Применение стали 12х18н10т. Блог о заточке. Х18Н10Т

Заменитель:

Стали марок 08Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08Х17Т, 15Х25Т, 12Х18Н9Т.

Стандарт ASTM: 321 AISI, 321H AISI.

12Х18Н10Т - пищевая нержавеющая сталь коррозионно-стойкая аустенитного класса, нашедшая свое применение во множестве отраслей промышленности, в первую очередь пищевой, фармацевтической и химической. Детали, изготовленные из этой марки стали, можно эксплуатировать в различных агрессивных средах, а также при высоких температурах (до +600 °С). Очень часто из нержавеющей стали 12Х18Н10Т производятся сварные аппараты и сосуды, а также различные типы для трубопроводов.

Химический состав 12Х18Н10Т

Механические свойства 12Х18Н10Т

Сечение, мм	Сечение, мм	B , МПа	0,2 , МПа
Закалка 1020-1100 °С, воздух, масло или вода.
Прутки шлифованные, обработанные на заданную прочность.
Прутки нагартованные.
Горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1000-1080°С, вода или воздух.
Листы нержавеющие горячекатаные или холоднокатаные. Закалка 1050-1080°С, вода или воздух.
Листы нержавеющие горячекатаные или холоднокатаные нагартованные
Поковки. Закалка 1050-1100°С, вода или воздух.
Термообработанная.
Горячедеформированные без термообработки.

Механические свойства 12Х18Н10Т при повышенных температурах

t испытания, °C	Закалка 1050-1100°С, охлаждение на воздухе
0,2 , МПа
B , МПа


KCU, Дж/м 2

Технологические свойства 12Х18Н10Т

Температура ковки

Начальная температура при горячей обработке должна составлять около +1200 °С, а при завершении она снижается до +850 °С. Если сечение листов нержавеющей стали не превышает 350 мм, то охлаждение осуществляется в воздухе.

Флокеночувствительность

Не чувствительна.

Обрабатываемость резанием

В закаленном состоянии при НВ 169 и B = 610 МПа: Ku тв. спл. = 0,85, Ku б. ст. = 0,35.

Свариваемость

Нержавеющая сталь отличается превосходной свариваемостью, поэтому сварка может осуществляться без особых ограничений. После выполнения сварки рекомендуется выполнить термическую обработку.

Ударная вязкость нержавеющей стали 12Х18Н10Т

Предел выносливости

Физические свойства 12Х18Н10Т

Температура испытания, °С	Модуль нормальной упругости, Е, ГПа	Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа	Плотность, кг/см3	Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°С)	Уд. электросопротивление (p, НОм·м)

Температура испытания, °С	Коэффициент линейного расширения	,(10 -6 1/°С)	Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг·°С))

Чувствительность к охрупчиванию

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т дополнительно содержит до 10% никеля, около 18% хрома, 1,5% титана и до 12% углерода. Такой состав сплава обеспечивает превосходные технические характеристики стали, делая ее универсальной.

Как уже было сказано выше, область применения нержавеющей стали 12Х18Н10Т очень и очень широка - она в большинстве случаев используется при изготовлении сварных конструкций в химической, пищевой, фармацевтической, нефтехимической промышленностях, а также машиностроении, энергетике и многих других областях.

Современное развитие человечества неразрывно связано с разработкой новых технологий, созданием новых материалов для применения в различных отраслях промышленности и продления срока службы создаваемых деталей, машин и оборудования.

Одним из важнейших этапов в развитии металлургии было создание и освоение нержавеющих сталей. Рассмотрим наиболее используемую и распространенную сталь 12Х18Н10Т – выявим достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов на свойства стали и возможность использования ее в различных отраслях промышленности.

Сталь 12х18н10т – нержавеющая титаносодержащая сталь аустенитного класса. Химический состав регламентирован ГОСТ 5632-72 нержавеющих сталей аустенитного класса. Преимущества: высокая пластичность и ударная вязкость.

Оптимальной термической обработкой для этих сталей является закалка с 1050 о С-1080 о С в H2O, после закалки механические свойства характеризуются максимальной вязкостью и пластичностью, не высокими прочностью и твёрдостью.

Аустенитные стали используют как жаропрочные при температурах до 600 о С. Основными легирующими элементами являются Cr-Ni. Однофазные стали имеют устойчивую структуру однородного аустенита с незначительным содержанием карбидов Ti (для предупреждения межкристаллитной коррозии. Такая структура получается после закалки с температур 1050 о С-1080 о С). Стали аустенитного и аустенитно-ферритного классов имеют относительно небольшой уровень прочности (700-850МПа).

Рассмотрим особенности влияния легирующих элементов на структуру стали 12Х18Н10Т .

Хром, содержание которого в этой стали составляет 17-19%, представляет собой основной элемент, обеспечивающий способность металла к пассивации и обеспечивающий ее высокую коррозионную стойкость. Легирование никелем переводит сталь в аустенитный класс, что имеет принципиально важное значение, так как позволяет сочетать высокую технологичность стали с уникальным комплексом эксплуатационных характеристик. В присутствии 0,1% углерода сталь имеет при >900 о С полностью аустенитную структуру, что связано с сильным аустенитообразующим воздействием углерода. Соотношение концентраций хрома и никеля оказывает специфическое воздействие на стабильность аустенита при охлаждении температуры обработки на твердый раствор (1050-1100 о С). Кроме влияния основных элементов, необходимо учитывать также присутствие в стали кремния, титана и алюминия, способствующих образованию феррита.

Рассмотрим способы упрочнения стали 12Х18Н10Т.

Одним из способов упрочнения сортового проката является Высокотемпературная термическая обработка (ВТМО). Возможности упрочнения при помощи ВТМО исследовали на комбинированном полунепрерывном стане 350 производственного объединения «Кировский завод». Заготовки (100х100 мм, длиной 2,5 – 5 м.) нагревали в методической печи до 1150 – 1200 о С и выдерживали при этих температурах 2-3 часа. Прокатку выполняли по обычной технологии; готовые прутки диаметром 34 мм поступали в закалочные ванны, заполненные проточной водой, где охлаждались не менее 90 с. Наибольшую прочность имел прокат, подвергнутый ВТМО при наименьших температуре деформации и промежутке времени от конца прокатки до закалки. Так, при ВТМО стали 08Х18Н10Т предел текучести увеличился на 45-60% по сравнению с его уровнем после обычной термической обработки (ОТО) и в 1,7-2 раза по сравнению с ГОСТ 5949-75; Пластические свойства при этом снизились незначительно и остались на уровне требований стандарта.

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т упрочнилась больше чем сталь 08Х18Н10Т однако разупрочнение по мере увеличения температуры возрастало в большей степени вследствие снижения устойчивости стали против разупрочнения при повышении содержания углерода. Кратковременные высокотемпературные испытания показали, что более высокий уровень прочности термомеханически упрочненного проката, выявленный при комнатной температуре, сохраняется и при повышенных температурах. При этом сталь после ВТМО разупрочняется с повышением температуры, в меньшей степени, чем сталь после ОТО.

Хромоникелевые нержавеющие стали используют для сварных конструкций в криогенной технике при температуре до -269 о С, для емкостного, теплообменного и реакционного оборудования, в том числе для паронагревателей и трубопроводов высокого давления с температурой эксплуатации до 600 о С, для деталей печной аппаратуры, муфелей, коллекторов выхлопных систем. Максимальная температура применения жаростойких изделий из этих сталей в течение 10000 ч составляет 800 о С, температура начала интенсивного окалинообразования составляет 850 о С. При непрерывной работе сталь устойчива против окисления на воздухе и в атмосфере продуктов сгорания топлива при температурах <900 о С и в условиях теплосмен

Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т используется для изготовления сварной аппаратуры в разных отраслях промышленности, а также конструкций, работающих в контакте с азотной кислотой и другими окислительными средами, некоторыми органическими кислотами средней концентрации, органическими растворителями, в атмосферных условиях и т.д. Сталь 08Х18Н10Т рекомендуется для сварных изделий, работающих в средах более высокой агрессивности, чем сталь 12Х18Н10Т и обладает повышенной сопротивляемости межкристаллитной коррозии.

Таким образом, благодаря уникальному сочетанию свойств и прочностных характеристик, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т нашла самое широкое применение практически во всех отраслях промышленности, изделия из этой стали имеют длительный срок службы и неизменно высокие характеристики в течение всего срока службы.

В наш век бурного развития инновационных технологий все чаще появляются новые виды материалов, которые создаются для успешного применения в различных отраслях. В такой отрасли, как металлургическая промышленность, создание нержавеющей стали позволило продлить сроки службы многим деталям, оборудованию и машинам.

Все марки нержавеющей стали являются прочными, экологически безопасными и долговечными материалами, поэтому их создание привело к новому витку развития в металлургической промышленности. Наиболее распространенной считается марка стали 12Х18Н10Т, а каковы ее свойства и характеристики мы узнаем из статьи.

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т

Эта марка одна из самых распространенных для применения во многих областях промышленного производства. Хромоникелевые содержащие титан нержавеющие материалы аустенитной группы, имеют свое обозначение букву «А» и дополнительный номер, который указывает на химический состав , который есть в марке стали и применяемость в пределах этой группы. Ее выплавляют в дуговых электропечах.

Основным элементом в данном сплаве является железо, а также и многие другие элементы, которые составляют остальную часть сплава. Химический элемент хром - от 17 до 19%, никеля в пределах 9-11%, титана около 0,8%, содержание кремния в пределах 0,8%, сера до 0,02%, марганца менее 2%, меди до 0,03%, фосфора около 0,035% и углерода до 0,12%. Такой химический состав регламентируется ГОСТ 5632-72.

Основные характеристики

На основные характеристики нержавеющей стали очень влияют входящие в ее состав легирующие компоненты. Больше всего в этой марке содержится хрома и никеля , поэтому хром обеспечивает своим содержанием усиление антикоррозийных характеристик стали и способности металла к пассивации.

Принадлежать к группе аустенитов помогает присутствие никеля, это свойство имеет большое значение, поскольку позволяет нержавеющему материалу сочетать технологичность с широким комплексом эксплуатационных характеристик. Марка стали хорошо прокатывается в горячем и холодном состоянии, имеет высокую степень устойчивости к коррозии в агрессивной среде, а также в серной кислоте.

Иметь полностью аустенитную однородную структуру при температуре, превышающую 900 о С, помогает углерод, который имеет сильное воздействие. Ферритные свойства дают остальные химические элементы. Межкристаллическую коррозию помогает устранить титан, который вступает в реакцию с углеродом и образует в конечном итоге тугоплавкий карбид.

Кремний отвечает за плотность стали, а также повышает прочность и предел текучести материала, но снижает пластичность металла, что усложняет процесс прокатки в холодном состоянии.

Получить в процессе производства мелкозернистую сталь помогает марганец, он способствует замедлению скорости роста зерна.

Сплав активно используется для сварных хромоникелевых конструкций в криогенной технике и повышенное содержание фосфора может отрицательно повлиять на механические свойства сплава , поэтому его содержание не может превышать допустимую норму. При низких температурах могут снижаться механические характеристики металла, если происходит сильная первичная ликвация в процессе кристаллизации.

К главным преимуществам стали нужно отнести высокую пластичность и ударную вязкость. Среди недостатков - невысокая устойчивость к коррозии в среде с ионами хлора и в серной и соляной кислоте.

Технические свойства

Марка нержавеющей стали 12Х18Н10Т имеет свои технические характеристики:

Сфера применения

Марка нержавеющей стали 12Х18Н10Т сразу стала широко применяться во многих сферах. Здесь многое зависит от степени прочностных качеств. Она занимает главные позиции среди других марок сталей на рынке современного металлопроката. Уникальные качественные характеристики позволяют применять ее:

в пищевой промышленности - мясная, алкогольная, молочная;
нефтяной и химической отраслях;
сектор топлива и энергетики;
машиностроение.

С помощью автоматической и ручной сварки металл хорошо обрабатывается, чаще всего листовая нержавеющая сталь этой марки применяется в сварных системах в криогенной технике. Она также используется в производстве теплообменного оборудования - трубопроводы, паронагреватели высокого давления, аппаратура для печей и коллекторов выхлопных систем.

Сталь 12Х18Н10Т применяется в сварных конструкциях, работающих в контакте с азотной кислотой и другими средами окислительного характера; в некоторых органических кислотах средней концентрации, органических растворителях, атмосферных условиях и т.д. Изготавливают емкостное, теплообменное и другое оборудование.
Для изготовления сварных конструкций в криогенной технике при температуре до -269 °С.
Сталь выплавляют в дуговых электропечах.

ГОСТы и ТУ на сталь 12Х18Н10Т

ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент";
ГОСТ 18143-72 "Проволока из высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия.";
ГОСТ 18907-73 "Прутки нагартованные, термически обработанные шлифованные из высоколегированной и коррозионно-стойкой стали. Технические условия.";
ГОСТ 25054-81 "Поковки из коррозионно-стойких сталей и сплавов. Общие технические условия.";
ГОСТ 4986-79 "Лента холоднокатаная из коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Технические условия";
ГОСТ 5582-75 "Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия";
ГОСТ 5632-72 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки";
ГОСТ 5949-75 "Сталь сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия";
ГОСТ 7350-77 "Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия";
ГОСТ 9940-81 "Трубы бесшовные горячедеформированные из коррозионно-стойкой стали. Технические условия";
ГОСТ 9941-81 "Трубы бесшовные холодно- и теплодеформированные из коррозионно-стойкой стали. Технические условия";
ГОСТ 14955-77 "Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия.";
ГОСТ 2590-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.";
ГОСТ 7417-75 "Сталь калиброванная круглая. Сортамент.";
ГОСТ 8559-75 "Сталь калиброванная квадратная. Сортамент.";
ГОСТ 8560-78 "Прокат калиброванный шестигранный. Сортамент.";
ГОСТ 1133-71 "Сталь кованая круглая и квадратная. Сортамент.";
ГОСТ 5632-72 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.";
ГОСТ 5949-75 "Сталь сортовая и калиброванная коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия.";
ГОСТ 2879-2006 "Прокат сортовой стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент.";
ТУ 14-11-245-88 "Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.";
ОСТ 3-1686-90 "Заготовки из конструкционной стали для машиностроения. Общие технические условия.";

Химический состав стали 12Х18Н10Т

C	Cr	Fe	Mn	Ni	P	S	Si	Ti
≤0,12	17-19,0	Осн.	≤2,0	9-11,0	≤0,035	≤0,020	≤0,8	5·С-0,8

Механические свойства стали 12Х18Н10Т

Нормированные механические свойства сталей при 20 °С

ГОСТ

Вид продукции

σ в , Н/мм²

σ 0,2 , Н/мм²

δ 5 , %

Лента мягкая

Горячедеформированная

Холоднодеформированная

Проволока

Примечание. В случае различия в свойствах в скобках указаны свойства стали 12Х18Н9Т.

Механические свойства стали 12Х18Н9Т при низких н повышенных температурах (пруток Ø18-25 мм, закалка с 1050 °С в воде)

t исп , °С	σ в , Н/мм²	σ 0,2 , Н/мм²	δ 5 , %	KCU , Дж/см 2

Механические свойства стали 12Х18Н9Т при высоких температурах

t исп , °С	σ в , Н/мм²	δ 5 , %	KCU , Дж/см 2	n, об






Примечание. В числителе - содержание 6-феррита в структуре после термической обработки < 3%, в знаменателе - 35-40 % (закалка с 1150 °С в воде).

Механические свойства стали 12Х18Н10Т в зависимости от степени холодной деформации (лист, исходная термическая обработка: закалка с 1050 °С в воде)

Степень обжатия, %	σ в , Н/мм²	σ 0,2 , Н/мм²	δ 5 , %	Степень обжатия, %	σ в , Н/мм²	σ 0,2 , Н/мм²	δ 5 , %


Примечание. В числителе - температура испытания-20 °С; в знаменателе -253 °С.

Физические свойства стали 12Х18Н10Т

Плотность - 7,9 · 10³ кг/м³.
Модуль упругости - 18 · 10 4 Н/мм 2 при 20 °С.
Удельное электросопротивление - 0,75 ·10 6 , Ом · м при 20 °С.

Свойства сталей при низких, повышенных и высоких температурах

t исп , °С	Е · 10 -4 Н/мм 2	λ, Вт/(м · К)	ρ ·10 6 , Ом · м	с, Дж/(кг · К)

Значение температурного коэффициента линейного расширения

t, °С

23-20, ГОСТ 5582-84, ГОСТ 4986-78, ГОСТ 5945-75, Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т обладают достаточно высокой жаростойкостью при 600-800 °С.

Технологические параметры 12Х18Н10Т

Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т обладают хорошей технологичностью при горячей пластической деформации. Однако при горячей обработке необходимо принимать во внимание конкретный химический состав данной плавки, имея в виду содержание 8-феррита. Особые меры предосторожности следует принимать при деформации литого металла. Во избежание образования неисправимых дефектов - рванин рекомендуется слитки сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т при содержании 20 % 8-феррита и более нагревать не выше 1240-1250 °С, при содержании 16-19 %-не выше 1255 °С и при содержании до 16 % - до 1270 °С. Температурный интервал обработки давлением деформированного металла составляет 1180-850 °С. Скорость нагрева и охлаждения не лимитируется.
В холодном состоянии обе стали допускают высокие степени пластической деформации.
Для снятия напряжений и улучшения стойкости сварных соединений кроме закалки сварные конструкции подвергают стабилизирующему отжигу при 850-900°С.

Сварка стали 12Х18Н10Т

Стали 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т хорошо свариваются всеми видами ручной и автоматической сварки. Для обычной автоматической сварки под флюсами АН-26, АН-18 и аргонодуговой сварки используют проволоку Св-08Х19Н10Б, Св-04Х22Н10БТ, Св-05Х20Н9ФБС и Св-06Х21Н7БТ, а для ручной - электроды типа ЭА-1Ф2 марок ГЛ-2, ЦЛ-2Б2, ЭА-606/11 с проволокой Св-05Х19Н9ФЗС2, Св-08Х19Н9Ф2С2 и Св-05Х19Н9ФЗС2. Проволоку Св-08Х20Н9С2БТЮ рекомендуют для ручной автоматической сварки в защитном газе.
Для ручной электродуговой сварки могут быть использованы также электроды ЦЛ-11 и ЦЛ-9 с материалом стержня электрода соответственно Св-07Х19Н10Б и Св-07Х25Н13. Оба типа электрода обеспечивают стойкость металла шва против межкристаллитной коррозии при контроле по методам AM и АМУ ГОСТ 6032-89 без провоцирующего нагрева. Сварные соединения, полученные с помощью электродов ЦЛ-11 и ЦЛ-9, имеют соответственно следующие механические свойства (не менее): σ в = 550 и 600 Н/мм 2 , δ = 22 и 25 %, KCU = 80 и 70 Дж/см 2 .
Применение указанных сварочных материалов обеспечивает высокую коррозионную стойкость к общей и межкристаллитной коррозии в 65%-ной азотной кислоте при 70-80 °С. Однако сварные соединения сталей 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т могут проявлять в этой среде склонность к ножевой коррозии.