Все что вы хотели узнать о стали 12Х18Н10Т (ответ специалиста)

Сталь 12х18н10Т способна сопротивляться агрессивным средам. Это качество позволяет ее использовать для изготовления изделий, применяемых в условиях разбавленных кислот, щелочей и солей. Например, это могут быть емкости для химикатов и эксплуатируемые под давлением системы.

Какие еще есть свойства у этого материала и где его используют, рассказывается далее по тексту.

Содержание
  1. Основные характеристики
  2. Химический состав
  3. Массовая доля элементов
  4. При нормальной температуре
  5. Ударная вязкость
  6. Чувствительность к охрупчиванию
  7. Жаростойкость стали
  8. Удельное электросопротивление
  9. Коэффициент теплопроводности
  10. Коэффициент линейного расширения
  11. Модуль нормальной упругости
  12. Модуль упругости при сдвиге
  13. Максимальная температура применения для среды содержащей аммиак
  14. Максимальная температура применения для среды содержащей водород
  15. Стойкость к щелевой эрозии
  16. Стойкость к ударной эрозии
  17. Стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию
  18. Физические свойства
  19. Технологические свойства
  20. Сварка и свариваемость
  21. Термообработка
  22. Формы поставки материала
  23. Ближайшие эквиваленты отечественные и импортные аналоги
  24. Для узла затвора арматуры
  25. Для винтовых цилиндрических пружин
  26. Применение для прокладок
  27. Применение для изготовления шпинделей и штоков
  28. Применение для сильфонов
  29. Применение для деталей атомных станций

Основные характеристики

Сталь 12х18н10т – нержавеющая сталь, допусается применение при очень низких температурах (криогенная). Содержание углерода высокое, не поддается действию магнитов. Относится к титаносодержащим аустенитам, модифицированным сплавам железа.

Модификация материала – 12х18н9тл, легированная сталь. Жаростойкая нержавейка со специфическими качествами.

Характеристики стали включают в себя несколько основных показателей. Надо отметить, значения могут значительно отличаться в зависимости от условий, при которых делались замеры. Рассмотрим некоторые значения:

  • плотность при 20оС – 7900 кг/см3, значение определяет вес нержавеющей стали 12х18н10т;
  • теплопроводность меняется от 15 до 26 Вт/(м*К);
  • удельное электрическое сопротивление изменяется в пределах от 725 до 1115*109 Ом*м;
  • удельная теплоемкость стали может иметь значения от 462 до 596 Дж/(кг*К);

Присутствие хрома и никеля делает уникальными характеристики стали 12х18н10т. Особые свойства получают благодаря закалке при температуре 1100 градусов.

Важной особенностью является допустимость разных методов сварки. Достаточно соблюдать общие правила при проведении сварочных работ.

Желательная температура применения конструкций из стали не должна превышать 650 градусов Цельсия. За этим пороговым значением свойства металла будут значительно ухудшаться.

Встречаются нагартованные заготовки. Эти изделия подверглись деформации при пониженной температуре, не достигающей точки плавления. Такая обработка снижает пластичность, но при этом повышается прочность.

Аналог aisi можно встретить среди продукции многих стран. Aisi это группа стандартов, разработанных Американским институтом стали сплавов. Возможны варианты маркировки, соответствующие стандартам, принятым в стране производителе. 12х18н10т соответствует aisi в своей группе.

Марочник сталей поможет разобраться в нюансах маркировок. Существуют различные издания.

Химический состав

Stal nerzh 1

Для нержавейки 12х18н10т расшифровка марки расскажет, что входит в химический состав сплава.

Расшифровка стали по добавкам – «двенадцать» это 0.12% C, «х18» включение 18% Cr, «н10» соответствует 10% Ni, минимум Ti это буква «т».

При добавлении в сплав алюминия, Ti и Si проявляются характеристики ферритного материала.

Полезная статья: Конфигурация аргона

Массовая доля элементов

Основа материала стали 12х18н10т:

доля С в описываемом сплаве составляет 0.12%. Для сравнения марка стали 18х содержит до 0.21% углерода;

хром присутствует как часть, равная 17-19%;

концентрация никеля варьируется в пределах 9-11%;

в состав сплава также входит незначительное количество титана. Процент содержания титана равен 0.8;

присадка менее 0.8% кремния повышает плотность нержавеющей стали и избавляет от газов. При этом, однако, снижается пластичность.

Совершенного идеального состава не бывает. Всегда присутствуют примеси вредных и не очень элементов. Содержание сторонних примесей регулируется ГОСТ. Часть фосфора не должна превышать 0.035%, и доля серы не выше 0.02%.

Механические свойства

Марка стали 12х18н10т изменяет характеристики при добавке разных присадок. В целом к механическим свойствам относится группа показателей.

В условиях низких температур происходит снижение качественных показателей.

При нормальной температуре

В отсутствие нагрева, при средней температуре 20 оС сталь 12х18н9т демонстрирует параметры:

  • предел текучести, σ0,2 – 225-315 МПа;
  • временное сопротивление разрыву, σв – 550-650 МПа;
  • относительное удлинение при разрыве, δ5, – 46-74 %;
  • относительное сужение, ψ – 66-80%;
  • ударная вязкость, KCU – 215-372 Дж/см2.

При повышенных температурах

При нагреве до 500 градусов и выше значения, характеризующие металл существенно снижаются. Измерены опытные данные:

  • предел текучести, σ0,2 – 135-205 МПа;
  • временное сопротивление разрыву, σв – 390-440 МПа;
  • относительное удлинение при разрыве, δ5, – 30-42 %;
  • относительное сужение, ψ – 60-70%;
  • ударная вязкость, KCU – 196-353 Дж/см2.

Ударная вязкость

Характеристика, представляющая из себя оценку способности стали сопротивляться ударным нагрузкам. Энергия удара поглощается и приводит к деформации металла. Так как это значение определяется через площадь сечения заготовки, то для различных форм испытуемых объектов оно может отличаться.

Для стальной полосы 8х40 при температуре 20 оС ударная вязкость марки стали 12х18н10т будет равна 286 Дж/см2. При охлаждении до -40 оС и до -75 оС вязкость изменяется до 303 Дж/см2 и 319 Дж/см2 соответственно.

Полезная статья: Виды сварочных аппаратов по металлу

Чувствительность к охрупчиванию

Охрупчивание – изменение структуры металла при нагреве. Это могут быть сварочные работы или термообработка. Нередко детали долгое время работают перегретыми, что сказывается на их состоянии. Некоторые легирующие элементы, такие как хром, могут изменять склонность к охрупчиванию.

Сталь 12х18н10т показывает следующие значения восприимчивости к охрупчиванию, замеренные в течение 5000 часов нагрева:

  • при 600 оС ударная вязкость снижается до 186-206 Дж/см2;
  • нагрев до 650 оС приводит к дальнейшему снижению вязкости до 176-196 Дж/см2.

Жаростойкость стали

Способность противостоять коррозионному разрушению в агрессивных средах при нагревании выше 550 оС – это называется жаростойкостью.

В зависимости от того, как сильно нагрет воздух, стойкость делится на группы. В группах жаростойкость оценивается баллами:

  • нагрев до 650 оС – 2-3 балла;
  • нагрев до 750 оС – 4-5 баллов.

Механические свойства на длительную прочность

Способность металла сопротивляться длительным нагрузкам – еще один важный показатель при эксплуатации. Чтобы узнать это значение, проводится тест на длительную прочность. Необходимо отметить, что результаты, полученные при разном нагреве, различаются. Нержавеющая сталь марки 12х18н10т при тестировании показала свойства:

  • тестирование при 600 оС. Предел ползучести 74 Мпа. Предел длительной прочности 147 Мпа;
  • нагрев до 650 оС. Предел ползучести 29-39 Мпа. Предел длительной прочности 78-98 Мпа.

Испытания проводились в течение 10000 часов.

Удельное электросопротивление

Применение нержавейки в электрических цепях и приборах делает необходимым знание показателя электрического сопротивления. То есть способности металла сопротивляться прохождению электрического тока.

Ожидаемо, эта величина тоже зависит от температуры линейной функцией. Она изменяется от 725*10-9 Ом*м при обычной температуре до 1115*10-9 Ом*м при 750 оС. Высокое электрическое сопротивление делает ее малопригодной для использования в электрических соединениях. Но ее можно встретить в разного рода защитных элементах, например, оплетка для кабелей.

Плотность нержавейки

У нержавеющей стали вариации плотности определяются количеством и типом легирующих добавок. Выделяется диапазон в пределах 7700-7900 кг/м3.

Удельная теплоемкость

Отношение теплоемкости к массе показывает разные значения при изменении температуры при которой проводится замер:

  • при температуре не выше 100 оС удельная теплоемкость равна 462 Дж/кг*К;
  • теплоемкость при нагреве до 300 оС уже равна 517 Дж/кг*К;
  • ну и почти на крайних пределах нагрева получаем 575 Дж/кг*К для удельной теплоемкости.

Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность – физическая величина, описывающая насколько хорошо материалы проводят тепло. Эта характеристика меняется в процессе нагрева. И описывает, какой поток тепла изменяет температуру тела на 1К за одну секунду.

Для стали 12х18 коэффициент плавно меняется, начиная с λ = 15 Вт/м*К при 20 оС, до λ = 26 Вт/м*К при 800 оС.

Коэффициент линейного расширения

При изменении температуры размеры металла линейно изменяются. Знак показывает, происходит расширение или сжатие. При нагреве сталь расширяется, коэффициент положительный. При охлаждении – сжимается, коэффициент отрицательный.

Расширение стали описывается следующим рядом значений коэффициента линейного расширения α*10-6:

  • при нагреве от 20 до 100 градусов значение α равно 16.6*10-6К-1;
  • нагрев от 20 до 400 градусов увеличивает α до 17.5 *10-6К-1;
  • при нагреве до 900 градусов максимальное α, значением 19.3*10-6К-1;

Модуль нормальной упругости

Способ, которым получен металл, влияет на его ответ при приложении к нему силы. Физические величины, описывающие упругую деформацию, обобщают с помощью модуля нормальной упругости.

Показатели модуля нормальной упругости Е:

  • при 20 оС Е равен 198 ГПа;
  • при 300 оС Е меняется до 181 ГПа;
  • при нагреве до 700 оС удается снизить показатель до минимального значение 147 ГПа.

Модуль упругости при сдвиге

Параметр, характеризующий величину деформации металла при сдвиге. В диапазоне изменения температур от 20 до 800 градусов Цельсия его значение уменьшается с 77 ГПа до 49 ГПа. Из промежуточных значений 67 ГПа при 300 градусах, и 59 ГПа при 500 градусах.

Максимальная температура применения для среды содержащей аммиак

Нагрев, при котором допускается применение марки 12х18н10т определяется приложенным давлением. При давлении до 5 МПа максимум температуры равен 540 оС.

Максимальная температура применения для среды содержащей водород

В случае контакта стали 12х18н10т с водородсодержащей средой, допускается разогрев до 510 оС. Парциальное давление водорода при этом не должно превышать 40 МПа.

Стойкость к щелевой эрозии

Щелевая коррозия – процесс местного разрушения металла при непосредственной близости двух поверхностей. Это разновидность электрохимической коррозии.

Демонстрируя высокую коррозионную стойкость в растворах кислот, нержавеющие стали тем не менее подвержены эрозии в щелях. Морская вода и воздух моря являются мощным разрушающим металл фактором.

Щелевая коррозия проходит несколько этапов сложных химических реакций. В последние годы проводится много исследований по этой теме. Сталь 12х18н10т демонстрирует очень хорошую стойкость к соляной эрозии. Едва заметные повреждения отмечаются только после трех месяцев пребывания в агрессивной среде.

Стойкость к ударной эрозии

Повреждения при ударной эрозии возникают при постоянном контакте поверхности металла со струями быстро текущих жидкостей. Защитная пленка смывается с поверхности, что приводит к изменению электрохимического потенциала.

Существуют некие условные оценки стойкости к ударной эрозии. Для сталей марки 12х18н10т балл стойкости признан равным 5. Для сравнения у чугуна этот балл равен 7, а у твердых сплавов – 1.

Стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию

Непосредственный контакт стали с сероводородом увеличивает темп коррозии в десятки раз. Этот химический процесс называют «сульфидным растрескиванием». Также можно услышать другое его название «сероводородное растрескивание».

Суть процесса сводится к ускорению реакции ионизации железа, что в свою очередь запускает анодный процесс коррозии.

Большое влияние для скорости сульфидного растрескивания имеет процент содержания углерода. С увеличением его содержания подверженность сталей коррозий возрастает.

Увеличение неметаллических примесей делает свой вклад в разрушение металлов.

Низкоуглеродистые сверхпрочные стали наилучшие в плане сопротивления сульфидному растрескиванию.

Полезная статья: Накс реестр аттестованных специалистов

Физические свойства

Физические параметры определяют, как материал будет использоваться. Нержавеющая сталь высокой плотности обеспечит значительную прочность деталей.

Температура плавления больше, чем тысяча градусов, делает невозможным плавку в необорудованной мастерской.

Сильное сопротивление коррозии позволяет пользоваться изделиями из нержавейки, не задумываясь о том, что они станут ржаветь и разрушаться.

Слабая подверженность намагничиванию дает возможность изготавливать коробки компасов, корпуса машин и морских судов, другие полезные вещи.

Хорошая теплопроводность будет кстати при эксплуатации в условиях высоких температур.

Технологические свойства

Удельный вес нержавеющей стали 7920 кг/м3. Термообработка – закаливание при 1100 оС, с водой.

Удельный вес является производной от состава и способа термического воздействия.

Сварка и свариваемость

Stal nerzh 3

Сталь 12х18н10т допускает спайку всеми доступными средствами. Ручная дуговая, электрошлаковая сварка или контактно точечная. Термообработка укрепит сварные швы.

Полезная статья: Сварка нержавейки полуавтоматом в среде аргона

Термообработка

Stal nerzh 2

Термообработка улучшает качества материала. Тип обработки выбирается под конкретные поставленные задачи. Закалка, отжиг или ступенчатая обработка. Ковка осуществляется в диапазоне температур от 850 оС до 1200 оС.

Формы поставки материала

Потребительские поставки включают сортовой прокат ГОСТ 5949, листы ГОСТ 7350, поковки ГОСТ 25054, трубы ГОСТ 9940 или ГОСТ 9941. Рабочие температуры материалов могут быть разными. С высокими эксплуатационными температурами предназначены для сварных узлов.

Типы сортового проката представлены большим ассортиментом. Как пример, нержавеющий круг. Это пруток круглого сечения. Такой прокат много где применяется. Круг 12х18н10т бывает горячекатанный и калиброванный. Зарубежный аналог – aisi 321.

Ближайшие эквиваленты отечественные и импортные аналоги

Сталь 12х18н10т, расшифровка состава которой может быть записана по разному, соответственно зарубежным стандартам. Некоторые примеры аналогов, существующих в разных странах:

  • США (AISI, SAE, ASTM) – AISI 321, AISI 321H, S32100, S32109;
  • Япония – SUS321;
  • Испания UNI – F.3523, X6CrNiTi18-10.

Есть еще более 10 стандартов маркировки. И российские замены: 10Х14Г14Н4Т, Х14Г14Н3Т. Эквивалентность замены, однако, ни в коем случае не гарантируется, но требует тщательного предварительного изучения.

Область применения

В хозяйстве находится множество вариантов применения нержавейки. Немного основных путей использования:

  • в пищевой промышленности. Здесь есть масса строгих условий, которые приходится учитывать;
  • химическая отрасль. Изготавливаются разные сосуды для содержания активных химикатов;
  • в машиностроении. Здесь широкий ассортимент конструкций с использованием нержавейки;
  • в энергетическом секторе. Тут кстати будет металл, способный долго выдерживать высокие температуры;
  • изготовление теплообменного оборудования, например отопительных батарей;
  • ну и конечно же нержавеющие трубы, в которых перекачиваются жидкости под давлением;
  • низкие магнитные свойства – следствие присутствия титана в составе.

Для узла затвора арматуры

Stal nerzh 4

Эксплуатируется при разогреве от 100 до 300 оС. Сталь 12х18н10т ГОСТ 5632, твердость 155-170 НВ.

Полезная статья: Для чего выполняется разделка кромок при сварке

Для винтовых цилиндрических пружин

Проволока эксплуатируется от -253 до 400 оС. Работа в клапанах, в качестве слабомагнитных пружин.

Применение для прокладок

Из массивных листов, подвергнутых термообработке. Сталь 12х18н10т, накал до 600 оС. Сопротивляется агрессивным средам.

Для крепежных деталей арматуры, корпусов, крышек, фланцев и мембран ГОСТ 33260

Под крепежом подразумевается шпилька, болт или винт. Шпильки и винты работают при -196 оС — 600 оС.

Применение для изготовления шпинделей и штоков

Для заготовок идет сортовой прокат ГОСТ 5949, от -270 градусов номинальная температура. По целевому назначению завод заказчик подбирает прокат с необходимым диапазоном тепловых нагрузок. До 350 оС при работе в агрессивных средах. И жаростойкий при работе в нормальной среде.

Применение для сильфонов

Это будет лист, лента или труба. Листы и лента выдержат рабочее давление до 25 МПа. Трубу стоит выбрать при давлении до 3 Мпа. В основном данные изделия работают при низких или очень низких температурах.

Применение для деталей атомных станций

Хромоникелевые стали помогают гарантировать надежную работу трубопроводов радиоактивных контуров АЭС. Они нетребовательны к процессу сварки, стойки к коррозии. Поставляемый металл проходит закалку при температурах выше 1000 градусов. 12х18н10т содержит повышенный процент углерода, потому применяется для менее ответственных частей АЭС.

Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Mrmetall.ru
Добавить комментарий

× Заказ техкарт
Adblock
detector