Нержавеющая сталь (AISI 304, А2, А4, А5)

Характеристики нержавеющих сталей

Термин «легированная нержавеющая сталь» можно назвать общим для более чем 120 разнообразных марок нержавеющих сталей. Десятилетия работы позволили выделить ряд сплавов, каждый из которых имеет уникальные свойства, раскрывающиеся в той или иной ситуации. Однако все виды сплавов связывает одна особенность, заключающаяся в присутствующем в сплаве хроме и его защитных качествах. Благодаря хрому, поверхность стали покрывается прозрачным оксидным слоем. Подобный защитный слой позволяет восстанавливать поврежденную поверхность с помощью находящегося в воде и в воздухе кислорода. Нержавеющие стали объединены в DIN 17440 и DIN EN ISO 3506. По структуре кристаллической решетки можно разделить нержавеющие стали на 4 вида:

Мартенситные легированные стали

К данной группе причисляют материалы, доля содержания хрома в которых составляет 10.5 – 13.0 %, а количество углерода не падает ниже 0.2 – 1.0 %. Более того, в сплав могут быть добавлены различные примеси для изменения физических или химических свойств металла. Повышенное содержание углерода делает возможной термообработку, что позволяет значительно повысить прочность стали.

Ферритные легированные стали (хромистые стали)

Содержание хрома в структуре данных материалов не превышает 12 –18%, доля углерода очень мала – не более 0.2%. Подобные стали не поддаются закаливанию.

Аустенитные легированные стали (хромоникелевые / хромоникельмолибденовые)

Повышенную сочетаемость механических свойств, сопротивляемости к коррозии, а также удобства обработки показывают аустенитные хромоникелевые стали. Данный вид назван самым обширным среди всех нержавеющих сталей и подходит для широкого ряда применений. Главным преимуществом аустенитной легированной стали становится чрезвычайно низкая скорость появления коррозии, которая напрямую зависит от высоты содержания хрома и молибдена в составе сплава. Для получения повышенных технологических свойств, данному виду стали, как и ферритным сталям, необходима мелкозернистая структура. Заключительная термическая обработка, представляющая собой диффузный отжиг не допускает появления выделений на поверхности. Отжиг необходимо совершать при температуре не менее 1000 и не более 1150 °С с обязательным охлаждением в водной или воздушной среде.
Аустенитные стали обладают повышенной пластичностью, что позволяет проводить холодную обработку материалов давлением. Данная особенность компенсирует то, что подобные стали не могут быть подвержены закаливанию. В составе аустенитных сталей содержание хрома достигает 15-26 %, а доля никеля составляет 5 – 25%. Повышенная сопротивляемость коррозии и стойкость к кислотам достигается путем добавления в сплав молибдена.
К группе аустенитных сталей также относят и стабилизированные нержавеющие стали с добавлением титана или ниобия - металлов, которые не допускают появления карбидов хрома в процессе сварки.

Аустенитно-ферритные легированные стали (дуплексные стали)

Данная группа сталей получила свое название благодаря структуре состава сплава. Дуплексные стали включают в себя от 18 до 25% хрома, примерно 4 – 7% никеля, а также 4% молибдена.

Мы поставляем разные типы нержавеющей стали

Группа стали	Номер материала	Краткое обозначение	Номер по AISI
	Аустенитная структура
A1	1.4305	X 10 CrNiS 18-9	AISI 303
A2	1.4301 1.4303	X 5 CrNi 18-10 X 4 CrNi 18-12	AISI 304 AISI 305
A3	1.4541	X 6 CrNiTi 18-10	AISI 321
A4	1.4401 1.4404	X 5 CrNiMo 18-10 X 2 CrNiMo 18-10	AISI 316 AISI 316 L
A5	1.4571	X 6 CrNiMoTi 17-12-2	AISI 316 TI

Аббревиатура «V2А» появилась ещё в 1912 году и расшифровывается, как «Versuchsreihe 2 Austenit» или «Опытной серии 2 Аустенит». По той же схеме вскоре образовались и аббревиации «V3A», «V4A» и тому подобное. Несмотря на то, что данные термины в настоящее время используются в основном в сокращенном варианте, например, «А2», «А3», «А4», эти понятия нельзя назвать однозначными. В настоящее время используется общеевропейская нумерационная система. Важно заметить, что не существует точного соответствия между обозначениями по AISI либо UNS и нумерацией материалов по EN 10088. Таким образом материал AISI 304L соотнесён с материалом 1.4306, хотя имеет такие же свойства, что и 1.4301 и 1.4541.

Стандарты и формы выпуска нержавеющей стали

Стандарт	Издание	Название
DIN EN ISO 3506-1	1998-03	Механические свойства крепежных изделий из нержавеющей стали - Часть 1: Винты
DIN EN ISO 3506-2	1998-03	Механические свойства крепежных изделий из нержавеющей стали - Часть 2: Гайки
DIN EN ISO 3506-2	1998-03	Механические свойства соединительных элементов из нержавеющей стали - Часть 3: Винты установочные и другие не подвергающиеся растяжению винты
ISO/DIS 3506 - 4	Проект 2001 - 08	Механические свойства соединительных элементов из нержавеющей стали - Часть 4:  Винты самонарезающие для тонких металлических листов
DIN EN 10088 - 1	1995 - 08	Сортамент нержавеющих сталей - Часть 1: Перечень нержавеющих сталей
DIN EN 10088 - 2	1995 - 08	Cортамент нержавеющих сталей - Часть 2: Технические условия поставки листовой стали и полосы общего назначения
DIN EN 10088 - 2	1995 - 08	Cортамент нержавеющих сталей - Часть 3: Технические условия поставки полуфабрикатов, прутка, катаной проволоки и профиля общего назначения
DIN EN 10263 - 5	Проект 1997 - 11	Катаная проволока, пруток и проволока из стали холодной высадки и холодного прессования - Часть 5: Технические условия поставки на нержавеющую сталь
DIN EN 10264 - 4	Проект 1997 - 10	Стальная проволока и проволочные изделия - Стальная проволока для канатов - Часть 4: Проволока из нержавеющей стали
DIN 17440	2001 - 03	Нержавеющая сталь - Технические условия поставки для тянутой проволоки
DIN 17445	1999 - 02	Сварные круглые трубы из нержавеющей стали общего назначения - Технические условия поставки
DIN 17445	1999 - 02	Бесшовные круглые трубы из нержавеющей стали общего назначения - Технические условия поставки

Изменения (новые) стандарты для крепёжных изделий

Сейчас нормы изготовления крепежных изделий видоизменяются, появляются всё новые обязательные стандарты. В будущем неизбежно обращение к DIN ISO и DIN EN. Как поставщикам, так и покупателям необходимо внимательно наблюдать за данной тенденцией, чтобы вовремя определить период перехода. Таким образом, были сделаны изменения в ширине - “под ключ” - болтов с шестигранной головкой и шестигранных гаек (были приняты новые стандарты в четырех диапазонах размеров).

Шестигранные гайки также сталкиваются с нововведениями в параметрах “под ключ” и в высоте самих гаек (тип 1 - ISO 4032). Необходимо обратить внимание на изменения в редакции, а также на стандартизацию штифтов и пальцев (таким образом, EN ISO 2338 используется вместо DIN 7, пальцы по EN ISO 2341 вместо DIN 1434, 1435, 1436).

Осенью 1994 года стандартные размеры для винтов с прямым и крестообразным шлицем были пересмотрены. Особенно важно то, что основные положения DIN 267, части 1, 4, 5, 9, 11, 12, 18, 19, 20, 21 заменены на DIN EN ISO.

Согласно новым стандартам, EN уже не должны иметь пятизначные цифровые обозначения, а обозначение EN ISO должно свидетельствовать о том, что норма ISO приравнивается к норме EN и выполняется в обязательном порядке. Двойное обозначение остаётся стандартным и, следовательно, должно использоваться ещё долгое время. Таким образом, изделия согласно EN ISO продолжат находиться в открытом доступе.

Влияние различных материалов на нержавеющую сталь

Согласно первой части DIN 50900 контактная коррозия определяется, как “ускоренная коррозия участка металла, сводящаяся к коррозионному элементу, состоящему из пары металл/металл или металл/твёрдое тело с электронной проводимостью с различными свободными потенциалами коррозии. При этом ускоренно корродирующий участок металла является анодом коррозионного элемента”. Данный вид коррозии в основном выражается в виде съёмов поверхности изделия. Количество материала, подверженного коррозии зависит от “тока разности потенциалов”, а также объема собственной коррозии, которая, в свою очередь, зависит от элементов сплава. Ток элементов — это величина, значение которой опирается на геометрическое расположение и область поверхности электродов, которые вступают в контакт с окружающей средой, от равновесных потенциалов и от поляризационных сопротивлений компонентов. Также учитывается сопротивление самой электролитической среды.

Для того чтобы выявить вероятность появления коррозии на неблагородных элементах сплава, в первую очередь необходимо обратить внимание на характеристику кривых парциальной плотности тока – потенциала для элементов, находящихся в связки друг с другом, в воздействующей среде.

При одной и той же разности потенциалов плотность тока коррозии и, следовательно, сама контактная коррозия способна претерпевать значительные колебания в интенсивности, опираясь только на характер кривых анодной и катодной парциальных плотностей тока. Коррозия способна нанести значительный урон в том случае, если соотношение поверхностей не является благоприятным (большой катод/маленький анод). Важным условием становится то, насколько быстро протекают частые анодные и катодные реакции, например при появлении покровного слоя.

Таким образом, попытка измерить уровень угрозы материалам на практике не даст результатов, если материалы находятся в электрическом контакте. Данное утверждение можно сделать на основании как теоретического, так и эмпирического ряда напряжений.

Для строгой оценки угрозы сочетанию материалов требуются коррозионные испытания по DIN 50919.

Физические свойства нержавеющей стали

В нижеприведенной таблице указаны физические свойства ряда марок стали. Следует заметить высокое тепловое расширение, а также низкую теплопроводность сталей из аустенитной группы. Электрическое сопротивление данных сплавов на порядок выше по сравнению с нелегированными, благодаря содержанию примесей.

Главной особенностью, отличающей ферритные хромистые стали от хромоникелевых сплавов, является их намагниченность. В отличие от хромистых сталей, аустенитные стали практически полностью перестают проявлять свойства намагниченности после диффузионного отжига. В то же время, из-за перемен в структуре аустенитных сплавов при холодной деформации возможно проявление ограниченной намагниченности.

Также высокое содержание никеля в аустенитных нержавеющих сталях в большинстве случаев приводит к повышенной намагничиваемости в результате холодной деформации.

Марка стали Обозначение	Модуль упругости при 20°С кН/мм2	Теплое расширение между 20°С и 100°С 10°/К	Теплое расширение между 20°С и 400°С 10°/К	Теплопроводность при 20°C Вт/м*К	Удельная теплоёмкость при 20°С Дж/кг*К	Электрическое сопротивление при 20°С Ом*мм2/м	Намагничиваемость
1.4305 X8CrNiS 18-9	220	10,4	11,6	25	430	0,60	да
1.4301 X5CrNi 18-10	200	16	17,5	15	500	0,73	нет*
1.4541 X5CrNiTi 18-10	200	16	17,5	15	500	0,73	нет*
1.4401 X5CrNiMo 17-12-2	200	16	17,5	15	500	0,75	нет*
1.4404 X2CrNiMo 17-12-2	200	16	17,5	15	500	0,75	нет*
1.4571 X6CrNiMoTi 17-12-2	200	16	17,5	15	500	0,75	нет*
1.4122 X35CrMo17	200	13,0	300°С 14,0	15	500	0,80	да

* В следствии холодной обработки давлением небольшого количества феррита и/или мартениста, повышают намагничиваемость.

Момент затяжки и усилий предварительной затяжки для винтов из нержавеющих (А2) и кислотостойкийх (А4) сталей (Значения ориентировочные)

Резьба	Класс прочности 70		Класс прочности 80
	Усилие предварительной затяжки, Н	Момент затяжки, Нм	Усилие предварительной затяжки, Н	Момент затяжки, Нм
M 5	3.000	3,5	4.750	4,7
M 6	6.200	6	6.700	8
M 8	12.200	16	13.700	22
M 10	16.300	32	22.000	43
M 12	24.200	56	32.000	75
M 16	45.000	135	60.000	180
M 20	71.000	455	140.000	605
M 30	191.000	1.050	255.000	1.400

Материалы: A2/A4
Коэффициент трения: 0,12
предел текучести при растяжении Rp:

• 0,2 - A2 / A4 - 70 = 450 H/мм
  80 = 600 Н/мм
• Значения: M_A - Таблица х 0,9 = М_A - макс.

Химический состав нержавеющей стали

Номер материала	Мо%	Ni%	V%	Другое
1.4406	2.00-2.50	10.0-12.0	-	N 0.12-0.22
1.4418	0.80-1.50	4.00-6.00	-	N≤0.020
1.4429	2.50-3.00	11.0-14.0	-	N 0.12-0.22
1.4435	2.50-3.00	12.5-15.0	-	N≤0.11
1.4436	2.50-3.00	10.5-13.0	-	N≤0.11
1.4438	3.00-4.00	13.0-16.0	-	N≤0.11
1.4439	4.00-5.00	12.5-14.5	-	N 0.12-0.22
1.4460	1.30-2.00	4.50-6.50	-	N 0.05-0.20
1.4462	2.50-3.50	4.50-6.50	-	N 0.10-0.22
1.4465	2.00-2.50	22.0-25.0	-	N 0.06-0.16
1.4466	2.00-2.50	21.0-23.0	-	N 0.10-0.16
1.4505	2.00-2.50	19.0-21.0	-	Cu 1.80-2.20; Nb 8x % C
1.4506	2.00-2.50	19.0-21.0	-	Cu 1.80-2.20; Ti 7x % C
1.4509	-	-	-	Ti 0.10-0.60; Nb 3xC+0,30-1.00
1.4510	-	-	-	Ti 4x% (C+N)+0.15-0.80
1.4511	-	-	-	Nb 12x% C 1.00
1.4512	-	-	-	Ti 6x%(C+N)-0.65
1.4521	1.80-2.50	-	-	N≤ 0.030, Ti4(C+N)+0.15-0.80
1.4529	6.00-7.00	24.0-26.0	-	N 0.15-0.25; Cu 0.50-1.50
1.4532	2.00-3.00	6.50-7.80	-	Al 0.70-1.50
1.4535	0.40-0.60	-	0.20-0.30	Co 1.20-1.80
1.4539	4.00-5.00	24.0-26.0	-	N≤ 0.15; Cu 1.20-2.00
1.4541	-	9.00-12.00	-	Ti(5x%C)-0.70
1.4542	≤0.60	3.00-5.00	-	Cu 3.00-5.00; Nb 5xC≤0.45
1.4550	-	9.00-12.0	-	Nb 10x%C≤1.00
1.4558	-	32.0-35.0	-	Al 0.15-0.45; Ti 8x(C+N)≤0.60
1.4562	6.00-7.00	30.0-32.0	-	Cu 1.00-1.40; N 0.15-0.25
1.4563	3.00-4.00	30.0-32.0	-	Cu 0.70-1.50; N≤0.11
1.4565	3.00-5.00	16.0-19.0	-	N 0.30-0.50; Nb≤0.15
1.4567	-	8.50-10.5	-	N≤0.11; Cu 3.00-4.00
1.4568	-	6.50-7.80	-	Al 0.70-1.50
1.4571	2.00-2.50	10.5-13.5	-	Ti 5x%C≤0.70
1.4575	1.80-2.50	3.00-4.50	-	Nb 12xC≤1.20; N≤0.035; C+N≤0.040
1.4577	2.00-2.50	24.0-26.0	-	Ti 10x%C≤0.60
1.4580	2.00-2.50	10.5-13.5	-	Nb 10x%C≤1.00
1.4582	1.30-2.00	6.50-7.50	-	Nb 10x%C
1.4583	2.50-3.00	12.0-14.5	-	Nb Z 8x%C
1.4586	3.00-3.50	21.5-23.5	-	Cu 1.50-2.00; Nb Z 8x% C

Описание нержавеющих сталей — Назначение

1.4000 конструктивные элементы для водной и паровой сред, бытовые приборы, накладки и элементы внутренней отделки

1.4001 арматура, строительная фурнитура и облицовка внутренней отделки, столовые приборы: ложки, вилки, черенки ножей

1.4002 аппараты и детали для нефтяной промышленности, крекинговые установки, а также сварные детали гидроэлектростанций

1.4003 производство автобусов и контейнеров, сельхозтехника, подъёмно-транспортное оборудование, машино- и аппаратостроение

1.4005 конструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, гайки, болты и т.д.

1.4006 конструктивные элементы для водной и паровой сред со слабоагрессивными компонентами пищевой промышленности, ружейные стволы

1.4016 детали с высокими антикоррозионными требованиями и высокой способностью к глубокой вытяжке и полируемости, как столовы приборы, бамперы, колесные колпаки и т.д.

1.4021 конструктивные элементы повышенной прочности как оси, валы, детали насосов, поршневые штоки, иглы форсунок, судовые винты

1.4024 конструктивные элементы как валы, пальцы, штоки клапанов, поршневые штоки, а также турбинные лопатки и аналогичные детали

1.4028 пружины, поршневые штоки, винты

1.4031 пружины, поршневые штоки, винты

1.4034 закаливаемая сталь для режущего инструмента, листовых ножей, машинных ножей, бритвенных лезвий, шарикоподшипников, коньков

1.4037 Режущие изделия, шарики, быстроизнашивающиеся рейки

1.4057 конструктивные элементы высшей прочности для производства пищевых продуктов, мыла и уксусной кислоты

1.4104 онструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, шпиндели, оси, втулки и т.д.

1.4105 автоматные токарные изделия, явнополюсные якоря

1.4109 высокозакаливаемая сталь для режущего инструмента, как разделочные ножи, дисковые ножи вырубных машин и т.д.

1.4110 как и материал ? 1.4034, но с более высокой твёрдостью и высокой износостойкостью, например, хирургический инструмент и т.д.

1.4111 с наивысшей режущей твёрдостью, например, лезвия бритв и ножей, хирургический инструмент, а также подшипники качения

1.4112 износостойкие детали, сетки мясорубок, чаши и ножевые опоры весов, хирургический инструмент, подшипники качения

1.4113 детали для автомобилестроения с повышенной коррозионной стойкостью, колёсные колпаки, бамперы, оконные рамы, облицовка радиаторов

1.4116 эффективный режущий инструмент всех типов, а также хирургический инструмент с закаливаемыми частями

1.4117 Хирургические щипцы и ножницы, а также для частей, которые должны закаливаться лишь частично

1.4120 турбинные лопатки, шарики и сёдла клапанов в вентилях перегретого пара для температур до примерно 500°С

1.4122 валы, шпиндели, пальцы, поршни, клапаны, ножи роллов, детали арматуры для температур до примерно 600°С

1.4125 высокозакаливаемая износостойкая сталь, особенно подходит для мелких нержавеющих шарикоподшипников

1.4301 аппараты и оборудование пищевой промышленности (свариваемая, хорошо полируемая, легко подвергаемая глубокой вытяжке, износостойкая)

1.4303 химическая промышленнность, винты, гайки и детали холодного прессования

1.4305 вращающиеся детали для пищевой и молочной промышленности, фотохимической, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной, бумажной и текстильной промышленности

1.4306 оборудование и детали, подвергающиеся действию органических и плодовых кислот пищевой, нефтяной, мыловаренной промышленности и промышленности синтетического волокна

1.4310 пружины для температур до 300°C, ножи роллов а также высокопрочная жесть для автомобильной промышленности, пружин

1.4311 сосуды под давлением для химического аппаратостроения, молочной промышленности и пивоварении

1.4313 насосы, арматура, уплотнения, роторы турбин, элементы энергомашиностроения и реакторостроения

1.4318 пружинная сталь, стойкая к межкристаллитной коррозии в сварных соединениях, деформируемый высокопрочный материал

1.4335 очень хорошая стойкость к хлоридсодержащим средам и кислотам, высокие механические свойства

1.4361 устойчивость в горячих концентрированных азотной и серной кислотах

1.4362 высокопрочный материал для химического аппаратостроения

1.4401 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4404 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4406 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни

1.4418 гребные валы, машиностроение, оси, детали насосов (высокая коррозионная стойкость к воде и кислородным кислотам)

1.4429 автоклавы и аппараты повышенной химической стойкости

1.4435 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна

1.4436 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна

1.4438 аппаратостроение для целлюлозной и химической промышленности, резервуары для перевозки химикатов

1.4439 химическая промышленность, устойчива при повышенных концентрациях хлора и температурах

1.4460 элементы для высоких химических и механических нагрузок, например, судостроение, сварные роторы компрессоров для агрессивных газов

1.4462 химическая и нефтехимическая промышленность, высокая стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлорсодержащих средах и к питтингу, сварные швы также стойки к

1.4465 повышенная устойчивость в сернокислых средах, также и при восстановительных условиях

1.4466 Производство карбамида

1.4505 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)

1.4506 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)

1.4509 Системы выпуска отработанных газов, катализаторы, горелки, автомобилестроение, бытовые приборы

1.4510 сварные изделия для молочных хозяйств, пищевой и пивоваренной промышленности

1.4511 молочные хозяйства, пищевая и пивоваренная промышленность, красильни и мыловаренная промышленность, сварные детали для слабых кислот

1.4512 автомобильные глушители и детали автомобильных систем нейтрализации отработавших газов

1.4521 холодновысаженные детали, винты, гайки, горячевысаженные трубы, трубчатые нагреватели (низкая склонность к упрочнению)

1.4529 морская техника, теплообменники ≤ 400°C (для таких загрязнённых хлоридами сред, как серная и фосфорная кислота)

1.4532 высокая стойкость к кавитации и износу, например, приёмные камеры бумажной промышленности, защитные муфты валов

1.4535 лезвия ножей высокой твёрдости и химической стойкости, ножи мясорубок, иглы клапанов, шарикоподшипники

1.4539 особенно подходит для таких сильно агрессивных сред, как фосфорно-, серно- и солянокислые, высокая стойкость к питтингу и

1.4541 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода

1.4542 материал винтов и шпилек для арматуры, диски рабочих колёс и дисковые крышки lkz компрессоров

1.4550 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода

1.4558 очень высокая коррозионная стойкость в жидкостях до 500°C и к коррозионному растрескиванию под напряжением

1.4562 изделия для химической промышленности, коррозионная стойкость к серной кислоте средних концентраций, применение в кислородной среде

1.4563 теплообменники для хлорид- и фторидсодержащих серной и фосфорной кислот. Трубы в нефте- и газопереработке

1.4565 установки обессеривания топочных газов, аппаратостроение

1.4567 для холодной высадки винтов, хорошо обрабатывается резанием

1.4568 детали клапанов, элементы лёгких конструкций, автоклавы, пружины

1.4571 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4575 морские опреснительные установки, химическая и нефтяная промышленность, целлюлозная и бумажная промышленность

1.4577 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4580 аппаратура и элементы для химической, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины

1.4582 как и материал  1.4460 (рабочая температура до 300°C)

1.4583 сварные элементы и аппаратура фотохимической, анилино-красочной, резиновой и топливной промышленности

1.4586 элементы и аппаратура анилино-красочной и нефтяной промышленности, производства пластмасс.