Нержавеющая сталь стала незаменимым материалом в современной промышленности, но это не один сплав, а скорее разнообразное семейство металлических сплавов. Бесчисленные комбинации различных элементов создают различные типы нержавеющей стали, сегодня мы рассмотрим семейства и марки нержавеющей стали с помощью сравнительных таблиц, чтобы узнать о каждом типе с химическим составом, свойствами и применением.
Семейства нержавеющей стали – распространенные типы и категории нержавеющей стали
1. Аустенитная нержавеющая сталь
Это наиболее распространенное семейство нержавеющей стали, представляющее большую часть производства нержавеющей стали. Их немагнитная природа и гранецентрированная кубическая кристаллическая структура способствуют превосходной формуемости и свариваемости. Высокое содержание хрома и никеля придает им превосходную коррозионную стойкость. Распространенными примерами являются марки 304 (18% хрома, 8% никеля) и 316 (с добавлением молибдена для повышения хлоридной стойкости в морской и химической среде).
2. Ферритная нержавеющая сталь
Эти магнитные нержавеющие стали с объемно-центрированной кубической кристаллической структурой являются вторым по распространенности типом. Содержащие 10.5-30% хрома и минимальное или отсутствующее содержание никеля, они являются более экономичным вариантом, чем аустенитные марки. Однако эта экономическая эффективность достигается за счет несколько сниженной коррозионной стойкости, формуемости и свариваемости. Типичными примерами являются марки 430 (16-18% хрома для умеренной коррозионной стойкости) и 446 (23-27% хрома для высокотемпературных применений).
3. Мартенситная нержавеющая сталь.
Эта наименее распространенная категория нержавеющей стали является магнитной и обладает объемно-центрированной тетрагональной кристаллической структурой. Их состав из 11.5-18% хрома и до 1.2% углерода позволяет проводить закалку посредством термической обработки, что приводит к высокой прочности, твердости и износостойкости. Хотя их коррозионная стойкость, как правило, ниже, чем у ферритных или аустенитных марок, они превосходны в приложениях, требующих высокой прочности на разрыв и ударопрочности. Иногда для повышения коррозионной стойкости используется защитное полимерное покрытие. Распространенные марки включают 410 (умеренная коррозионная стойкость) и 420 (более высокое содержание углерода для повышенной твердости и износостойкости, часто используется в столовых приборах).
4. Дуплексная (ферритно-аустенитная) нержавеющая сталь
Соответствуя своему названию, дуплексные нержавеющие стали обладают смешанной микроструктурой аустенита и феррита, наследуя выгодные свойства от обоих семейств. Эта гибридная структура обеспечивает превосходную коррозионную стойкость (особенно против хлоридной питтинговой коррозии) и более высокую прочность на разрыв по сравнению со стандартными аустенитными марками. Эти качества делают их хорошо подходящими для сложных применений в нефтегазовой промышленности, таких как трубопроводы и сосуды под давлением. Распространенные марки включают 2205 (подходит для суровых условий) и 2507 («супердуплексная» марка с еще более высокой коррозионной стойкостью и прочностью).
5. Дисперсионно-твердеющая (PH) нержавеющая сталь
Эта категория предлагает уникальное сочетание высокой прочности и коррозионной стойкости. Эти сплавы можно упрочнять посредством термической обработки, достигая прочности в несколько раз большей, чем у стандартных аустенитных нержавеющих сталей. Их коррозионная стойкость сопоставима с аустенитными марками из-за высокого содержания хрома и никеля. Такое сочетание свойств делает их ценными в таких требовательных отраслях, как аэрокосмическая, ядерная и нефтегазовая. Распространенными примерами являются 17-4PH и 15-5PH (оба с 17% хрома и 4% никеля, но 15-5PH обеспечивает улучшенную свариваемость и стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением из-за более низкого содержания углерода).
Стандарты обозначения нержавеющей стали
1. SAE/AISI (Общество инженеров-автомобилестроителей/Американский институт чугуна и стали)
SAE/AISI использует трехзначную систему, которая является одной из наиболее широко признанных. Например, 304 является наиболее распространенной маркой, в то время как 316 обеспечивает лучшую коррозионную стойкость. Первая цифра указывает семейство (2xx для аустенитной хромоникелевой марганцевой стали, 3xx для аустенитной хромоникелевой стали, 4xx для ферритной и мартенситной).
2. ASTM/UNS (Американское общество по испытаниям и материалам/Единая система нумерации)
Стандарт ASTM/UNS использует букву, за которой следуют пять цифр. Буква «S» обозначает нержавеющую сталь, за которой следует цифра, которая часто соответствует классу SAE. Например, S30400 соответствует классу 304, а S31600 соответствует классу 316.
3. EN (Европейский стандарт) использует как числовые, так и наименованные обозначения.
Числовая система начинается с 1.4xxx, где xxx относится к составу сплава. Система наименований использует буквы и цифры для обозначения состава, например X5CrNi18-10 для марки 304, где X5 указывает на 0.05% углерода, а CrNi18-10 показывает 18% хрома и 10% никеля.
4. DIN (немецкий стандарт)
DIN исторически использовал систему, похожую на систему наименований EN, например X5CrNi18-10 для марки 304. Многие стандарты DIN были заменены стандартами EN, но соглашение об наименованиях по-прежнему широко используется.
5. BS (Британские стандарты)
Стандарт BS использует комбинацию цифр и букв, например 304S15, где 304 соответствует базовому классу, а S15 указывает на конкретные вариации. Эта система постепенно заменяется стандартами EN, но остается в использовании для определенных применений.
6. JIS (Японские промышленные стандарты)
В стандарте JIS используется префикс SUS (Steel Use Stainless — нержавеющая сталь), за которым следует номер марки, например, SUS 304 или SUS 316. Дополнительные суффиксы могут указывать на особые свойства или методы обработки, например, SUS 304-CSP для холоднотянутой проволоки.
7. GB (китайский стандарт)
GB следует системе, похожей на международные стандарты, но со своими собственными обозначениями. Например, 0Cr18Ni9 соответствует марке 304, где цифры указывают на содержание хрома (18%) и никеля (9%).
8. ISO (Международная организация по стандартизации)
ISO предоставляет международные стандарты, которые часто соответствуют другим основным системам. Они используют как обозначения химического состава, так и названия сталей, помогая гармонизировать различные национальные стандарты. Например, ISO 683-13 охватывает нержавеющую сталь общего назначения.
Таблица семейства нержавеющей стали
| Семейные | Магнитный отклик | Скорость упрочнения | Устойчивость к коррозии | Закаливаемый | тягучесть | Устойчивость к высоким температурам | Низкотемпературная стойкость | свариваемость | Пользы |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| аустенитный | Нет | Очень высоко | Высокий | Холодная работа | Очень высоко | Очень высоко | Очень высоко | Очень высоко | Еда, Здравоохранение, Уличные павильоны |
| Дуплекс | Да | Средний | Очень высоко | Закалка и отпуск | Средний | Низкий | Средний | Высокий | Теплообменники, морская нефть и газ, химические заводы |
| Ферритный | Да | Средний | Средний | Закалка и отпуск | Средний | Высокий | Низкий | Низкий | Кухонная утварь, Автомобильная промышленность |
| мартенситные | Да | Средний | Средний | Закалка и отпуск | Низкий | Низкий | Низкий | Низкий | Лезвия для ножей, хирургические инструменты, бритвенные лезвия |
| Осадочное твердение | Да | Средний | Средний | Возраст Хардена | Средний | Низкий | Низкий | Высокий | Контейнеры для ядерных отходов, турбинные лопатки, аэрокосмическая промышленность |
Таблица химического состава марок нержавеющей стали
| AISI / SAE | С, ≤ | Мн, ≤ | Р, ≤ | С, ≤ | Си, ≤ | Cr | Ni | Mo | Н, ≤ | Другие, ≤ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| аустенитный | ||||||||||
| 302 | 0.15 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 0.75 | 17.0-19.0 | 8.0-10.0 | – | 0.10 | – |
| 303 | 0.15 | 2.00 | 0.2 | ≥0.15 | 1.00 | 17.0-19.0 | 8.0-10.0 | – | – | – |
| 304 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 18.0-20.0 | 8.0-11.0 | – | – | – |
| 304L | 0.03 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 18.0-20.0 | 8.0-11.0 | – | – | – |
| 308 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 19.0-21.0 | 10.0-12.0 | – | – | – |
| 310 | 0.25 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.5 | 24.0-26.0 | 19.0-22.0 | – | – | – |
| 316 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.00-3.00 | – | – |
| 316L | 0.03 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | 10.0-14.0 | 2.00-3.00 | – | – |
| 317 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 18.0-20.0 | 11.0-15.0 | 3.0-4.0 | 0.10 | – |
| 321 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 17.0-19.0 | 9.0-12.0 | – | 0.10 | ≥Ti5×(C+N), ≤0.70 |
| 347 | 0.08 | 2.00 | 0.045 | 0.03 | 1.00 | 17.0-19.0 | 9.0-12.0 | – | – | ≥Cb 10×C, ≤1.00 |
| 904L | 0.02 | 2.00 | 0.045 | 0.035 | 1.00 | 19.0-23.0 | 23.0-28.0 | 4.00-5.00 | 0.1 | Cu 1.00-2.00 |
| Ферритный | ||||||||||
| 409 | 0.03 | 1.00 | 0.040 | 0.015 | 1.00 | 10.50-12.50 | – | 6×(С+N) до 0.65 | – | |
| 430 | 0.12 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | – | – | – | |
| 430F | 0.12 | 1.25 | 0.06 | ≥0.15 | 1.00 | 16.0-18.0 | – | – | – | |
| 444 | 0.025 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 17.5-19.5 | 1.00 | 1.75-2.50 | 0.035 | Ti+Cb 0.20+4×(C+N)-0.80 |
| мартенситные | ||||||||||
| 410 | 0.08-0.15 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 11.5-13.5 | – | – | – | |
| 416 | 0.15 | 1.25 | 0.06 | ≥0.15 | 1.00 | 12.0-14.0 | – | – | – | |
| 420 | ≥0.15 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 12.0-14.0 | – | – | – | |
| 431 | 0.2 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 15.0-17.0 | 1.25-2.50 | – | – | |
| 440A | 0.60-0.75 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | – | ≤0.75 | – | |
| 440B | 0.75-0.95 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | – | ≤0.75 | – | |
| 440C | 0.95-1.20 | 1.00 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 16.0-18.0 | – | ≤0.75 | – | |
| Дуплекс | ||||||||||
| 2205 | 0.03 | 2.00 | 0.03 | 0.02 | 1.00 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 3.0-3.5 | 0.14-0.20 | – |
| 2304 | 0.03 | 2.5 | 0.04 | 0.03 | 1.00 | 21.5-24.5 | 3.0-5.5 | 0.05-0.60 | 0.05-0.60 | – |
| PH | ||||||||||
| 15-5 PH | 0.07 | 1 | 0.04 | 0.03 | 1 | 14.0-15.5 | 3.5-5.5 | – | – | 2.5-4.5 Cu; 0.15-0.45 Нб |
| 17-4 PH | 0.07 | 1 | 0.04 | 0.03 | 1 | 15.5-17.5 | 3.0-5.0 | – | – | 3.0-5.0 Cu; 0.15-0.45 Нб |
Таблица свойств марок нержавеющей стали
| Класс | Предел прочности на разрыв | Максимальная температура | Температура плавления | Сопротивление |
|---|---|---|---|---|
| 301 | 515 МПа (75 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 871 ° C (1600 ° F) | 1399-1421 ° C (2550-2590 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 302 | 585 МПа (85 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 870 ° С (1,679 ° F) | 1400-1420 ° С (2550-2590 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 303 | 690 МПа (100 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 760 ° C (1,400 ° F) | 1400-1420 ° С (2550-2590 ° F) | Более низкая коррозионная стойкость |
| 304 | 621 МПа (90 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 870 ° C (1,679 ° F) | 1399-1454 ° C (2,550-2,650 ° F) | Хорошая общая стойкость к коррозии |
| 309 | 620 МПа (89 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 1000 ° C (1,832 ° F) | 1400-1455 ° C (2550-2651 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 316 | 579 МПа (84 тыс.фунтов/кв.дюйм) | ~800 °C (1,472 °F) | 1371-1399 ° C (2500-2550 ° F) | Отличная устойчивость к хлоридам |
| 317 | 585 МПа (85 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 816 ° С (1,500 ° F) | 1370-1400 ° C (2500-2550 ° F) | Хорошая устойчивость к хлоридам |
| 321 | 620 МПа (90 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 816 ° С (1,500 ° F) | 1400-1425 ° C (2,550-2,600 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 347 | 690 МПа (101 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 816 ° С (1,500 ° F) | 1400-1425 ° C (2,550-2,600 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 405 | 585 МПа (85 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1480-1530 ° C (2,700-2,790 ° F) | Хорошая стойкость к кислотной коррозии |
| 408 | 505 МПа (73 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1400-1455 ° C (2,550-2,650 ° F) | Устойчив к большинству окисляющих кислот и соляному туману |
| 409 | 448 МПа (65 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1425-1510 ° C (2,597-2,750 ° F) | Хорошая коррозионная стойкость |
| 420 | 760-1702 МПа (110-247 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 427 ° С (800 ° F) | 1455-1510 ° C (2,651-2,750 ° F) | Достаточно устойчив к коррозии |
| 430 | 450 МПа (65 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1425-1510 ° C (2,597-2750 ° F) | Хорошая устойчивость к азотной кислоте |
| 434 | 540 МПа (78 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1426-1510 ° C (2,600-2750 ° F) | Превосходная стойкость к точечной коррозии |
| 436 | 459 МПа (67 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 815 ° С (1,499 ° F) | 1425-1510 ° C (2,600-2,750 ° F) | Отличная стойкость к коррозии лимонной и азотной кислотой |
| 442 | 515-550 МПа (77-80 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 925-980 ° C (1,700-1,800 ° F) | 1065-1120 ° C (1,950-2,050 ° F) | Хорошая коррозионная стойкость |
| 444 | 415 МПа (60 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 950 ° С (1,752 ° F) | 1405-1495 ° C (2,561-2,723 ° F) | Хорошая стойкость к окислению |
| 410 | 500-1400 МПа (73-203 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 650 ° С (1,202 ° F) | 1482-1532 ° C (2,700-2,790 ° F) | Хорошая коррозионная стойкость к воздействию воздуха, воды и некоторых химикатов |
| 410S | 444 МПа (64 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 705 ° С (1,300 ° F) | 1482-1532 ° C (2,700-2,790 ° F) | Хорошая стойкость к окислению |
| 416 | 517 МПа (75 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 760 ° С (1,400 ° F) | 1480-1530 ° C (2,696-2,786 ° F) | Плохая устойчивость к хлоридам |
| 420 | 586 МПа (85 тыс.фунтов/кв.дюйм) отожженный 1,586 МПа (230 тыс.фунтов/кв.дюйм) закаленный |
650 ° С (1,202 ° F) | 1454-1510 ° C (2,649-2,750 ° F) | Устойчив к воздействию слабых кислот, щелочей и воды |
| 440 | 758 МПа (110 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 760 ° С (1,400 ° F) | 1483 ° C (2,700 ° F) | Ограниченная коррозионная стойкость |
| 2205 | 620 МПа (90 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 300 ° С (572 ° F) | 1385-1443 ° C (2,525-2,630 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 2304 | >600 МПа (>87 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 570 ° С (1,058 ° F) | 900-1150 ° C (1,650-2,100 ° F) | Устойчивость к коррозионному растрескиванию |
| 2507 | 800 МПа (116 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 300 ° С (572 ° F) | 1350 ° C (2,460 ° F) | Отличная стойкость к хлоридной коррозии |
| 17-4 | 1103 МПа (160 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 316 ° С (600 ° F) | 1404-1440 ° C (2,560-2,625 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
| 15-5 | 1380 МПа (200 тыс.фунтов/кв.дюйм) | 316 ° С (600 ° F) | 1404-1440 ° C (2,560-2,625 ° F) | Отличная устойчивость к коррозии |
Статьи по Теме:
Типы, применение, материалы и размеры шайб | Шайбы USS и SAE
Что такое нержавеющая сталь 304 | Сравнение нержавеющей стали — марка 304 против марок 316, 303, 201, 310, 409 и других
Типы материалов пружин (свойства, марки, применение) и лучший выбор для вашего проекта
Nitronic 60: состав, свойства (твердость и истирание), обрабатываемость, эквивалент, Nitronic 60 против 316/304
Сталь 80CrV2 и сталь 1095: различия в составе, свойствах, использовании, цене и многом другом
Что такое нержавеющая сталь 18/10: состав, свойства и отличия от 18/0, 18/8, 304 и 316