Нержавеющая сталь AISI 430: состав, свойства, аналоги и применение

Нержавеющая сталь AISI 430: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Что такое AISI 430

AISI 430 — хромистая нержавеющая сталь ферритного класса с 16–18 % хрома, практически без никеля. В стандарте ASTM A240 она обозначается Type 430 (UNS S43000), в Европе ей соответствует сталь 1.4016 (X6Cr17) по EN 10088, в Японии — SUS430, в Китае — 10Cr17. Ближайшая отечественная марка — 12Х17 по ГОСТ 5632-2014 (таблица 1).

По данным Международного форума нержавеющих сталей (ISSF), сталь типа 430 — самая массовая ферритная нержавеющая сталь. Её применяют там, где нужны коррозионная стойкость в мягких условиях, магнитность и хорошая теплопроводность: в бытовой технике, посуде, кухонном оборудовании, отделке помещений, автомобильном декоре.

Главное отличие от распространённой AISI 304 — структура. У 304 она аустенитная, у 430 — ферритная. От этого зависят магнитность, коэффициент расширения, свариваемость, пластичность и поведение при морозе.

Химический состав AISI 430

По ASTM A240 сталь 430 содержит не более 0,12 % углерода, по 1,00 % кремния и марганца, 16,0–18,0 % хрома и не более 0,75 % никеля (таблица 2). Европейская 1.4016 по EN 10088-2 строже по углероду (не более 0,08 %) и сере для листа (не более 0,015 %).

Хром — единственный основной легирующий элемент. Он образует на поверхности пассивную плёнку, от которой зависит коррозионная стойкость. Молибдена, никеля и стабилизирующих добавок (титана, ниобия) в стандартной 430 нет; они есть в родственных марках 434, 439, 441 и 444.

Аналоги AISI 430: 12Х17, 1.4016, SUS430

Ближайший отечественный аналог — сталь 12Х17 по ГОСТ 5632-2014. Хром и предел углерода у неё такие же, как у 430 по ASTM, но марганец и кремний ограничены 0,80 %, сера — 0,025 %, фосфор — 0,035 %. Поэтому плавка 430 с марганцем 0,9 % формально не соответствует 12Х17, и соответствие нужно подтверждать сертификатом на плавку, а не таблицей аналогов.

В справочниках и на сайтах встречаются ошибочные «аналоги» 430: 08Х13 (другое содержание хрома, 12–14 %), 08Х17Т (стабилизирована титаном) и несуществующая в ГОСТ 5632-2014 марка 08Х17.

Европейская 1.4016 из-за предела углерода 0,08 % по составу ближе к низкоуглеродистому варианту 430. Это важно для сварки: чем ниже углерод, тем меньше мартенсита образуется у шва.

Механические свойства AISI 430

По ASTM A240 минимальные свойства листа из 430 в отожжённом состоянии: временное сопротивление 450 МПа, предел текучести 205 МПа, удлинение 22 %, твёрдость не более 183 HBW (89 HRBW). Требования EN 10088-2 к стали 1.4016 зависят от вида проката (таблица 3).

По сравнению с 304 предел текучести у 430 такой же или выше, а удлинение почти вдвое ниже. Ферритная сталь меньше упрочняется при деформации и меньше пружинит, но хуже переносит растяжную формовку.

Сталь 430 не упрочняется закалкой. Нагрев выше примерно 900 °C приводит не к упрочнению, а к росту зерна и охрупчиванию. Повысить прочность можно только холодной деформацией.

Минимальный предел текучести стали 1.4016 по EN 10088-2 снижается с 220 МПа при 100 °C до 190 МПа при 400 °C (таблица 4).

Физические свойства и плотность AISI 430

Плотность 430 — 7,70 г/см³, то есть на 2,5 % меньше, чем у 304 (7,90 г/см³). Это важно при расчёте массы: калькулятор с плотностью 304 завышает массу проката из 430.

Ещё два свойства отличают ферритные стали от аустенитных (таблица 5):

• Коэффициент линейного расширения в интервале 20–200 °C — 10,0·10⁻⁶ 1/К против 16,5·10⁻⁶ у 304. Детали из 430 меньше коробятся при нагреве, а в сочетании с углеродистой сталью возникают меньшие термические напряжения.
• Теплопроводность 25 Вт/(м·К) против 15 у 304. Тепло распределяется равномернее, что полезно для варочных поверхностей и дна посуды.

Магнитится ли AISI 430

Да, сталь 430 магнитится сильно и в любом состоянии: она ферромагнитна, как обычная углеродистая сталь. Это свойство ферритной структуры, а не признак подделки или низкого качества. Как подчёркивает ISSF, коррозионная стойкость нержавеющей стали определяется не структурой, а химическим составом — прежде всего содержанием хрома и молибдена.

Аустенитная 304 в отожжённом состоянии не магнитится, но после холодной деформации может притягивать магнит. Подробно об этом — на странице AISI 304. Поэтому магнит позволяет отличить 430 от 304, но не говорит, хорошая сталь или плохая.

Посуда под индукцию и маркировка 18/0

Индукционная плита греет посуду вихревыми токами и требует магнитного материала. Поэтому немагнитная 304 на индукции сама по себе не работает, а ферритная 430 работает. В многослойной посуде дно часто делают капсулированным: внутренний слой — аустенитная сталь, контактирующая с пищей, средний — алюминий или медь для распределения тепла, наружный — ферритная сталь типа 430 для индукции.

Маркировка 18/0 на посуде и столовых приборах означает около 18 % хрома и 0 % никеля, то есть сталь типа 430. Для сравнения 18/8 и 18/10 — аустенитные стали типа 304 с 8 и 10 % никеля.

Что разрешает ГОСТ 27002-2020

Отечественный стандарт на посуду из коррозионностойкой стали разделяет марки по назначению (таблица 7). Для корпусов и крышек посуды допускаются только аустенитные и аустенито-ферритные стали — 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 304, 316 и близкие им. Сталь 430 и её аналог 12Х17 допускаются для посуды для холодных блюд, сервировки и вспомогательных целей, а также для наружного слоя теплораспределительного дна и других элементов, не контактирующих с пищей при тепловой обработке.

Пищевая ли сталь 430

Понятия «пищевая марка стали» в нормативных документах нет: требования предъявляются к готовому изделию. Европейский технический гид EDQM по металлам и сплавам для контакта с пищей (2-е издание, 2024) оценивает изделие по выделению металлов в модельные среды. Его предельные значения: хром — 1 мг/кг, марганец — 0,55 мг/кг, никель — 0,14 мг/кг пищи. В 430 почти нет никеля и мало марганца, поэтому по этим показателям она не хуже аустенитных сталей.

Ограничения 430 в пищевом оборудовании связаны с коррозионной стойкостью: при длительном контакте с кислыми и солёными продуктами, хлоридными моющими средствами и в сварных швах она уступает 304. По ГОСТ 27002-2020 посуда также должна выдерживать испытание на коррозию — 6 часов в 1-процентном растворе хлорида натрия при 60 °C. Подробнее о пищевом контакте — на странице AISI 304.

Ржавеет ли AISI 430

В сухих помещениях, на кухне, в сельской и умеренной городской атмосфере 430 служит долго. Индекс PRE по данным Outokumpu — около 16 (у 304 — около 18), поэтому в хлоридных средах она более уязвима. Типичные случаи, когда 430 ржавеет:

• Морская атмосфера. Австралийская ассоциация нержавеющих сталей (ASSDA) указывает, что низколегированные марки, такие как 304 и 430, у моря покрываются коричневым налётом или корродируют сильнее, и в пределах 5 км от прибоя рекомендует минимум 316.
• Щели, отложения, застойная влага — под ними нарушается пассивная плёнка.
• Сварные швы без травления и пассивации, а также зона у шва, где сталь сенсибилизирована.
• Частицы железа от инструмента и абразива, использовавшихся для углеродистой стали.
• Хлоридные моющие и дезинфицирующие средства.

Преимущество ферритных сталей — практически полная стойкость к хлоридному коррозионному растрескиванию, которому подвержены аустенитные стали при нагреве. Но для бойлеров и водонагревателей ISSF рекомендует не 430, а молибденсодержащие ферритные стали типа 444.

Особенности ферритной структуры

Ферритные стали не имеют полного фазового превращения при нагреве, поэтому их поведение отличается от поведения углеродистых и аустенитных сталей (таблица 10):

• Рост зерна. При нагреве выше примерно 900 °C зерно растёт, и термообработкой его не измельчить. Крупное зерно снижает вязкость.
• Частичное образование аустенита. У 430 с углеродом до 0,12 % при нагреве выше ~900 °C появляется немного аустенита, который при охлаждении превращается в мартенсит. В зоне сварного шва это снижает пластичность.
• Охрупчивание при 475 °C. Длительная выдержка в интервале 400–540 °C делает сталь хрупкой при комнатной температуре. Устраняется нагревом до 600 °C с быстрым охлаждением (ISSF).
• Хладноломкость. Ударная вязкость ферритных сталей падает при понижении температуры, сильнее — в толстых сечениях. Поэтому 430 применяют в основном в виде тонкого листа и для изделий без ударных нагрузок.
• Межкристаллитная коррозия. У ферритов она развивается после нагрева выше ~900 °C и быстрого охлаждения — то есть именно у сварного шва. Стабилизированные марки 430Ti, 439, 441 этого недостатка лишены.

Штамповка, вытяжка и сварка AISI 430

Вытяжка и риджинг

Ферритные стали хорошо переносят глубокую вытяжку — по данным ISSF, лучше аустенитных, — но хуже растяжную формовку. Поэтому детали из 430 проектируют под вытяжку. Характерный дефект нестабилизированной 430 — риджинг: полосы вдоль направления прокатки, проявляющиеся после формовки. Для лицевых вытянутых деталей применяют стабилизированную 430Ti (439), у которой этот дефект выражен слабее.

Сварка

Свариваемость 430 ограничена: у шва растёт зерно, образуется мартенсит и возможна межкристаллитная коррозия. Рекомендации производителей и сварочных организаций сводятся к следующему:

• минимальное тепловложение и низкая температура между проходами — повреждение от крупного зерна необратимо;
• подогрев 150–230 °C для толстых сечений (CWB Group), тонкий лист варят без подогрева;
• послесварочный отжиг восстанавливает пластичность и стойкость к МКК, но не измельчает зерно;
• защитный газ — аргон или смесь аргона с гелием;
• после сварки — травление и пассивация.

Выбор присадки приведён в таблице 11. Для сварных изделий, особенно контактирующих с водой и пищей, вместо 430 обычно выбирают стабилизированные ферритные стали или 304. Отечественные сварочные материалы и режимы — на странице стали 12Х17.

430 или 304: что выбрать

Различия сведены в таблице 6, рекомендации для типовых изделий — в таблице 9. Коротко:

• 430 — панели бытовой техники, отделка помещений, вытяжки, наружный слой дна посуды под индукцию, столовые приборы, сервировочная посуда.
• 304 — сварные ёмкости, баки, мойки, корпуса посуды для приготовления, контакт с кислыми и солёными продуктами, детали под ударной нагрузкой и при морозе.
• Стабилизированные ферриты 439, 441 — сварные узлы и детали вытяжки, где нужна магнитность или низкое расширение.
• 316 — морская атмосфера и хлоридные среды.

Сравнение с другими ферритными и аустенитными марками — в таблице 8.

Входной контроль AISI 430

Первый тест — магнит: 430 притягивается сильно, 304 в отожжённом состоянии почти нет. Но магнит не отличает 430 от других ферритных марок и не показывает содержание хрома. Портативный рентгенофлуоресцентный анализатор показывает хром, никель, марганец и титан (таблица 12): у 430 никель близок к нулю, хром 16–18 %, титана нет.

1. Сверить сертификат: стандарт, марка, номер плавки, состав, механические свойства.
2. Проверить магнитом: изделие, заявленное как 304, не должно сильно притягиваться в неформованных участках.
3. Проверить состав анализатором: хром, никель, марганец, наличие титана.
4. Для ответственных изделий — спектральный анализ с определением углерода.

Сортамент и расчёт массы AISI 430

Сталь 430 поставляется главным образом в виде холоднокатаного листа и рулона, а также полосы, прутка, проволоки и сварных труб. Теоретическая масса рассчитывается при плотности 7700 кг/м³ (таблицы 13, 14 и 15).

Вопросы и ответы по стали AISI 430

Источники

1. ASTM A240/A240M. Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications.
2. EN 10088-1, EN 10088-2, EN 10088-3. Stainless steels.
3. JIS G4303, G4304, G4305; GB/T 20878 — стандарты на нержавеющие стали Японии и Китая.
4. ГОСТ 5632-2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.
5. ГОСТ 27002-2020. Посуда из коррозионностойкой стали. Общие технические условия.
6. ISSF (International Stainless Steel Forum). The Ferritic Solution.
7. ASSDA. Technical FAQ 6: Preventing coastal corrosion (tea staining).
8. EDQM. Metals and alloys used in food contact materials and articles. Technical guide, 2nd edition, 2024.
9. Outokumpu. Steel grades, properties and global standards; Core range datasheet.
10. ATI. ATI 430 ferritic stainless steel: technical data sheet.
11. Carpenter Technology. 430 stainless: technical datasheet.
12. CWB Group. Weldability of differing kinds of stainless steel.
13. thyssenkrupp Materials. Stainless steel 430 / 1.4016: data sheet.