

12 фактов об аустенитной нержавеющей стали

Вы когда-нибудь задумывались, чем аустенитная нержавеющая сталь отличается от других категорий нержавеющей стали? Если да, то вот краткое описание того, чем различные типы нержавеющих сталей отличаются друг от друга.

1.Аустенитные марки имеют характеристики, отличные от других нержавеющих сталей

Виды нержавеющей стали в основном различаются по коррозионной стойкости, стабильности при более высоких температурах, пределу прочности на разрыв, свариваемости и прокаливаемости.

Нержавеющие стали – это стальные сплавы, содержащие не менее 11 процентов (максимум 30%) хрома, который предотвращает коррозию частиц железа и увеличивает их способность выдерживать более высокие температуры. (Нужна предыстория? Прочтите “Введение в нержавеющую сталь”.)

Аустенитные марки относятся к семейству нержавеющих сталей и являются наиболее популярными среди пяти категорий этих сталей:

• Ферритные нержавеющие стали имеют стандартное содержание хрома (11%) и небольшое количество углерода (менее 0,10% углерода). . У них низкая коррозионная стойкость. Их магнитные свойства обусловлены объемно-центрированной кубической (ОЦК) структурой с атомом Fe в каждом углу и атомом Fe в центре. Ограничения ферритных нержавеющих сталей возникают из-за их более низкой твердости и средней механической прочности.Однако ферритные стали являются одними из самых полезных и популярных нержавеющих сталей. Их низкое содержание никеля объясняет их дешевизну.
• Мартенситные нержавеющие стали также содержат в основном хром, но, в отличие от ферритных сталей, они содержат более высокий процент углерода (до 1%). Их можно закаливать и отпускать, а также они обладают магнитными свойствами. Их главный недостаток заключается в том, что их трудно сваривать, и они имеют более низкую защиту от коррозии по сравнению с ферритными и аустенитными типами.Мартенситные нержавеющие стали предпочтительны для применений, где риск коррозии очень низок, а высокая прочность на растяжение и способность выдерживать ударные нагрузки являются необходимыми требованиями.
• Дуплексные нержавеющие стали имеют как аустенитную (50%), так и ферритную (50%) микроструктуру. Эти стали способны выдерживать более высокие нагрузки, чем аустенитные или ферритные из-за их более высокой прочности, и им присуща устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) и кислотной коррозии. Дуплексные нержавеющие стали обладают ограниченными магнитными характеристиками и свариваемостью.Дуплексные сорта являются предпочтительными материалами для больших резервуаров и контейнеров для хранения и транспортировки химикатов.
• Нержавеющая сталь с дисперсионной закалкой обладает высокой коррозионной стойкостью (как и аустенитные марки). Их прочность может быть выше, чем у мартенситных нержавеющих сталей, за счет добавления ниобия, меди и алюминия до 0,5%. Добавление хрома составляет 15-17,5%. Из-за их механической прочности эти марки являются предпочтительными материалами для длинных валов.
• Аустенитные нержавеющие стали содержат хром в диапазоне от 16% до 30% и от среднего до высокого процентного содержания никеля.Эти марки нельзя подвергать термообработке для повышения твердости. Аустенитные нержавеющие стали немагнитны. Это наиболее широко используемые сорта.

2. Аустенитные сорта имеют столетнюю историю

Аустенитные нержавеющие стали и другие нержавеющие стали имеют более чем столетнюю историю. В начале 1800-х годов некоторые исследователи (Маллет, Фарадей, Стодарт и Бунзен) смогли наблюдать и заключить, что сплавы хрома и железа (аналогичные современным сплавам хромистой стали) обладают устойчивостью к окислению и воздействию кислоты.В 1821 году Пьер Бертье, металлург из Франции, предложил использовать это хромистое железо для изготовления столовых приборов, так как он тоже обнаружил его устойчивость к воздействию кислоты.

В 1913 году стальной сплав (первая нержавеющая сталь), содержащий 12,8% хрома, был выплавлен Гарри Брерли из Англии, который пытался производить износостойкую сталь для стволов оружия и случайно в итоге получил сплав, устойчивый как к воздействию кислоты, так и к ржавчина. Добавив хром в расплавленное железо, он произвел так называемую «нержавеющую сталь».«В 1914 году ножи из нержавеющей стали продавались как ножи из нержавеющей стали.

К 1912 году инженеры Krupp Энно Штраус и Эдуард Маурер уже запатентовали аустенитную нержавеющую сталь как Nirosta. В этом изобретении содержалось 7% никеля и 21% хрома. Марка стали Разработанная инженерами Krupp была стойкой к кислотной коррозии, пластичной и простой в формовке. В 1919 году Э. Хейнс получил патент на мартенситную нержавеющую сталь. Тем временем немцы изобрели аустенитную сталь 316. Вскоре эти аустенитные марки нашли применение в медицинских инструментах. кухни, пылесосы и автомобили.

3. Гранецентрированная кубическая структура (ГЦК) является основной характеристикой аустенитных сталей марок

Аустенитные нержавеющие стали отличаются своей гранецентрированной кубической (ГЦК) кристаллической структурой или плотно упакованными кубическими сферами.

Напротив, ферритные нержавеющие стали имеют объемно-центрированную кубическую структуру (ОЦК). В системе сплава на основе никеля 8% никеля (с 18% содержанием хрома) является минимальным требованием для преобразования ферритной структуры в аустенитную (гранецентрированную кубическую).Они называются серией 300 (например, 304 класс). Если содержание никеля меньше 8%, то добавление азота может обеспечить полное преобразование в аустенитную структуру. Аустенитные марки с низким содержанием никеля называются серией 200, они сравнительно недорогие.

Присутствие большого количества азота в аустенитных марках может создавать недостатки из-за образования осадков нитридов. (Узнайте о других характеристиках в статье Обзор нержавеющих сталей с высоким содержанием азота.) Другие элементы, такие как марганец и медь, также добавляются к аустенитным маркам для обеспечения стабильности гранецентрированной кубической (ГЦК) структуры.

4. Аустенитные сорта можно закаливать до деформации

Аустенитные сорта нельзя упрочнять путем термической обработки. Однако их твердость и механическую прочность можно повысить за счет холодной обработки. Другие методы повышения твердости включают добавление азота и процесс дисперсионного твердения. Когда аустенитные нержавеющие стали подвергаются наклепу, они быстро набирают прочность.

Комбинируя процесс деформационного упрочнения с отжигом, готовые детали и компоненты могут быть обработаны в соответствии с требуемыми требованиями к гибкости и прочности.

5. Аустенитные сорта могут выдерживать криогенные температуры

Аустенитные сорта могут использоваться на всем пути от криогенного до высокотемпературного диапазона благодаря их пластичности, ударной вязкости и механической прочности, которая сохраняется в широком диапазоне температур. Вязкость и пластичность металлов при отрицательных температурах является мерой устойчивости к криогенным температурам.При отрицательных температурах аустенитные нержавеющие стали обладают более высокой допустимой нагрузкой на растяжение, чем при нормальных температурах окружающей среды. Однако мартенситные и ферритные марки нельзя использовать при отрицательных температурах, поскольку их ударная вязкость резко снижается при этих температурах.

6. Аустенитные марки также подходят для повышенных температур.

Аустенитные нержавеющие стали с высоким содержанием хрома сохраняют свою механическую прочность при повышенных температурах. Марки с высоким содержанием кремния также обладают повышенной прочностью при высоких температурах.Высокое содержание кремния также улучшает коррозионную стойкость к горячей серной кислоте при таких высоких температурах.

7. Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) может привести к повреждению некоторых аустенитных марок.

. Хотя аустенитные марки обладают общей коррозионной стойкостью, они подвержены повреждению в результате коррозионного растрескивания под напряжением в коррозионной среде. Наличие даже нескольких миллионных долей хлоридных частиц может привести к повреждению из-за SCC. Остаточные напряжения, возникающие во время изготовления, также могут быть одним из факторов, увеличивающих серьезность SCC.

Увеличивая содержание никеля, можно минимизировать повреждение SCC. Точно так же отношение никеля к хрому может быть изменено для оптимизации формуемости аустенитных марок.

8. Аустенитные марки немагнитны.

Поскольку аустенитные нержавеющие стали немагнитны, их можно использовать в строительстве зданий, где вероятно образование сильных магнитных полей, таких как медицинские центры с МРТ-сканерами.

Однако некоторые марки холоднодеформированных аустенитных нержавеющих сталей (например, марки 302) могут превратиться в слабомагнитные из-за увеличения магнитной проницаемости.При холодной обработке аустенитные марки с высоким содержанием никеля (например, марка 316) не станут магнитными.

9. Роль молибдена и ниобия

Молибден добавляют в аустенитные нержавеющие стали для повышения стойкости к точечной коррозии. Эта добавка молибдена составляет от 3% до 4% по весу для марки 347 и от 2% до 3% для марки 316.

Ниобий добавляется в качестве стабилизатора содержания, чтобы минимизировать вероятность межкристаллитной коррозии.

10. Низкоуглеродистые аустенитные марки обладают лучшей свариваемостью

Поскольку сварка обычно является высокотемпературным процессом, при сварке толстых секций аустенитных марок любой хром может вступать в реакцию с углеродом, содержащимся в нержавеющей стали, что приводит к образованию карбида хрома. , который выделяется на границах зерен.(Связанное чтение: Роль хрома в межкристаллитной коррозии.) Последующее снижение содержания хрома может вызвать серьезную локализованную коррозию. Образование карбида хрома можно свести к минимуму, используя аустенитные марки с очень низким содержанием углерода.

Содержание углерода менее 0,03% в некоторых марках, таких как 316L, может минимизировать риск образования карбида хрома и последующего повреждения из-за локальной коррозии.

Аустенитные марки иногда используются в качестве арматуры для цементобетонных конструкций в сильно агрессивных морских средах, либо в твердой форме, либо в качестве облицовки поверх сердцевины из углеродистой стали.В таких случаях применения облицовки необходимо тщательно оценивать риск биметаллической коррозии.

11. Супер аустенитные нержавеющие стали обеспечивают более сильную защиту от коррозии

Супер аустенитные марки содержат высокое содержание молибдена, никеля, хрома и азота, что обеспечивает превосходную коррозионную стойкость в высококоррозионных средах (например, в горячей морской воде).

Супер аустенитные сплавы – это аустенитные гранецентрированные кубические сплавы нержавеющей стали на основе железа. Сохраняя такие преимущества, как формуемость, общую коррозионную стойкость и прочность аустенитных марок, они также обеспечивают превосходную стойкость к щелевой коррозии и точечной коррозии (из-за хлоридов), а также превосходную свариваемость.

Устойчивость к питтингу измеряется в виде числа эквивалентов сопротивления питтингу (PREN). Более высокая стойкость к точечной коррозии достигается за счет добавления молибдена и азота. В условиях отжига в растворе эти марки имеют более высокий предел текучести по сравнению с аустенитными марками.

12. Аустенитные марки широко используются в промышленности

Типичные области применения различных марок аустенитной нержавеющей стали включают:

• Стандартная нержавеющая сталь никель-18/8 (марки 304L и 304) выбрана для производства фитингов и крепежных деталей, конструкционных. части транспортных средств, горное оборудование, криогенное оборудование, архитектурные элементы, резервуары для хранения и системы трубопроводов, содержащие коррозионные жидкости.
• Аустенитная марка 316 с высоким содержанием хрома-молибдена-никеля выбрана для химического технологического оборудования, лабораторного оборудования, оборудования для обработки текстиля, производства лекарств, деталей теплообменников, оборудования для приготовления пищи, хирургических инструментов, хирургических / медицинских имплантатов, пивоваренного оборудования, оборудования для морских судов. и структурные части для прибрежной среды.
• Низкоуглеродистая жаропрочная марка 317L выбирается для оборудования нефтехимических и химических заводов и конденсаторов электростанций.
• Аустенитные марки кремния с высоким содержанием никеля и хрома (309S) используются для деталей каталитических нейтрализаторов транспортных средств, химических процессов и печей.
• Марганец с низким содержанием никеля (серия 200) используется для изготовления посуды, бытовых резервуаров для воды, автомобильных компонентов, оборудования для производства продуктов питания и бытовых приборов, таких как стиральные машины.
• Супер аустенитные марки нержавеющей стали используются в системах с морской водой, конденсаторах, морских теплообменниках, химических заводах, бумажных фабриках, очистке сточных вод, опреснительных установках и производстве удобрений.

Заключение

Аустенитные марки обычно содержат 18% хрома и 8% никель. Однако марки, содержащие более высокие уровни хрома и 35% никеля, могут иметь превосходную коррозионную стойкость и долговечность. Высокая долговечность достигается за счет высокой стоимости, поскольку никель стоит дорого. Требование к содержанию никеля можно минимизировать, добавляя к металлу сплава марганец, азот и медь. Добавление молибдена помогает добиться лучшей защиты от точечной коррозии в высококоррозионных (хлоридных) средах.Некоторые из аустенитных марок могут использоваться в криогенных или высокотемпературных диапазонах.

Аустенитные марки широко используются в производстве продуктов питания, хранении агрессивных жидкостей, трубах и сосудах высокого давления, посуде, архитектуре и транспортной промышленности. Сверхаустенитные марки нержавеющей стали используются для производства судовых теплообменников и оборудования опреснительных установок.

Что такое аустенитный? – Определение из Corrosionpedia

Что означает аустенитный?

Аустенитный относится к сплаву, состоящему в основном из аустенита.Самая распространенная марка нержавеющей стали – аустенитная. Аустенитные сплавы содержат высокий процент никеля и хрома, что делает их и изготовленную из них сталь очень устойчивыми к коррозии.

Аустенитные нержавеющие стали используются в широком диапазоне применений, в том числе:

• Автомобильная отделка
• Самолет
• Посуда
• Оборудование для пищевых продуктов и напитков
• Промышленное оборудование
  

Аустенитные нержавеющие стали также используются в пароперегревателях и нагревательных элементах обычных и атомных электростанций.

Corrosionpedia объясняет аустенитный

Нержавеющие стали по кристаллической структуре можно разделить на три основных типа:

• Аустенитные
• Ферритный
• Мартенситная

Аустенитная сталь имеет аустенит в качестве первичной фазы. Эти сплавы содержат хром и никель, а иногда и марганец и азот. Аустенитные стали, содержащие от 16 до 26 процентов хрома и до 35 процентов никеля, обычно обладают самой высокой коррозионной стойкостью.Наиболее распространенным типом является марка 18/8 или 304, которая содержит 18 процентов хрома и 8 процентов никеля.

Аустенитные стали немагнитны в отожженном состоянии, хотя они могут стать слегка магнитными при холодной обработке. Они не затвердевают при термической обработке. Они обладают хорошей формуемостью и свариваемостью, а также отличной ударной вязкостью, особенно при низких или криогенных температурах. Аустенитные марки также обладают низким пределом текучести и относительно высоким пределом прочности.

По сравнению с обычной углеродистой сталью аустенитные нержавеющие стали имеют:


• Высокая пластичность
• Низкий предел текучести
• Высокий предел прочности при растяжении

Аустенитные стали не подвержены водородному растрескиванию, поэтому предварительный нагрев требуется редко, за исключением уменьшения риска усадочных напряжений в толстых секциях.Термическая обработка после сварки требуется редко, так как этот материал обладает высокой стойкостью к хрупкому разрушению. Иногда выполняется снятие напряжения, чтобы снизить риск коррозионного растрескивания под напряжением, однако это может вызвать сенсибилизацию, если не используется стабилизированный сплав.

Нержавеющая сталь: что, где и почему из аустенитных марок

Все нержавеющие стали представляют собой сплавы на основе железа, содержащие не менее 10,5% хрома. Остальная часть состава определяется различными легирующими элементами, которые контролируют микроструктуру сплава.Здесь в игру вступают разные оценки. Сегодня существует около 200 различных марок нержавеющей стали, каждая из которых относится к одному из пяти семейств нержавеющей стали:

1. Аустенитная
2. Ферритная
3. Мартенситная
4. Дуплексная
5. Осадочная закалка

Этот блог посвящен аустенитный. Некоторые говорят, что это самое популярное семейство, поскольку оно составляет примерно 50% нержавеющей стали, используемой сегодня. Это во многом связано со следующими характеристиками металла:

Теперь давайте подробнее рассмотрим, какие оценки лучше всего подходят для каких приложений и почему.

304
Где использовать: Как наиболее широко используемый из всех марок нержавеющей стали, 304 наиболее широко используется в промышленности и кухонном оборудовании.

Почему: В качестве жаропрочного сплава 304 обеспечивает хорошую коррозионную стойкость ко многим химическим веществам, вызывающим коррозию, а также к промышленной атмосфере. Обладая хорошей формуемостью, 304 легко сваривается всеми распространенными методами. Вариант со сверхнизким содержанием углерода, называемый 304L, позволяет избежать вредного выделения карбида при сварке.Этот вариант обеспечивает такую ​​же стойкость к коррозии, что и 304, но с несколько более низкими механическими свойствами.

316
Где использовать: Насосы, клапаны, текстильное и химическое оборудование, целлюлозно-бумажная промышленность и судостроение.

Почему: Этот сплав более устойчив к коррозии и питтингу, чем 304, и обеспечивает более высокую прочность при повышенных температурах. Кроме того, сталь 316L представляет собой разновидность со сверхнизким содержанием углерода, которая помогает избежать выделения карбидов при сварке.

317L
Где использовать: Применяется в скрубберах ДДГ, в оборудовании для химической и нефтехимической обработки, а также в целлюлозно-бумажном оборудовании.

Почему: Его химический состав обеспечивает превосходную коррозионную стойкость в сложных условиях, а также более высокие показатели ползучести, прочности на разрыв и прочности на разрыв при повышенных температурах.

201
Где использовать: Первоначально разработанный для применения при отрицательных температурах, он также подходит для ряда структурных применений при температуре окружающей среды.Сюда входят автомобильные прицепы, железнодорожные грузовые вагоны, погрузочно-разгрузочное оборудование и другое транспортное оборудование, для которого необходимы хорошая коррозионная стойкость, прочность и устойчивость.

Почему: Этот сорт разработан так, чтобы иметь более низкую и более стабильную стоимость благодаря замене части никеля, содержащегося в сплавах серии 300, более дешевыми марганцем и азотом. Этот сорт обладает желаемым сочетанием экономичности, а также хороших механических и коррозионных свойств.

301
Где использовать: Чаще всего используется для раковин, а также хомутов для шлангов и автомобильных молдингов.

Почему: Более низкое содержание никеля и хрома, чем у T-304, в сочетании с немного более высоким содержанием углерода дает T-301 увеличенный диапазон холодного деформационного упрочнения. Это позволяет достичь более высокой прочности на разрыв. Сплав более подвержен осаждению карбида во время сварки. Это ограничивает его использование в некоторых приложениях в пользу T-304 или 304L.

309
Где использовать: При высоких температурах.

Почему: Обладая высокой стойкостью к окалине и коррозионной стойкостью, превосходящей 304, 309 превосходно сопротивляется сульфитным жидкостям, азотной кислоте, азотно-серным смесям, уксусной, лимонной и молочной кислотам.

321
Где использовать: В приложениях, требующих устойчивости к большинству органических химикатов, красителей и многих неорганических химикатов.

Почему: Этот сплав стабилизирован титаном для сварных деталей, подверженных сильной коррозии. Без выделения карбидов он обладает отличной стойкостью к различным агрессивным средам.

254SMO
Где использовать: Идеально подходит для таких сред с высоким содержанием хлоридов, как солоноватая вода, морская вода, установки для отбеливания целлюлозных заводов и другие технологические потоки с высоким содержанием хлоридов.

Почему: Этот сплав разработан для максимальной устойчивости к точечной и щелевой коррозии и с высоким содержанием хрома, молибдена и азота.

Nitronic 30
Где используется: Применения, требующие хорошего уровня стойкости к водной коррозии в сочетании с хорошей стойкостью к абразивному износу и износу металл по металлу.

Почему: Усилен азотом.

---

Обзор аустенитных и ферритных нержавеющих сталей

Рисунок 1.Благодаря антикоррозийным свойствам нержавеющей стали этот материал часто используется при изготовлении компонентов и оборудования, используемого в пищевой и фармацевтической промышленности.

Нержавеющие стали доступны в различных марках, что позволяет решать самые разные задачи.

Пять основных категорий нержавеющих сталей, каждая из которых обозначена металлургическими характеристиками и фазами в ее микроструктуре:

1. Аустенитная
2. Ферритная
3. Мартенситная
4. Дуплексная
5. Осадочно-отвержденная.

Каждая из этих сталей изготовлена ​​на основе железа и легирована не менее 10,5% хрома, что придает металлу коррозионную стойкость (см. , рис. 1, ). Тип и распределение других легирующих элементов придают каждой марке уникальные свойства.

Дуплексный сплав представляет собой комбинацию аустенита и феррита, поэтому он предлагает смешанные характеристики этих двух марок. Мартенситные марки, как и их эквивалент из углеродистой стали, сохраняют чрезвычайно высокую прочность при комнатной температуре.Марки с дисперсионным твердением обладают хорошей формуемостью при комнатной температуре и могут достигать прочности 260 KSI после термообработки при сохранении коррозионной стойкости. Однако вместе взятые дуплексные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки имеют долю рынка менее 4 процентов. Давайте посмотрим на аустенитные и ферритные нержавеющие стали более внимательно (см. , рис. 2, ).

Аустенитные нержавеющие стали (серии 200 и 300)

Аустенитные нержавеющие стали являются наиболее распространенным семейством используемых нержавеющих сталей, с долей рынка 75 процентов еще в 2004 году.Как следует из названия, микроструктура состоит из аустенитной фазы. В серии 300 это достигается при содержании от 16 до 22 процентов хрома и от 8 до 14 процентов никеля. Хотя никель повышает пластичность, он подвержен колебаниям в цене на сырьевые товары, достигнув 50 000 долларов за тонну в 2007 году, но сейчас приближается к 10 000 долларов за тонну. Серия 200, разработанная для того, чтобы обойти высокую цену на никель, заменяет некоторое количество никеля марганцем и азотом.

Наиболее часто используемый аустенитный сплав – SS304.С его составом 18 процентов хрома и 8 процентов никеля, его иногда называют 18-8 нержавеющей. Однако это обозначение не рекомендуется для общего использования, так как в допустимом диапазоне этих элементов есть допуски, которые перекрываются с другими классами. Например, SS316 аналогичен по содержанию хрома и никеля, но также содержит около 2 процентов молибдена для дополнительной коррозионной стойкости.

Эти марки склонны к сенсибилизации, потере целостности сплава. Во время охлаждения после сварки или отжига на границах микроструктурных зерен образуются выделения карбида хрома.В этих областях хром способствует образованию карбидов за счет окружающего металла. При более низком содержании хрома границы зерен подвержены коррозии.

Осаждение карбидов можно уменьшить за счет использования марок с более низким содержанием углерода (около 0,03 процента, а не 0,08 процента). Версии аустенитных марок с низким содержанием углерода обозначаются суффиксом L, например 304L или 316L. Другой способ предотвратить сенсибилизацию – это добавить титан и / или ниобий, которые предпочтительно сочетаются с углеродом.

Ферритные нержавеющие стали (серия 400)

Около 20 процентов всех марок нержавеющей стали имеют ферритную микроструктуру, из которых SS430 является наиболее широко используемым. SS409 имеет более низкое содержание хрома и, следовательно, пониженную стойкость к коррозии. SS439 обладает повышенной устойчивостью к коррозии и повышенной устойчивостью к высоким температурам.

Добавки титана и ниобия сочетаются с углеродом и азотом аналогично сверхмягкому. без межстраничных объявлений. углеродистая сталь сверхглубокой вытяжки.Связывание углерода и азота в виде мелкодисперсных осадков приводит к лучшей сварке и деформируемости.

Рис. 2. Хотя эти нержавеющие стали схожи по своей природе, они все же имеют некоторые существенные различия.

В зависимости от выбранного сплава свойства и рабочие характеристики могут быть сопоставимы со свойствами SS304. Поскольку ферритные марки нержавеющей стали не содержат никеля, они, как правило, имеют более низкую стоимость, чем марки серии 300.

Свойства и рабочие характеристики

Ни аустенитные, ни ферритные стали не поддаются термообработке.Все нержавеющие стали серии 200, 300 и 400 подвергаются деформационному упрочнению, становясь прочнее во время штамповки, но аустенитные марки делают это быстрее и в большей степени.

Хотя аустенитные сорта обычно имеют лучшую общую коррозионную стойкость, формуемость и свариваемость, колебания цен на никель вынудили некоторые компании внести изменения в процесс обработки, чтобы приспособить формование ферритных сплавов.

В системах с повышенными температурами, таких как выхлопные системы, которые могут достигать 1650 градусов по Фаренгейту, ферритные сорта обеспечивают лучшую стабильность свойств при растяжении и сопротивление термической усталости.У них меньшее тепловое расширение и более высокая теплопроводность, чем у аустенитных марок.

Ферритные нержавеющие стали становятся хрупкими при понижении температуры. Температура перехода составляет около 32 градусов по Фаренгейту, хотя это зависит от состава сплава. Аустенитные нержавеющие стали не подвержены риску стать хрупкими при низких температурах.

По данным специализированной сталелитейной промышленности Северной Америки, прочность на сдвиг отожженной аустенитной нержавеющей стали составляет от 65 до 70 процентов от ее предела прочности на растяжение; для углеродистой стали это число составляет от 55 до 60 процентов.По этой причине для резки нержавеющих сплавов требуется большее усилие и более тяжелое оборудование, чем для резки углеродистых сталей одинаковой толщины, поэтому секции пресса и штампа должны иметь большую жесткость.

Ферритные нержавеющие стали имеют тенденцию к разрушению после резки примерно на половину их толщины, подобно углеродистым и низколегированным сталям. Аустенитные стали допускают большее проникновение перед разрушением. Большие зазоры из-за плохой настройки или затупившегося инструмента могут привести к большему переворачиванию, что приведет к плохому резанию.Аустенитные сорта упрочняются в большей степени, чем ферритные, поэтому опрокидывающаяся часть режущей кромки имеет более высокую прочность. Отбортовка или иное расширение этой обрезанной кромки с большей вероятностью вызовет растрескивание кромки. Более узкие зазоры ускоряют износ ножей. Рекомендуются боковые зазоры 5 процентов, причем процент увеличивается по мере увеличения толщины листового металла.

Ферритные нержавеющие стали являются магнитными, а аустенитные нержавеющие стали в отожженном состоянии – нет.Однако, когда аустенитные марки нержавеющей стали формуются в конструктивные формы, они претерпевают микроструктурное преобразование в мартенсит так же, как семейство улучшенных высокопрочных сталей с пластичностью, вызванной превращением (TRIP). Когда аустенит превращается в мартенсит, прочность увеличивается, пластичность увеличивается, и структура становится магнитной. Показатель деформационного упрочнения, известный как n-значение, превышает 0,4 у аустенитных марок, что вдвое больше, чем у ферритных марок нержавеющей стали.

Использование компьютерного моделирования для прогнозирования поведения формования и конструкции сопряжено с дополнительными проблемами, поскольку моделей, используемых для низкоуглеродистых сталей, недостаточно. Прочность на растяжение аустенитных нержавеющих сталей сильно зависит от температуры и скорости испытания. Эти марки имеют значение n, которое увеличивается с деформацией, в то время как ферриты серии 400 имеют относительно постоянное значение n.