Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Таблицы
Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.
Марка № 6-42 ГОСТ 5632-2014, класс аустенитных сталей. Стандарт нормирует только химический состав; механические свойства задаются стандартами на конкретный вид проката (таблица 4).
К навигации по таблицам
По таблице 2 ГОСТ 5632-2014. Отклонения относятся к контрольному анализу готового проката. Для элементов, ограниченных только верхним пределом, учитывается положительное отклонение.
AISI 304 (1.4301) в таблицу не включена: титана в ней нет, поэтому аналогом 12Х18Н10Т она не является. Подробный разбор точности аналогов приведён в разделе 4 статьи.
ГОСТ 7350-77 действует до 31 декабря 2026 года; с 1 января 2027 года его заменяет ГОСТ 7350-2026. Для поковок удлинение и сужение нормируются в зависимости от сечения; твёрдость поковок — не более 179 HB. Для листа 321 по ASTM A240 твёрдость — не более 217 HB. Для EN 10088-2 и ASTM A240 обозначения соответствуют Rm, Rp0,2 и A.
Фактические значения по результатам испытаний разных плавок (диапазоны), «Марочник сталей и сплавов». Это не гарантированные минимумы: для расчёта конструкций используют нормативные значения из стандартов на продукцию и нормы расчёта на прочность.
Рост ударной вязкости при понижении температуры характерен для аустенитных сталей: вязко-хрупкого перехода у них нет.
Плотность — 7920 кг/м³. E — модуль упругости; α — средний коэффициент линейного расширения в интервале от 20 °C до t; λ — теплопроводность; c — средняя удельная теплоёмкость в интервале от 20 °C до t; ρэл — удельное электрическое сопротивление. Источник — «Марочник сталей и сплавов».
В серосодержащих газовых средах при высоких температурах сталь неустойчива (ГОСТ 5632-2014, приложение А).
Оценки обобщены по ГОСТ 5632-2014, публикациям Nickel Institute и справочникам Outokumpu. Условная граница стойкости — скорость коррозии не более 0,1 мм/год. Для конкретной среды с примесями выбор подтверждают изокоррозионными диаграммами или испытаниями.
Упрочнить сталь термической обработкой нельзя: закалка её разупрочняет. Повысить прочность можно только холодной деформацией (наклёпом).
Типы электродов — по ГОСТ 10052-75, сварочная проволока — по ГОСТ 2246-70. Окончательный выбор делают по технологической документации и паспортам сварочных материалов.
По данным технической документации Sandvik Coromant для аустенитных сталей группы ISO M. Частота рассчитана по формуле n = 1000·vc/(π·D). Стартовое значение уточняют по жёсткости системы, вылету инструмента и подаче СОЖ.
Составы отечественных марок — по ГОСТ 5632-2014, марок AISI — по ASTM A240/A240M-20a.
Расчёт при плотности 7920 кг/м³ по номинальным размерам, без учёта предельных отклонений и скруглений кромок.
Масса 1 м² равна 7,92 кг на каждый миллиметр толщины. Фактическая масса отличается на величину допусков по толщине.
Расчёт по формуле m = π·(D − s)·s·ρ при плотности 7920 кг/м³, без учёта допусков на диаметр и толщину стенки.
Марка 12Х18Н10Т и её химический состав установлены ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки». Межгосударственный стандарт действует в Российской Федерации с 1 января 2015 года, заменил ГОСТ 5632-72 и дополнен изменением № 1. В общей нумерации стандарта сталь проходит под номером 6-42 и относится к шестому классу — аустенитным сталям. В классификации по назначению её основное свойство — коррозионная стойкость, дополнительные — жаростойкость и жаропрочность.
Важная особенность, которую часто упускают при составлении технической документации: ГОСТ 5632-2014 нормирует только химический состав. Механические свойства, состояние поставки, режим термообработки, методы контроля и объём испытаний определяет стандарт на конкретный вид продукции. Поэтому в чертеже или спецификации правильно указывать не только марку, но и документ на прокат, например «Круг 40-В ГОСТ 2590-2006 / 12Х18Н10Т ГОСТ 5949-2018».
Методы испытаний на стойкость против межкристаллитной коррозии (МКК) установлены ГОСТ 6032-2017, который модифицирован по отношению к ISO 3651-1 и ISO 3651-2. Для хромоникелевых сталей аустенитного класса чаще всего применяют метод АМУ: образцы выдерживают в кипящем растворе сульфата меди и серной кислоты в контакте с медной стружкой, затем изгибают и осматривают поверхность на наличие трещин. Кроме АМУ стандарт предусматривает методы АМУФ, АМ, ВУ и ДУ. Метод и необходимость провоцирующего нагрева указывают в стандарте на продукцию или в конструкторской документации.
В зарубежной практике используют ASTM A262 с методиками от A до F. Для стабилизированных титаном и ниобием сталей стандарт требует перед испытанием провоцирующего нагрева, обычно 1 час при 675 °C. Методика E (раствор Штрауса с медью и последующий загиб) по смыслу наиболее близка к отечественному методу АМУ.
Перед ссылкой на стандарт в проектной документации проверьте его статус и действующую редакцию в Федеральном информационном фонде стандартов. В старых чертежах состав может быть указан по ГОСТ 5632-72: при переиздании документации ссылку обновляют.
Обозначение построено по правилам, изложенным в пункте 4.1 ГОСТ 5632-2014. Цифры перед буквами показывают содержание углерода в сотых долях процента: среднее, если задан диапазон, или максимальное, если нижний предел не установлен. Цифры после буквы — среднее содержание соответствующего легирующего элемента в целых процентах. Элементы, присутствующие в малых количествах, обозначают только буквой, без цифры.
По структуре это аустенитная хромоникелевая сталь, стабилизированная титаном. Устаревшее обозначение — Х18Н10Т, оно до сих пор встречается в справочниках и чертежах середины прошлого века. После аустенизации структура представляет собой аустенит с равномерно распределёнными дисперсными карбонитридами титана.
В приложении А ГОСТ 5632-2014 сталь указана для изготовления сварной аппаратуры в различных отраслях. В группе жаростойких сталей для неё приведены трубы, печная арматура, теплообменники, муфели, реторты и выхлопные коллекторы с длительной работой до 800 °C. В группе жаропрочных сталей обозначен уровень 600 °C при весьма длительном ресурсе. Сводка температурных границ приведена в таблице 8.
Нормы химического состава приведены в таблице 1. Каждый элемент в них выполняет конкретную задачу, и понимание этих задач помогает правильно читать сертификаты и выбирать замену.
Нижний предел титана не фиксирован, а зависит от фактического углерода в плавке: Ti не менее 5·C. Верхний предел — 0,80 %. Это правило стоит проверять в каждом сертификате, потому что именно оно гарантирует стабилизацию.
Пример 1. В сертификате C = 0,06 %. Минимальный титан: 5 × 0,06 = 0,30 %. При Ti = 0,45 % плавка соответствует норме (0,30 ≤ 0,45 ≤ 0,80).
Пример 2. В сертификате C = 0,10 %, Ti = 0,42 %. Минимальный титан: 5 × 0,10 = 0,50 %. Фактическое значение ниже требуемого — по составу плавка марке 12Х18Н10Т не соответствует.
Пример 3. При предельном углероде C = 0,12 % титан должен быть не менее 0,60 % и не более 0,80 %.
Часть титана в стали связывается не с углеродом, а с азотом в нитриды TiN. Поэтому в американском стандарте ASTM A240 для марки 321 нижний предел титана рассчитывается от суммы углерода и азота: Ti не менее 5·(C+N). Отечественная норма формально мягче, но на практике металлурги выдерживают титан с запасом.
Медь в стали не нормируется, но по согласованию с потребителем ограничивается значением 0,40 %. Остаточный молибден допускается до 0,50 %, а в металле для авиационной техники — до 0,30 %. Содержание фосфора для атомного энергомашиностроения ограничено 0,035 %.
При проверочном анализе готовой продукции результаты могут немного отличаться от плавочного анализа из-за ликвации и методической погрешности. Допускаемые отклонения установлены таблицей 2 ГОСТ 5632-2014 и приведены в таблице 2. Например, при контроле хрома результат 16,85 % не является браком: нижний предел 17,0 % с учётом отклонения 0,20 % даёт 16,80 %.
Зарубежными аналогами 12Х18Н10Т принято называть AISI 321 (UNS S32100) по ASTM A240, 1.4541 (X6CrNiTi18-10) по EN 10088, SUS321 по JIS G4303 и 06Cr18Ni11Ti по GB/T 20878-2007. Все они — хромоникелевые аустенитные стали с титановой стабилизацией. Однако полной идентичности нет, и для ответственных изделий это принципиально. Сравнение составов приведено в таблице 3.
Во всех перечисленных зарубежных стандартах углерод ограничен 0,08 %, а в 12Х18Н10Т допускается до 0,12 %. Плавка с углеродом 0,09–0,12 % полностью соответствует отечественной марке, но не проходит ни по ASTM A240, ни по EN 10088. Если же фактический углерод не превышает 0,08 %, а остальные элементы укладываются в обе нормы, одна и та же плавка может удовлетворять обоим стандартам одновременно. Совпадение в этом случае — свойство конкретной плавки, а не равенство стандартов.
С формальной точки зрения к AISI 321 и 1.4541 ближе всего отечественная 08Х18Н10Т: углерод до 0,08 % и титан до 0,70 % совпадают с зарубежными нормами.
Марка 321H (UNS S32109) — вариант 321 с повышенным углеродом 0,04–0,10 % для работы при высоких температурах. Её не следует рассматривать как прямую замену 12Х18Н10Т без анализа условий эксплуатации.
AISI 304 (1.4301) аналогом 12Х18Н10Т не является: титана в ней нет, поэтому в сварных узлах, работающих при нагреве, её поведение по отношению к МКК иное. Ближайшая к 304 отечественная марка — 08Х18Н10.
Гарантированные механические свойства зависят от вида проката и приведены в таблице 4. Для сортовой металлопродукции после аустенизации по ГОСТ 5949-2018 минимумы составляют: временное сопротивление 510 МПа, предел текучести 196 МПа, относительное удлинение 40 %, сужение 55 %. У толстого листа по ГОСТ 7350-77 минимальный предел текучести выше — 235 МПа, у холоднодеформированных труб выше временное сопротивление — 549 МПа.
Сочетание сравнительно невысокого предела текучести с очень большим удлинением типично для аустенитных сталей. Отношение σ0,2/σв составляет примерно 0,4, тогда как у конструкционных углеродистых сталей оно обычно выше. Это означает большой запас пластичности до разрушения и хорошую деформируемость, но и заметную склонность к упрочнению при холодной обработке.
Для поковок по ГОСТ 25054-81 твёрдость ограничена значением 179 HB, для листа 321 по ASTM A240 — 217 HB. Повысить твёрдость термообработкой нельзя: закалка разупрочняет аустенитную сталь. Единственный путь упрочнения — холодная пластическая деформация, поэтому нагартованные лента, проволока и калиброванные прутки заметно твёрже и прочнее отожжённого металла.
С ростом температуры прочность плавно снижается (таблица 5). При 600 °C временное сопротивление составляет примерно 340–410 МПа против 550–650 МПа при комнатной температуре; предел текучести снижается слабее. Пластичность при этом остаётся высокой — удлинение 28–38 %. Именно такое поведение позволяет применять сталь в теплообменниках и трубопроводах до 600 °C.
При длительной выдержке в интервале 600–650 °C в стали выделяются карбиды и частицы σ-фазы, из-за чего ударная вязкость снижается. По данным «Марочника сталей и сплавов», после 5000 часов при 600 °C ударная вязкость KCU уменьшается примерно на 25–32 % от исходного уровня, после такой же выдержки при 650 °C — на 28–36 %. Это учитывают при оценке остаточного ресурса оборудования.
В отличие от углеродистых и низколегированных сталей, 12Х18Н10Т не имеет порога хладноломкости. Ударная вязкость при понижении температуры не падает, а растёт: 286 Дж/см² при +20 °C, 303 Дж/см² при −40 °C и 319 Дж/см² при −75 °C (таблица 6). При охлаждении до температуры жидкого азота прочность хромоникелевых аустенитных сталей заметно возрастает, а пластичность остаётся высокой. Поэтому сталь применяют в оборудовании для сжиженных газов вплоть до −196 °C. Для расчёта криогенных конструкций используют нормативные значения из стандартов на продукцию и норм расчёта на прочность.
Предел выносливости при симметричном цикле составляет 279 МПа на базе 10⁷ циклов, что следует учитывать при расчёте деталей, работающих под переменной нагрузкой.
Плотность стали 12Х18Н10Т — 7920 кг/м³, это значение используется во всех расчётах массы в этой статье. Температурные зависимости модуля упругости, коэффициента линейного расширения, теплопроводности, теплоёмкости и электросопротивления приведены в таблице 7.
Коэффициент линейного расширения аустенитной стали заметно больше, чем у углеродистой. Австралийская ассоциация производителей нержавеющей стали (ASSDA) приводит для аустенитных марок около 17 мкм/(м·°C) против 12 мкм/(м·°C) у углеродистой стали. Разница проявляется в трубопроводах, теплообменниках и узлах, где нержавеющие детали соединены с углеродистыми.
Пример. Прямой участок трубопровода длиной 6 м нагревается от 20 до 300 °C. Средний коэффициент расширения в интервале 20–300 °C по таблице 7 — 17,2·10⁻⁶ 1/К.
Удлинение: ΔL = α·L·Δt = 17,2·10⁻⁶ × 6000 мм × 280 К ≈ 28,9 мм.
Для углеродистой стали с коэффициентом 12·10⁻⁶ 1/К: ΔL ≈ 20,2 мм.
Разница почти 9 мм на одном участке. Её компенсируют отводами, линзовыми или сильфонными компенсаторами и подвижными опорами.
Теплопроводность при комнатной температуре — около 15 Вт/(м·К), примерно втрое ниже, чем у углеродистой стали. На практике это означает:
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C — около 0,73 мкОм·м и растёт с температурой. Высокое сопротивление учитывают в контактной сварке и при индукционном нагреве.
В аустенизированном состоянии сталь 12Х18Н10Т немагнитна: аустенит парамагнитен, и магнит её практически не притягивает. Для сравнения ASSDA приводит относительную магнитную проницаемость углеродистой стали — не менее 200, а для высоколегированных аустенитных сталей, у которых при деформации не образуется мартенсит, — как правило, ниже 1,02. Тем не менее притяжение к магниту у изделий из 12Х18Н10Т встречается часто, и это не признак подделки. Основных причин несколько.
Аустенит хромоникелевых сталей с 8–11 % никеля метастабилен. При холодной деформации — гибке, вытяжке, волочении, накатке, даже при интенсивной обработке поверхности — часть аустенита превращается в ферромагнитный мартенсит деформации (α′). Этот эффект подробно изучен для стали AISI 321 в рецензируемых исследованиях: доля мартенсита растёт со степенью деформации и зависит от её скорости. Поэтому днища, отбортовки, проволока и калиброванные прутки часто магнитятся, а исходный лист — нет. Чем ближе содержание никеля к нижнему пределу, тем сильнее выражен эффект.
Металл шва аустенитных сталей специально получают с небольшим содержанием δ-феррита, обычно 2–8 %, потому что он предотвращает образование горячих трещин. Феррит ферромагнитен, поэтому шов слабо притягивает магнит даже тогда, когда основной металл его не притягивает.
ASSDA обращает внимание ещё на один случай: при неправильной термообработке или сварке с большим тепловложением по границам зёрен выделяются карбиды хрома, а вокруг них может образоваться магнитный мартенсит. Чем сильнее сенсибилизация, тем заметнее магнитный отклик. Такой металл одновременно теряет стойкость к межкристаллитной коррозии, поэтому появление магнитности в зоне термического влияния — повод проверить режимы сварки.
Мартенсит деформации устраняется аустенизацией при 1020–1100 °C с быстрым охлаждением: структура возвращается к однофазному аустениту. Если к изделию предъявляются строгие требования по отсутствию магнитности, выбирают стабильные аустенитные марки с повышенным никелем; в ГОСТ 5632-2014 как немагнитная указана сталь 08Х10Н20Т2.
Вывод для входного контроля: магнит позволяет отличить аустенитную сталь от ферритной (12Х17, AISI 430) или мартенситной (20Х13), и то лишь на отожжённом металле. Определить им марку 12Х18Н10Т и отличить её от 08Х18Н10 или AISI 304 невозможно.
Коррозионная стойкость стали обеспечивается пассивной плёнкой оксидов хрома, которая самопроизвольно восстанавливается в присутствии кислорода. Поэтому сталь хорошо работает в атмосфере, пресной воде, окислительных кислотах и щелочах, но уязвима там, где пассивная плёнка разрушается, — в хлоридах и восстановительных кислотах. Обобщённая оценка по средам приведена в таблице 9.
При нагреве аустенитной стали в интервале примерно 450–850 °C углерод диффундирует к границам зёрен и образует карбиды хрома Cr₂₃C₆. Приграничные зоны обедняются хромом ниже уровня, необходимого для пассивности, и в агрессивной среде металл разрушается по границам зёрен. Внешне изделие может выглядеть целым, но теряет прочность и пластичность. Такое состояние называют сенсибилизацией, а типичные источники нагрева — сварка, горячая гибка и эксплуатация при повышенных температурах.
Титан обладает большим сродством к углероду, чем хром, и связывает его в карбиды TiC ещё при выплавке и термообработке. Хром остаётся в твёрдом растворе, и сенсибилизация не развивается. Именно поэтому 12Х18Н10Т традиционно применяют для сварной аппаратуры без последующей термообработки.
Стабилизированные стали имеют собственный слабый участок — узкую полосу основного металла непосредственно у линии сплавления. При сварке этот участок нагревается почти до температуры плавления, карбиды титана растворяются, а при повторном нагреве в интервале 450–850 °C, например при наложении последующих проходов или эксплуатации, вместо TiC выпадают карбиды хрома. Возникает узкая зона МКК, известная как ножевая коррозия. ГОСТ 5632-2014 отмечает, что сопротивление МКК у 08Х18Н10Т выше, чем у 12Х18Н10Т, за счёт меньшего содержания углерода. Для особо агрессивных сред после сварки предпочтительны 08Х18Н10Т, 03Х18Н11 или 04Х18Н10.
Стойкость к питтингу оценивают индексом PRE (pitting resistance equivalent):
PRE = Cr + 3,3·Mo + 16·N.
Для 12Х18Н10Т молибдена и азота практически нет, поэтому PRE ≈ Cr ≈ 17–19; справочник Outokumpu даёт для 1.4541 значение 17.
Для 10Х17Н13М2Т (Cr 16–18 %, Mo 2–3 %): PRE ≈ 16 + 3,3·2 ≈ 23 … 18 + 3,3·3 ≈ 28.
Критическая температура питтинга стали 1.4541 в 1-молярном растворе NaCl (метод ASTM G150) по данным Outokumpu ниже 10 °C, как и у 1.4301, тогда как у молибденсодержащей 1.4404 она около 20 °C. Практический вывод: в морской воде, рассолах, хлорсодержащих моющих растворах и в щелях конструкции 12Х18Н10Т применяют с осторожностью, а для таких условий выбирают стали с молибденом. При одновременном действии хлоридов, растягивающих напряжений и повышенной температуры аустенитные стали склонны к коррозионному растрескиванию под напряжением; в этом случае рассматривают дуплексные стали или высоконикелевые сплавы.
По данным Nickel Institute, стали типа 321 стойки в азотной кислоте концентрацией примерно до 60 % вплоть до температуры кипения при атмосферном давлении. Для горячей концентрированной азотной кислоты ГОСТ 5632-2014 рекомендует специальные марки — 03Х18Н11, 04Х18Н10, 08Х18Н12Б. Смеси азотной и плавиковой кислот активно растворяют окалину и металл, поэтому их применяют для травления нержавеющих сталей. В смесях азотной кислоты с соляной хлорид-ион вызывает питтинг и высокую скорость коррозии, и нержавеющие стали для них не рекомендуются. В серной кислоте сталь пригодна лишь при низких концентрациях и комнатной температуре, а в соляной кислоте нестойка. Кипящие растворы фосфорной и серной кислот, а также кипящая 10-процентная уксусная кислота требуют стали 10Х17Н13М2Т.
Для оценки пригодности обычно используют шкалу скорости коррозии: до 0,1 мм/год — стойкий материал, 0,1–1 мм/год — пониженно стойкий, свыше 1 мм/год — нестойкий. Для сред с примесями, особенно хлоридами, окончательное решение принимают по изокоррозионным диаграммам справочников или по результатам испытаний.
Понятия «пищевая сталь» в стандартах на марки нет: ГОСТ 5632-2014 не делит марки на пищевые и непищевые. При этом сам стандарт указывает стали 08Х18Г8Н2Т и 08Х22Н6Т как заменители 12Х18Н10Т для сварной аппаратуры в химической, пищевой и других отраслях, то есть применение 12Х18Н10Т в пищевом оборудовании предполагается. Сталь широко используется для емкостей, трубопроводов, теплообменников и аппаратов пищевой и перерабатывающей промышленности, а также для бытового пивоваренного и дистилляционного оборудования.
Требования безопасности предъявляются не к марке металла, а к готовому изделию. Их подтверждают в рамках технических регламентов Евразийского экономического союза для продукции, контактирующей с пищевыми продуктами, в том числе ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки» и ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».
На реальную стойкость изделия в пищевой среде влияют не столько доли процента в составе, сколько качество изготовления:
Производители металла отмечают, что частицы карбонитридов титана затрудняют получение зеркальной полировки, поэтому для декоративно полируемых поверхностей чаще выбирают нестабилизированные марки типа 08Х18Н10 и AISI 304. Для сварной технологической аппаратуры, наоборот, стабилизация титаном — преимущество.
Термообработка аустенитной стали решает иные задачи, чем у углеродистых и легированных конструкционных сталей. Полиморфного превращения при нагреве и охлаждении у 12Х18Н10Т нет, поэтому закалка на мартенсит невозможна. Для сравнения с углеродистыми сталями фазовые превращения удобно посмотреть в тренажёре «Диаграмма железо–углерод». Режимы обработки 12Х18Н10Т сведены в таблицу 10.
Основная операция — нагрев до 1020–1100 °C для сортового проката по ГОСТ 5949-2018 (для листа и поковок интервалы немного различаются) с последующим быстрым охлаждением. При нагреве растворяются карбиды хрома и снимается наклёп, при охлаждении металл быстро проходит опасный интервал 850–450 °C, и карбиды не успевают выделиться. ГОСТ 5949-2018 для сортовой металлопродукции допускает охлаждение на воздухе, в масле или воде; на практике массивные сечения охлаждают в воде, тонкие — на воздухе. Результат — однородный аустенит, минимальная твёрдость, максимальная пластичность и коррозионная стойкость, отсутствие магнитности.
Термин «закалка» здесь условный: сталь после неё не упрочняется, а разупрочняется. Производитель стали 321 Carpenter Technology прямо указывает, что эту сталь можно упрочнить только холодной деформацией.
Стабилизирующий отжиг проводят при температурах около 850–900 °C. Его цель — перевести углерод из карбидов хрома в карбиды титана и тем самым снизить склонность к МКК у изделий, которые будут работать в интервале сенсибилизации или получили такой нагрев при изготовлении. Перегрев выше примерно 950 °C нежелателен: карбиды титана начинают растворяться, и эффект стабилизации ослабевает.
Отпуск в интервале 450–850 °C, привычный для углеродистых сталей, для аустенитных опасен сенсибилизацией. Низкотемпературный нагрев ниже этого интервала снижает остаточные напряжения лишь частично. Полностью напряжения снимаются аустенизацией или стабилизирующим отжигом, но их применимость к готовому сварному изделию ограничена короблением и окалинообразованием.
Ковку начинают при 1200 °C и заканчивают не ниже 850 °C; поковки сечением до 350 мм охлаждают на воздухе.
Чего следует избегать: медленного охлаждения и длительных выдержек в интервале 450–850 °C; длительной эксплуатации при 600–650 °C без учёта снижения ударной вязкости; попыток повысить твёрдость «закалкой».
Сталь хорошо сваривается всеми основными способами: ручной дуговой, аргонодуговой неплавящимся электродом, полуавтоматической в защитных газах, плазменной, лазерной, контактной и электрошлаковой сваркой. По «Марочнику сталей и сплавов» свариваемость оценивается как хорошая, без ограничений: подогрев и обязательная последующая термообработка не требуются.
Сварочные материалы для типовых задач приведены в таблице 11. Когда от шва требуется стойкость к МКК, используют электроды ЦЛ-11 и проволоку со стабилизацией ниобием (по AWS — E347 и ER347). Для оборудования, работающего в агрессивных средах до 350 °C, применяют электроды ЭА-400/10У с наплавленным металлом, содержащим молибден. Электроды ОЗЛ-8 подходят для конструкций, от которых стойкость к МКК не требуется. Для аргонодуговой сварки применяют проволоку Св-04Х19Н9, Св-06Х19Н9Т, Св-07Х18Н9ТЮ и Св-07Х19Н10Б по ГОСТ 2246-70.
Разнородные соединения 12Х18Н10Т с углеродистыми и низколегированными сталями, например с 09Г2С, выполняют присадкой с повышенным содержанием хрома и никеля — Св-07Х25Н13 или ER309L. Это позволяет получить в шве аустенитно-ферритную структуру без мартенсита несмотря на перемешивание с углеродистым металлом. Состав шва прогнозируют по диаграмме Шеффлера или WRC-1992.
После сварки удаляют шлак, брызги и окалину абразивом, не содержащим железа, или щётками из нержавеющей стали. Цвета побежалости снимают травильными пастами или растворами на основе азотной и плавиковой кислот, затем изделие тщательно промывают. Пассивацию выполняют по ASTM A380 или ASTM A967. Цель — восстановить сплошной хромоксидный слой на всей поверхности, включая зону шва.
Почему ржавеет шов на нержавейке — проверочный список:
По «Марочнику сталей и сплавов» в аустенизированном состоянии (HB 169, σв = 610 МПа) коэффициент относительной обрабатываемости по отношению к стали 45 составляет 0,85 для твердосплавного инструмента и 0,35 для быстрорежущего. Практически это означает, что при работе быстрорежущим инструментом скорость резания приходится снижать примерно втрое по сравнению с конструкционной углеродистой сталью.
Для материалов группы ISO M Sandvik Coromant рекомендует:
Общие требования: острая кромка с положительной геометрией, твёрдые сплавы с покрытием для группы M, жёсткое закрепление, эмульсия повышенной концентрации. Для резьбонарезания метчиками применяют специальные масла.
Ориентировочные режимы сверления твердосплавными свёрлами приведены в таблице 12.
Пример. Сверло Ø10 мм, выбранная скорость vc = 60 м/мин (середина диапазона 30–90 м/мин), подача f = 0,15 мм/об.
Частота вращения: n = 1000·vc / (π·D) = 1000 × 60 / (3,1416 × 10) ≈ 1910 мин⁻¹.
Минутная подача: vf = f·n = 0,15 × 1910 ≈ 286 мм/мин.
При сверлении нельзя останавливать подачу, пока сверло находится в отверстии: вращение без резания наклёпывает дно, и следующий участок сверлится с трудом. Для быстрорежущих свёрл обычно используют угол при вершине 135–140° и заметно меньшие скорости. Подобрать режимы точения, фрезерования и сверления для разных групп материалов можно в тренажёре режимов резания.
Благодаря удлинению не менее 38–40 % сталь хорошо переносит холодную деформацию: гибку, отбортовку, профилирование, вытяжку и ротационную вытяжку. Производители близкой стали 1.4541 указывают её пригодность ко всем этим операциям. При этом нужно учитывать особенности аустенита.
Для сильфонов и изделий особо глубокой вытяжки ГОСТ 5632-2014 рекомендует специальные низкоуглеродистые модификации этой стали с более высокой способностью к деформации. Горячую деформацию ведут в интервале 1200–850 °C.
Сочетание коррозионной стойкости, стабильности структуры при сварке, жаростойкости и вязкости при низких температурах делает 12Х18Н10Т одной из самых распространённых нержавеющих сталей в машиностроении.
Близкие по составу марки различаются тремя параметрами: содержанием углерода, наличием стабилизации титаном и легированием молибденом. Эти три признака и определяют выбор; сводное сравнение — в таблице 13, общий обзор марок — в статье о марках нержавеющей стали.
Возможности методов контроля сильно различаются (таблица 14), и ни один экспресс-метод не даёт полной картины.
Типичные ошибки приёмки: проверка марки только магнитом; приёмка AISI 201 как 304 или 12Х18Н10Т; путаница с 08Х18Н10, в которой нет титана; отсутствие проверки углерода при требовании 321 или 1.4541; отсутствие испытаний на МКК для сварной аппаратуры.
Сталь 12Х18Н10Т поставляется в виде круга, квадрата, шестигранника и полосы (ГОСТ 5949-2018 и стандарты на сортамент), толстого и тонкого листа, холоднокатаной ленты, проволоки, бесшовных и сварных труб, поковок. Теоретическая масса рассчитывается по номинальным размерам при плотности 7920 кг/м³; готовые значения приведены в таблицах 15, 16 и 17.
Круг: m = 0,006220·d², кг/м (d — диаметр, мм).
Квадрат: m = 0,00792·a², кг/м (a — сторона, мм).
Шестигранник: m = 0,006859·S², кг/м (S — размер под ключ, мм).
Лист: m = 7,92·t, кг/м² (t — толщина, мм).
Труба: m = 0,02488·(D − s)·s, кг/м (D — наружный диаметр, s — стенка, мм).
Пример 1. Круг Ø20 мм длиной 6 м: 0,006220 × 20² × 6 = 2,488 × 6 ≈ 14,93 кг.
Пример 2. Лист 2 × 1250 × 2500 мм: площадь 3,125 м², масса 7,92 × 2 × 3,125 = 49,5 кг.
Пример 3. Труба 57 × 3 мм длиной 6 м: 0,02488 × (57 − 3) × 3 × 6 ≈ 24,2 кг.
Фактическая масса партии отличается от теоретической на величину предельных отклонений по размерам, установленных стандартами на сортамент. Для точных расчётов используют фактические размеры или массу, указанную в сопроводительных документах.
12 — углерода не более 0,12 %, Х18 — хрома около 18 % (17–19 %), Н10 — никеля около 10 % (9–11 %), Т — титан от пятикратного содержания углерода до 0,80 %. Сталь аустенитная, стабилизированная титаном, состав установлен ГОСТ 5632-2014.
Нет, это близкие аналоги. У AISI 321 углерод ограничен 0,08 %, у 12Х18Н10Т — 0,12 %; различаются также пределы по никелю, титану и сере. Формально ближе всего к 321 отечественная 08Х18Н10Т. Замену подтверждают по фактическому составу плавки из сертификата.
Только там, где нет риска межкристаллитной коррозии: для несварных изделий или сварных изделий, не работающих в агрессивных средах и при нагреве. В AISI 304 нет титана, поэтому её сварные соединения при нагреве в интервале 450–850 °C склонны к МКК. Для сварной аппаратуры в качестве замены рассматривают 08Х18Н10Т, AISI 321 или низкоуглеродистую 304L.
В аустенизированном состоянии сталь немагнитна. Притяжение к магниту появляется после холодной деформации, когда часть аустенита превращается в мартенсит деформации, а также в сварных швах, где специально содержится 2–8 % δ-феррита. Это нормальное явление и не признак подделки. Немагнитность восстанавливается аустенизацией при 1020–1100 °C с быстрым охлаждением.
Сталь широко применяется в пищевом оборудовании, а ГОСТ 5632-2014 предусматривает её использование для сварной аппаратуры пищевой отрасли. Требования безопасности при этом предъявляются к готовому изделию и подтверждаются по техническим регламентам ЕАЭС. На стойкость изделия сильно влияют качество обработки швов, шероховатость поверхности и режим мойки.
В сварных аппаратах под давлением — от −196 до +600 °C. В агрессивных жидких средах — до 350 °C. Как жаростойкий материал на воздухе — до 800 °C при ресурсе до 10 000 часов; с 850 °C начинается интенсивное окалинообразование.
Нет. Закалка аустенитной стали — это аустенизация, которая растворяет карбиды и разупрочняет металл. Твёрдость и прочность повышаются только холодной деформацией: волочением, прокаткой, накаткой.
Когда нужна стойкость шва к межкристаллитной коррозии, применяют ЦЛ-11 (по AWS близок E347). Для оборудования, работающего в агрессивных средах до 350 °C, — ЭА-400/10У. Если стойкость к МКК не требуется, подходят ОЗЛ-8. Для аргонодуговой сварки используют проволоку Св-04Х19Н9, Св-06Х19Н9Т, Св-07Х18Н9ТЮ или Св-07Х19Н10Б.
Чаще всего из-за неудалённых цветов побежалости, отсутствия защиты корня, частиц железа от щёток и дисков, которыми обрабатывали углеродистую сталь, или неподходящей присадки. Реже причина — МКК в зоне термического влияния или хлориды в щелях. После сварки швы травят и пассивируют.
Ограниченно. Индекс PRE стали около 17, критическая температура питтинга в растворе NaCl ниже 10 °C, поэтому в морской воде и рассолах возможны питтинговая и щелевая коррозия. Для таких условий выбирают стали с молибденом, например 10Х17Н13М2Т или AISI 316L.
7920 кг/м³ (7,92 г/см³). Масса листа толщиной 1 мм — 7,92 кг/м², масса 1 м круга диаметром 20 мм — 2,49 кг.
Содержанием углерода: не более 0,12 % против не более 0,08 %, а также верхним пределом титана (0,80 % против 0,70 %). У 08Х18Н10Т выше стойкость к межкристаллитной коррозии, поэтому её выбирают для особо агрессивных сред и когда изделие принимается по EN или ASTM.
Магнит здесь не поможет: обе стали аустенитные. Используют капельный экспресс-тест на никель — в хромомарганцевой AISI 201 его значительно меньше — или портативный рентгенофлуоресцентный анализатор, который покажет содержание никеля, марганца и титана.
Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Приведённые данные обобщены по нормативным документам, справочной литературе и технической документации производителей и не заменяют действующие стандарты, конструкторскую и технологическую документацию. Перед применением значений в расчётах, при выборе материала, назначении режимов сварки, термической и механической обработки сверяйтесь с актуальными редакциями стандартов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.
ООО «Иннер Инжиниринг»