Сталь 08Х18Н10Т – применение, химический состав, свойства, зарубежные аналоги

Характеристики стали 08Х18Н10Т

Химический состав стали 08Х18Н10Т определяется согласно ГОСТ-5632. Тремя основными элементами данного сплава являются железо, хром и никель, именно их соотношение определяет ключевые характеристики стали 08Х18Н10Т. За счет высокого содержания хрома сталь устойчива к коррозии, никель обеспечивает прочность и работоспособность при высоких температурах. Среди других нержавеющих сталей, 08Х18Н10Т отличается повышенной устойчивостью к межкристаллитной коррозии, что делает возможным ее применение в более агрессивных средах. Сталь почти немагнитна после термической обработки и слабомагнитна в обычном состоянии. Сплав поддается обработке, обладает хорошей свариваемостью.

В чем состоит уникальность нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь была запатентована в Англии в 1913 году. Автором данного изобретения, которое, без преувеличения, стало важнейшим этапом развития не только сталелитейной, но и других отраслей промышленности, является металлург Гарри Бреарли.

Наделить обычные стальные сплавы уникальными характеристиками и получить из них коррозионностойкие стали позволило добавление в их химический состав такого элемента, как хром.

Именно хром, которого в составе нержавеющих стальных сплавов должно быть не менее 10,5%, обеспечивает данным материалам такие характеристики, как:

• исключительно высокая устойчивость к коррозии;
• очень высокая прочность;
• хорошая свариваемость;
• простота обработки методами холодной деформации;
• длительный эксплуатационный срок без потери первоначальных характеристик;
• эстетически привлекательный внешний вид изделий, изготовленных из сплавов данной категории.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Нержавеющие стали в обязательном порядке содержат в своем химическом составе хром и железо. Эти элементы дополняют друг друга, что и обеспечивает данным материалам такие уникальные характеристики. В частности, хром, соединяясь с кислородом, создает на поверхности нержавеющего сплава оксидную пленку, которая и становится надежным препятствием для коррозионных процессов.

Для того чтобы наделить нержавеющую сталь дополнительными характеристиками и значительно улучшить уже имеющиеся свойства, в ее химический состав вводят легирующие добавки – никель, титан, молибден, ниобий, кобальт и др. Такое легирование позволяет создавать различные виды стальных сплавов нержавеющей категории, отличающиеся друг от друга своими характеристиками и, соответственно, назначением.

Мы уже так привыкли к коррозиооностойкой стали, что даже не замечаем, насколько наша жизнь стала комфортнее из-за присутствия в ней нержавейки

Нержавеющая сталь содержит в своем химическом составе углерод, который придает ей высокую твердость и прочность. Следует отметить, что данный химический элемент является обязательным компонентом любого стального сплава и оказывает серьезное влияние на его свойства.

Уникальные характеристики, которыми отличается нержавеющая сталь, позволяют успешно использовать данный металл в самых различных сферах, связанных с эксплуатацией изделий и оборудования в условиях повышенной влажности и постоянного воздействия на них агрессивных сред. Активно используются нержавеющие стали для производства изделий как промышленного, так и бытового назначения. В частности, именно из этого металла чаще всего делают столовые приборы и ножи, изготавливают элементы коммуникаций и ограждающих конструкций, детали оборудования и др.

Основные области применения стали 08Х18Н10Т

Нержавеющие стали широко применяются в областях промышленности, где неизбежен контакт с влагой или агрессивными внешними средами. Там, где изделия из углеродистых сталей быстро выходят из строя или требуют постоянного обновления защитных покрытий, нержавеющие стали демонстрируют высокие показатели долговечности, которые с лихвой перекрывают разницу в стоимости.

Из стали марки 08Х18Н10Т изготавливают сварную арматуру, электроды и свечи зажигания. Ее применяют в производстве нержавеющих труб, запорной арматуры, оборудования для химической промышленности, используемое в щелочных или кислотных средах. Сталь 08Х18Н10Т пригодна для изготовления деталей, работающих при высоких температурах до 800С. К ним относится печная арматура, элементы теплообменников, котлов и т.д. Нержавеющие стали, в частности сталь 08Х18Н10Т, применяются в нефтегазовой промышленности. Из нее делают резервуары для хранения и транспортировки топлива, т.к. этот металл не чувствителен к агрессивной среде.

Хорошо отполированная нержавейка имеет привлекательный внешний вид, из нее делают элементы декора.

Виды поставки

Сталь 08Х18Н10Т поставляется в виде стальных листов разной толщины, ленты, полос и труб, сортового и фасонного проката. Спросом пользуются пруток шлифованный, пруток калиброванный разного сечения, серебрянка, поковки.

Описание

Сталь 08Х18Н10Т применяется: для изготовления тонколистового проката; поковок деталей общего машиностроения; бесшовных труб; деталей химической аппаратуры, работающей в средах повышенной агрессивности (растворах азотной, уксусной кислот, растворах щелочей и солей); теплообменников, муфелей, труб, деталей печной арматуры, электродов искровых зажигательных свечей; присадочной и сварочной проволоки; аппаратов и оборудования пищевой промышленности; товаров народного потребления, деталей автомобилестроения и транспортного машиностроения; соединений оборудования, работающего в радиоактивных средах и контактирующего с агрессивной средой; особотонкостенных холодно- и тепло-деформированных труб, предназначенных для трубопроводов и конструкций различного назначения; в качестве плакирующего слоя при изготовлении горячекатаных двухслойных коррозионностойких листов; кованых и штампованых заготовок деталей нестационарных установок энергомашиностроения; фланцев и колец для энергомашиностроения; холоднокатаного проката и гнутых профилей, предназначенных для изготовления обшивы и каркаса кузовов пассажирских вагонов; бесшовных холоднокатаных, холоднотянутых и теплокатаных труб, предназначенных для трубопроводов и арматуры повышенного качества; биметаллических листов с алюминиевым сплавом АД1; листового проката толщиной от 40 мм до 160 мм применяемого при производстве деталей и конструкций судостроения, работающих в условиях морской воды.

Примечание

Сталь коррозионностойкая и жаростойкая. Стабилизированная хромоникелевая сталь аустенитного класса. Рекомендуемая максимальная температура эксплуатации в течение длительного времени +800 °C. Температура интенсивного окалинообразования в воздушной среде +850 °C.

Расшифровка маркировки и химический состав стали 08Х18Н10Т

• 08 – это число в начале марки указывает на процентное содержание углерода в сотых долях — 0.08%;
• Х18 – содержание хрома 18%;
• Н10 – указывает на 10% никеля в составе;
• Т – титан до 1%.

Помимо элементов, указанных в маркировке, в состав сплава входят добавки и примеси в незначительных количествах. Химический элемент отображается в марке только в том случае, если его концентрация оказывает заметное влияние на свойства стали. Содержание вредных примесей, таких как фосфор и сера, влияет на качество стали, которое также отображается в маркировке специальной литерой.

Если качество стали не указывается в маркировке специальной литерой, значит это сталь обыкновенного качества.

Химический состав в %

Влияние химсостава на свойства стали

Углерод. Образует с железом химическое соединение цементит (Fe3C). Начиная с 1.2% содержания, существенно влияет на свойства стали, повышает прочность, твердость, упругость, но снижает пластичность, ударную вязкость. Повышенное содержание углерода также негативно влияет на обрабатываемость стали, в частности – свариваемость. Компенсировать негативное влияние, как повышенного содержания, так и недостатка углерода в стали, можно с помощью легирующих добавок.

Кремний. Раскисляет сталь, выводит газы (кислород, азот, углекислоту). В незначительных концентрациях не влияет на качество и свойства сплавов.

Марганец. Также является раскислителем, улучшает некоторые характеристики стали, если содержится в сплаве в больших количествах. Не влияет на качество, когда его концентрация незначительна. Особенно полезен тем, что связывает серу в соединение MnS – сульфид марганца, что нейтрализует ее вредное влияние на сплав.

Фосфор. Ухудшает показатели сплава в любом количестве. Из-за вредного воздействия фосфора, при низких температурах сталь становится хрупкой, теряет вязкость, становится хладноломкой.

Сера. Как и фосфор, негативно влияет на качество стали в любых концентрациях. Вызывает красноломкость – потерю вязкости при высоких температурах нагрева. Кроме того, из-за серы сталь становится подверженной усталости, чувствительной к коррозии и теряет общую сопротивляемость.

Хром. Легирующий элемент, одна из самых популярных и доступных легирующих добавок. Стали с содержанием хрома от 8% называются высокохромистыми, это наиболее распространенные в промышленности легированные сплавы. Сталь, легированная хромом, называется хромистой или нержавеющей, а покрытая тонким слоем хрома – хромированной. Хром усиливает полезные свойства стали – твердость, прочность, упругость, почти не сказываясь на пластичности.

Молибден. Легирующий элемент, повышающий целый ряд важных характеристик стали – красностойкость, антикоррозионные свойства, предел прочности на растяжение, упругость.

Никель. Дорогая добавка, увеличивает стоимость производства легированной стали, по возможности заменяется более дешевыми добавками.

Ванадий. Дорогой и редкий раскислитель. Способствует образованию мелкозернистой структуры металла, увеличивает плотность, прочность и твердость.

Титан. Благодаря титану сталь хорошо обрабатывается и приобретает мелкозернистую структуру. Титан также положительно влияет на антикоррозионные свойства, раскисляет и повышает прочность сплава.

Медь. Придает стали прочность и препятствует ржавлению. Стали с высоким содержанием меди востребованы, прежде всего, в строительстве.

Вольфрам. Легирующий карбидообразующий элемент. Повышает красностойкость, твердость, позволяет металлу сохранять мелкозернистую структуру при высоких температурах, предохраняет от отпускной хрупкости. Дорогая и редкая добавка.

Железо. Составляет основу любой стали, до 99% содержания железа можно видеть в углеродистых нелегированных сплавах.

Российская система маркировки сталей

На мировом рынке металлов отсутствует единая система маркировки сталей. Параллельно существуют российская, европейская, американская и японская системы. Отсутствие единого стандарта вносит определенные трудности при международных торговых операциях.

В нашей стране принята буквенно-цифровая система. В ней буквы соответствуют различным элементам, а цифры указывают на содержание соответствующих элементов. В Германии также иногда используется система, сходная по принципу с российской.

Буквенно-цифровая система имеет огромное преимущество по сравнению с другими, так как позволяет не только отличать одну марку стали от другой, но и по набору букв и цифр судить о технологических и конструкционных характеристиках.

В отечественной системе также применяются некоторые специальные обозначения:

• Стали обыкновенного качества обозначаются индексом «Ст», за которым следует номер марки. Перед ним может быть обозначена группа гарантированных свойств (механических, химсостава).
• Конструкционные качественные углеродистые стали обозначаются сотыми долями процентного содержания углерода и маркировкой степени раскисления (например, 08КП).
• Качественные углеродистые инструментальные стали обозначены индексом «У», за которым следует содержание углерода в десятых долях процента (например, У8).
• Быстрорежущие стали обозначают индексом «Р», за которым следует содержание вольфрама в процентах (например, Р18).

Очень информативна маркировка легированных сталей: для обозначения легирующих элементов применяются соответствующие буквы русского алфавита: «Х» — хром, «Н» — никель, «Т» — титан, «М» — молибден, «Ю» — алюминий, «В» — вольфрам и т. д.

При маркировке конструкционных легированных сталей в самом начале указывается содержание углерода в сотых долях процента, а при маркировке инструментальных легированных — в десятых долях процента.

Технические характеристики и свойства стали

В таблицах ниже приведены физические, механические и технологические свойства стали 08Х18Н10Т.

Механические свойства материала

Свойства по стандарту ГОСТ 5582-75

Свойства по стандарту ГОСТ 5949-75

Свойства по стандарту ГОСТ 7350-77

Свойства по стандарту ГОСТ 9940-81

Свойства по стандарту ГОСТ 18907-73

Свойства по стандарту ГОСТ 25054-81

Ударная вязкость стали в состоянии поставки

Механические свойства при испытаниях на длительную прочность

Механические свойства стали при повышенных температурах

Физические свойства

Технологические свойства

Стойкость стали 08Х18Н10Т против щелевой эрозии

Стойкость стали 08Х18Н10Т к сульфидному коррозионному растрескиванию

Что лучше: углеродистая или нержавеющая сталь?

Нержавеющую сталь применяют:

• в энергетике, химической промышленности при работе с агрессивными средами;
• в медицине, авиастроении, где требуется долговечность и повышенная прочность инструментов;
• в строительстве и других сферах, где важную роль играет вид деталей.

Углеродистая сталь необходима там:

• где требуется много прочного материала – например, при строительстве трубопроводов;
• где нет потребности в улучшенных свойствах металла – в частности, в производстве мелких деталей механизмов и инструментов.

Рассмотренные виды стали нельзя ставить в один ряд. Материалы подбирают, отталкиваясь от бюджета проекта и области применения.

Применение стали 08Х18Н10Т с учетом характеристик и свойств

Ниже приводятся таблицы применения стали для различных деталей с указанием температуры рабочей среды и дополнительными указаниями по применению.

Применение стали 08Х18Н10Т для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 08Х18Н10Т для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 08Х18Н10Т для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 08Х18Н10Т для сильфонов (ГОСТ 33260-2015)

Применение стали 08Х18Н10Т для узла затвора арматуры

Применение стали 08Х18Н10Т для прокладок

Максимально допустимые температура применения стали 08Х18Н10Т в средах, содержащих аммиак

Максимально допустимые температура применения стали 08Х18Н10Т в водородосодержащих средах

Применение стали 08Х18Н10Т для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Виды нержавеющей стали и ее классификация

Все многообразие антикоррозийных типов стали разделено на 5 больших групп. Основанием для такого деления служит микроструктура материала. Из них чаще всего встречаются представители 3 следующих групп:

1. Мартенситную сталь отличают по букве «С» в маркировке. Свои свойства она приобретает не только благодаря составу, но и в результате закалки и отпуска. Применима в производстве столовых приборов, режущего инструмента. Слегка намагничивается, имеет повышенную твердость.
2. Ферритный сплав мягче мартенситного. Также наделен магнитными свойствами. В его обозначении присутствует литера «F».
3. Аустенитная сталь, содержащая в своем составе 15-20% Cr и 5-15% Ni не намагничивается, обладает высочайшей стойкостью к коррозии. Обозначается буквой «А». Марки стали из этой группы наиболее распространены в промышленном производстве, а также при изготовлении метизов и крепежных устройств.

В свою очередь аустенитные сплавы делят на 5 классов, дополнительно обозначающихся цифровым значением:

• А1 – наименее стойка к коррозии из-за содержащейся в химическом составе серы. Используется для изготовления деталей к механическим и подвижным узлам.
• А2 – сталь, устойчивая к воздействию влаги, но не годится для работы в средах, содержащих кислоты, щелочи, хлор и соли. Безвредна в экологическом плане, не намагничивается, не подлежит закаливанию. Отлично подходит для изготовления всех видов крепежа, предназначенного к эксплуатации в неагрессивных условиях.
• А3 – по свойствам схожа со сталью класса А2. Однако этот металл лучше сопротивляется коррозии в высокотемпературной среде, благодаря стабилизации сплава ниобием, титаном либо танталом.
• А4 – отличается от стали А2 наличием молибдена в количестве 2-3%. Эта небольшая добавка придает металлу высокую стойкость к кислотам, щелочам, солям. Может работать в условиях низких температур, до -60°С. Крепеж А4 предназначен для строительства мостов, прибрежных сооружений. Его используют в судостроении, на химических и нефтегазовых предприятиях.
• А5 – сталь, стабилизированная титаном, благодаря чему хорошо сопротивляется коррозии при высоких температурах. Остальные технические характеристики аналогичны классу А4.

В разных странах крепеж производится по различным стандартам. В России это ГОСТы, в Германии – DIN, в США – AISI, в Европе – EN и международный ISO. Многие крепежные элементы, изготовленные по стандартам разных государств, считаются аналогами. Однако это не совсем правильно, так как небольшие отличия все-таки существуют, хотя бы из-за несоответствия систем измерения. Поэтому замену крепежа при сборке конструкций, отличающегося от указанного в чертежах, лучше доверить специалистам.

Ближайшие эквиваленты (аналоги) стали 08Х18Н10Т