Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т

Как отличить пищевую нержавейку от технической?

Чтобы определить состав антикоррозийного сплава, а также возможность его использования в быту, можно выписать марки, которые были перечислены выше. Если такая маркировка стоит на посуде, то она подходит для приготовления и хранения пищи.

Но иногда бывает, что перед глазами материал неизвестной марки, а продавец настойчиво утверждает, что данный сплав – абсолютно экологически чистый и не может нанести вреда человеку. В этом случае достаточно поместить металл в 2-процентный уксусный раствор и дождаться реакции. Если оттенок материала изменился, он стал темным, то его лучше не использовать. Неизменность цвета говорит о том, что нержавейка действительно является пищевой. Ее можно использовать.

Существует еще один метод, который часто используют потребители, начитавшись информации о том, как определить пищевую нержавейку. Они используют для этого магнит. Но стоит понимать, что данный метод совершенно бездейственный, так как нержавеющая сталь бывает магнитящаяся и немагнитящаяся. Соответственно, использование магнита никак не поможет определить, можно ли применять материал для продуктов питания.

Чтобы выбрать лучший металл, стоит изучить информацию о товаре и попросить у продавца сопроводительные документы. Любая посуда должна производиться в соответствии с определенными нормами и требованиям. Если на изделии отсутствует маркировка, то от такого товара лучше отказаться. В противном случае можно приобрести некачественную и опасную для здоровья человека утварь.

Назначение нержавеющих сталей

Коррозионностойкая сталь – сплав, устойчивый к появлению коррозии. Содержание хрома в химическом составе – 10,5-11%. Соединяясь с кислородом, компонент образует оксидную пленку. Получив небольшие механические повреждения, защитный барьер способен восстанавливаться.

Большая часть сплава состоит из железа. Добавка углерода до 1,2% обеспечивает прочность на растяжение. Чтобы получить другие полезные свойства, добавляют легирующие добавки: титан, фосфор, молибден, серу, никель, ниобий, кобальт. Одна из часто применяемых марок нержавейки – 12х18н10т.

К минусам нержавеющей стали относят высокую стоимость, плохую податливость к механической обработке. К плюсам – следующее:

• стойкость к коррозионным поражениям;
• высокая прочность, устойчивость к нагрузкам;
• хорошая свариваемость;
• срок эксплуатации – 20-50 лет;
• сохранения свойств;
• стойкость к агрессивным средам;
• привлекательный вид – не нуждается в покраске.

Перечисленные характеристики обеспечивают использование нержавеющих сталей в самых разных областях. Из материала производят трубопроводную арматуру, столовые приборы, автомобили, самолеты, космические корабли, медицинские инструменты и др. Среди сфер применения:

• машиностроение;
• химическая, целлюлозно-бумажная, пищевая промышленность;
• архитектура;
• электроэнергетика;
• авиастроение;
• медицина и здравоохранение.

Детали трубопровода из нержавеющей стали

Основные характеристики

Многие характеристики стали 08Х18Н10Т связаны с включением в состав большого количества хрома и никеля. Основные особенности заключаются в нижеприведенных моментах:

1. Высокая коррозионная стойкость. Определенный химический состав определяет то, что поверхность способна выдерживать воздействие высокой влажности и некоторых кислот, а также других химических веществ. За счет подобного качества сталь 08х18н10т применяется при изготовлении деталей, которые эксплуатируются при сложных условиях. Особый химический состав определяет то, что поверхность может выдерживать воздействие самых различных химических веществ.
2. Немагнитные свойства. Рассматривая сталь 08Х18Н10Т (ГОСТ определяет концентрацию всех дополнительных химических элементов) следует отметить, что материал не реагирует на магнитное поле. Именно поэтому сплав применяется при создании различного оборудования. Однако, в некоторых случаях требуется именно сплав с магнитными свойствами. Поэтому следует учитывать это свойство при выборе наиболее подходящей стали.
3. Жаропрочная структура. Подобное качество определяет то, что создаваемые изделия могут выдерживать воздействие высокой температуры. Из-за трения или воздействия окружающей среды поверхность может нагреваться, за счет чего ухудшаются основные эксплуатационные характеристики: твердость, прочность, износоустойчивость и другие характеристики. Рекомендуемая температура, при которой может эксплуатироваться сталь составляет 800 градусов Цельсия. Более высокий показатель может стать причиной снижения эксплуатационных характеристик.
4. Получаемая поверхность характеризуется тем, что ее довольно просто обработать до зеркального состояния. Для этого применяются специальные шлифовальные инструменты. При этом зеркальная поверхность со временем не будет покрываться коррозией. Процесс получения зеркальной поверхности достаточно сложен в исполнении, так как для этого применяется специальный абразив и высокая скорость обработки.
5. Плотность нержавеющей стали 08Х18Н10Т составляет 7900 кг/м3. Показатель плотности учитывается в случае проведения инженерных расчетов. Это связано с тем, что он определяет вес получаемых изделий. При повышении плотности изготавливаемые изделия становятся более тяжелыми, что не позволяет использовать металл при создании летательных аппаратов.
6. Для улучшения характеристик стали проводится термическая обработка. В рассматриваемом случае проводится закалка при температуре около 1000 градусов Цельсия. Охлаждение может проходить на открытом воздухе или в специальной среде. Охлаждение на открытом воздухе проводится в том случае, если обрабатываемая заготовка имеет большие размеры. Также охлаждение может проводится в масле и воде. В последнее время вода практически не применяется, так как неравномерность охлаждения приводит к появлению окалины и других дефектов. Применение масла позволяет решить проблему с появлением внутренних и поверхностных дефектов. Однако, масло может возгораться и приводит к появлению токсичного газа.
7. Показатель твердости составляется 179 МПа. Показатель может варьировать в зависимости от температуры окружающей среды. После термической обработки твердость существенно повышается.
8. Степень свариваемости достаточно высокая. Для получения качественного шва не требуется выполнять подогрев структуры. Сварку можно проводить в домашних условиях при применении обычного инвертора.

Свойства стали 08х18н10т

Приведенные выше характеристики определяют то, что металл может применяться для создания самых различных изделий. Химический состав во многом определяет свойства сплава. Применяемые стандарты на территории стран СНГ позволяют определить концентрацию основных элементов.

Свойства нержавеющей стали

За счет чего достигаются коррозионностойкие свойства? — Благодаря добавлению дополнительных химических элементов на этапе производства металла на поверхности образуется оксидная пленка, которая не растворяется, а, наоборот, защищает сам сплав от влияния коррозии.

К основным свойствам нержавейки также относятся:

• высокая прочность
• высокое качество сварных соединений
• пластичность
• большой срок службы с сохранением своих свойств

В качестве базового металла могут использоваться никель (сплавы на никелевой основе) и железоникель (сплавы на железоникелевой основе).

Введение различных легирующих элементов добавляет те или иные свойства к исходному металлу:

• хром повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава; уменьшение коэффициента линейного расширения упрощает процесс сварки
• никель дополнительно повышает вязкость, пластичность, прокаливаемость и снижает коэффициент теплового расширения, что позволяет использовать изделие из такого сплава с серной, соляной и фосфорной кислотами
• марганец в процентном соотношении более 1% способствует увеличению стойкости, прокаливаемости, твердости и износоустойчивости (частично может быть заменен на никель)
• титан увеличивает прочность стали и ее плотность, что обеспечивает высокие коррозионностойкие свойства
• молибден повышает упругость, антикоррозионные свойства, увеличивает предел прочности на растяжение и сопротивление высоким температурам
• ниобий обеспечивает низкую коррозию в сварных изделиях
• ванадий увеличивает прочность, плотность и твердость сплава
• вольфрам увеличивает твердость и уменьшает хрупкость при термообработке (отпуске) за счет образования с другими элементами твердых соединений карбидов
• кремний в процентном соотношении более 1% увеличивает жаростойкость, упругость, окалиностойкость и кислотность, а также повышает электросопротивление и прочность с теми же параметрами вязкости
• кобальт способствует повышению ударного сопротивления, улучшению жаропрочных свойств
• медь придает сплаву высокую стойкость к атмосферной коррозии
• алюминий способствует уменьшению старения металла, а также увеличивает ударную вязкость и текучесть

Химический состав

Сталь — это сплав углерода и железа, в котором атомы железа располагаются в кристаллической решетке, а остальные элементы, в зависимости от размера и характера поведения изменяют ее. По концентрации углерода, сталь 08Х18Н10Т представляет собой углеродистый сильнолегированный сплав. Где основными легирующими элементами является хром, никель и титан.

Основное правило металловедения, на котором основаны изменения прочности, гласит: «Искажение структурной решетки увеличивает прочность». Так атом углерода, имеющий размер намного меньший чем атом железа, внедряясь в кристаллическую решетку ее искажает, придавая прочность. Таким же образом слияние оказывают и другие элементы, которые могут замещать атомы железа и проявлять характерные для каждого из них свойства.

Хром является самым твердым металлом из всех существующих. В концентрации более 13 % он придает коррозионную стойкость. Как это происходит. Реагируя с атомом кислорода, хром создает оксидную пленку размером всего несколько атомов. Оксиды по размеру ненамного больше самого атома хрома (в отличие от оксидов железа, которые имеют 3-объем), поэтому создает плотную оболочку на самой поверхности, не допуская проникновения кислорода и других газов. Работает такая защита даже при нагревании. Если такую пленку поцарапать, то на ее месте тут же образуются новые оксиды. Этот процесс называется патентированием.

В сложных температурных условиях работы, где сталь испытывает постоянные температурные нагрузки, происходит образование карбидов хрома по границам зерен, что приводит к разрушению металла, т. е. межкристаллитной коррозии. Для исключения этого процесса в сплав присаживают никель, который является стабилизатором аустенита, сохраняя эту структуру при комнатной температуре (для сравнения: в обычных углеродистых сталях температура превращения аустенита в более устойчивые структуры 650-750 ºC).

Титан присаживается в сплав в количестве 0,6 % и способствует устойчивости 08Х18Н10Т в агрессивных средах.

Химический состав в % стали 08Х18Н10Т

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Ni

V

Ti

Cu

W

Fe

<0,08

<0,8

<2,0

<0,035

<0,02

17,0-19,0

<0,3

9,0-11,0

<0,2

<0,7

<0,4

<0,2

Остальное

Химический состав, это основное, от чего зависят характеристики стали 08Х18Н10Т.

Основной элемент в сплаве – углерод, его содержание в данной стали – 0,08 %. Чтобы повысить эксплуатационные свойства, в сплав вводят хром – от 17 до 19 %. Процентное содержание никеля – 9–11 %. В составе сплава данной стали есть кремний, марганец и молибден в небольшой концентрации – до 0,9%. Титан в количестве 0,7% значительно меняет свойства стали 08Х18Н10Т.

Влияние химсостава на свойства стали

Все свойства стали 08Х18Н10Т

, зависят от введения в сплав достаточно большого процента хрома и никеля. При этом необходимо учитывать, что большая концентрация хрома значительно повышает коррозионную стойкость. А большой процент никеля отражается негативно на эксплуатационных характеристиках. Углерод, являющийся основным элементом, при низком содержании может ухудшить показатели твердости и прочности, но повысить свариваемость.

Характеристики материала

Нержавеющая сталь с особыми химическими свойствами (криогенная). Высокоуглеродистая коррозионностойкая (нержавеющая), немагнитная, аустенитная марка, содержащая титан.

1. Твердость:
   • По Роквеллу. Твердость по Роквеллу (HR), метод основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника при определенной нагрузке. Твердость составляет 279 МПа.
   • По бринеллю. Твердость по Бринеллю (HB), метод основан на том, что стальной шарик утопляется в плоскую поверхность под нагрузкой. Твердость составляет 179 МПа.
   • В состоянии плавки. Твердость в течение периода плавления колеблется в пределах 70-88 МПа.
2. Плотность. Плотность стали составляет 7920 кг/м³.
3. Марка: 12Х18Н10Т (старое название Х18Н10Т).
4. Класс: сталь конструкционная криогенная.

Химический состав

Благодаря этому сталь отличается отличным сочетанием технологических качеств нержавеющей стали и превосходных эксплуатационных качеств. Влияние углерода в сплаве (0,1%) обеспечивает аустенитную структуру стали.

Включение алюминия, титана и кремния в сплав придает стали этой марки свойства ферритных сталей. Легирующий элемент — титан, обладает карбидообразующим действием, что предотвращает образование межкристаллической коррозии. Кремний, процентное содержание которого не превышает 0,8%, способствует увеличению его плотности и служит для дегазации стали. Увеличивает плотность сплава и его предел текучести.

Предел прочности

Предел прочности (временное сопротивление разрыву) – это механическое напряжение, при котором происходит разрушение материала или сплава. Конечная прочность стали — 550 МПа.

Важно! Конечная прочность стали может варьироваться в зависимости от типа термической обработки и температуры. Если нужна точная информация об окончательной прочности стали, можно найти ее в сопроводительной документации.

Предел текучести

Пределом текучести металлов называют характеристику стали, которая показывает критическое напряжение, после которого деформация материала продолжается без увеличения нагрузки. Предел текучести R — 276 МПа.

Ударная вязкость

Ударная вязкость зависит от состава стали, наличия легирующих элементов и значительно меняется при изменении температуры. Ударная вязкость KCU, Дж/см2 — 215 – 372.

Температура эксплуатации

Максимальная рабочая температура нержавеющей стали 12Х18Н10Т при длительной эксплуатации на 200 градусов выше, чем при сверхдлительной. Эта сталь может применяться при температуре до 800°С в течении 10 тысяч часов.

Механические свойства

При легировании в состав входит кремний. Увеличивает плотность и текучесть. Концентрация этого химического элемента в составе отрицательно влияет на пластичность.

Важно! Достаточно высокая пластичность и ударная вязкость являются привлекательными эксплуатационными характеристиками металла.

Когда температура окружающей среды снижается, механические свойства металла начинают значительно снижаться.

Недостатком является то, что металл не выдерживает воздействия веществ, содержащих ионы хлора. Кроме того, коррозионная стойкость низкая по отношению к соляной или серной кислоте. Поэтому сфера применения несколько ограничена.

Отпускная хрупкость

Большинство известных видов стали обладают отпускной хрупкостью-особым состоянием сплава, которое характеризуется низким значением ударной вязкости. В нормальных условиях это свойство не способно повлиять на другие механические свойства материала.

Свариваемость

Технология сварных соединений не имеет особых ограничивающих свойств.

Используются следующие характеристики сварочных технологий:

• ручная электрическая дуга с использованием электродов CT-26;
• электрошлаковый;
• контактно точечный.

Для обеспечения повышенной прочности рекомендуется окончательная термическая обработка швов.

Перечень аналогичных марок

Характеристики стали 08Х18Н10Т идентичны и у некоторых зарубежных марок нержавейки. К их числу относятся:

• AISI 321, S32100 – Америка;
• 1.4541, 1.4878, X10CrNiTi18-9, X6CrNiTi18-10 – Германия;
• SUS321 – Япония;
• 321F00, Z6CN18-10, Z6CNT18-10 – Франция;
• 321S12, 321S18, 321S20, 321S22, 321S31 – Англия;
• 1.4541, X10CrNiTi18-10, X6CrNiTi18-10 – Европа;
• X6CrNiTi18-11, X8CrNiTi1811 – Италия;
• F3523, X6CrNiTi18-10 – Испания;
• 0Cr18Ni11Ti, 1Cr18Ni9Ti, OCr18Ni10Ti – Китай;
• 2337 – Швеция;
• 0H18N10T, 1H18N10T, 1H18N9T – Польша;
• 17246, 17247, 17248 – Чехия;
• X6CrNiTi18-10S, X6CrNiTi1810K-KW – Австрия

Среди сплавов российского производства можно отметить 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М2 (не содержат титана), а также 10Х17Н13МЗТ, в состав которого включено повышенное содержание молибдена.

В России выпускается и более дешевый аналог 12Х17. Он обладает антикоррозийными свойствами. Но его применение невозможно при экстремально высоких температурах. К тому же, его химические и физические показатели остаются неизменными только при нахождении в слабоагрессивных средах.

Зарубежные аналоги Стали 08Х18Н10Т

США	Германия	Япония	Франция	Англия	Евросоюз
—	DIN,WNr	JIS	AFNOR	BS	EN
321	1,4541	SUS321	321F00	321S12	1,4541
S32100	1,4878	Z6CN18-10	321S18	X10CrNiTi18-10
X10CrNiTi18-9	Z6CNT18-10	321S20	X6CrNiTi18-10
X12CrNiTi18-9	321S22
X6CrNiTi18-10	321S31
Италия	Испания	Китай	Польша	Чехия	Австрия
UNI	UNE	GB	PN	CSN	ONORM
X6CrNiTi18-11	F.3523	0Cr18Ni11Ti	0H18N10T	17246	X6CrNiTi18-10S
X8CrNiTi1811	X6CrNiTi18-10	1Cr18Ni9Ti	1H18N10T	17247	X6CrNiTi1810K-KW
OCr18Ni10Ti	1H18N9T	17248

Условные обозначения

Механические свойства
σB	временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,2	предел текучести условный, МПа
σсж	предел прочности при сжатии, МПа
σсж0,2	предел текучести при сжатии, МПа
σ0,05	предел упругости, МПа
σизг	предел прочности при изгибе, МПа
σ-1	предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
δ5 , δ4 , δ10	относительное удлинение после разрыва, %
ψ	относительное сужение, %
ν	относительный сдвиг, %
ε	относительная осадка при появлении первой трещины, %
τК	предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
τ-1	предел выносливости при испытании на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
KCU и KCV	ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами вида U и V, Дж/см2
HRCэ и HRB	твёрдость по Роквеллу (шкала C и B соответственно)
HB	твёрдость по Бринеллю
HV	твёрдость по Виккерсу
HSD	твёрдость по Шору
Физические свойства
E	модуль упругости нормальный, ГПа
G	модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
ρn	плотность, кг/м3
λ	коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°C)
ρ	удельное электросопротивление, Ом∙м
α	коэффициент линейного теплового расширения, 10-61/°С
с	удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙°С)

Источники

• https://InstrumentBaza.ru/materialy/08h18n10t-harakteristiki.html
• https://paes250.ru/vidy-stali/plotnost-08h18n10t.html
• https://pressadv.ru/stali/08h18n10t-harakteristiki.html
• https://iopent.ru/pro-materialy/plotnost-08h18n10t.html
• https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/nerzhaveyuschaya-stal-marki-08h18n10t.html
• https://ipmet.ru/nerzhaveyushhaya-stal-08x-18n-10t-xarakteristiki-priminenie-analogi/
• https://uraltm08.ru/stati/kak-rasshifrovat-marku-stali.html
• https://svarkaipayka.ru/material/stal/tehnicheskie-harakteristiki-stali-08h18n10t.html
• https://vse-stali.ru/stali-i-splavy-korrozionnostojkie-zharoprochnye-zharostojkie-iznosostojkie/stal-08h18n10t/

Технология получения

При обработке деталей важно получить нужные механические свойства. Их комбинацию получают благодаря двум составляющим:

• химическому составу;
• термической и/или механической обработки — сталь 08Х18Н10Т не исключение.

Нержавейка обладает особенностями, которые совмещают в себе пластичность, позволяющую раскатывать металл толщиной менее 1 мм и прочностью, которой достаточно для изготовления ответственных инженерных коммуникаций, деталей, работающих под высоким давлением в сильно агрессивных средах.

Расшифровка

Российская маркировка стали определяет химический состав. В ней указываются основные легирующие элементы, влияющие в большей степени на характер сплава. В данном случае маркировка 08Х18Н10Т определяет

• углерод – 0,8 %;
• хром – 18 %;
• никель – 10;
• титан – 0,4-0,6 %;
• кремний и марганец (по умолчанию, в маркировке они не указываются) – до 0,8 (практически, содержание марганца всегда выше)

Аналоги

В стандартах других стран эта марка может иметь следующую маркировку:

• Америка – AISI 304; 321;
• Япония — SUS321;
• Германия — 1.4541;
• Китай — 2337.

Российским аналогом являются два типа сплавов:

• с добавлением молибдена — 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М2 (без титана); 10Х17Н13М3Т (с увеличением молибдена до 3 %);
• без Ti — 08Х18Н9 либо с содержанием никеля до 10;
• более дешевый аналог, который имеет коррозионную стойку при нормальных температурах и слабоагрессивных средах — 12Х17.

Это интересно: Основные сплавы металлов — химические, физические, механические свойства

Химический состав

Сталь — это сплав углерода и железа, в котором атомы железа располагаются в кристаллической решетке, а остальные элементы, в зависимости от размера и характера поведения изменяют ее. По концентрации углерода, сталь 08Х18Н10Т представляет собой углеродистый сильнолегированный сплав. Где основными легирующими элементами является хром, никель и титан.

Основное правило металловедения, на котором основаны изменения прочности, гласит: «Искажение структурной решетки увеличивает прочность». Так атом углерода, имеющий размер намного меньший чем атом железа, внедряясь в кристаллическую решетку ее искажает, придавая прочность. Таким же образом слияние оказывают и другие элементы, которые могут замещать атомы железа и проявлять характерные для каждого из них свойства.

Хром является самым твердым металлом из всех существующих. В концентрации более 13 % он придает коррозионную стойкость. Как это происходит. Реагируя с атомом кислорода, хром создает оксидную пленку размером всего несколько атомов. Оксиды по размеру ненамного больше самого атома хрома (в отличие от оксидов железа, которые имеют 3-объем), поэтому создает плотную оболочку на самой поверхности, не допуская проникновения кислорода и других газов. Работает такая защита даже при нагревании. Если такую пленку поцарапать, то на ее месте тут же образуются новые оксиды. Этот процесс называется патентированием.

В сложных температурных условиях работы, где сталь испытывает постоянные температурные нагрузки, происходит образование карбидов хрома по границам зерен, что приводит к разрушению металла, т. е. межкристаллитной коррозии. Для исключения этого процесса в сплав присаживают никель, который является стабилизатором аустенита, сохраняя эту структуру при комнатной температуре (для сравнения: в обычных углеродистых сталях температура превращения аустенита в более устойчивые структуры 650-750 ºC).

Титан присаживается в сплав в количестве 0,6 % и способствует устойчивости 08Х18Н10Т в агрессивных средах.

Виды нержавеющей стали

Нержавеющая сталь представляет собой привлекательный материал для использования в современной промышленности. Он состоит из железа и примеси хрома.

Также в смесь для производства нержавейки добавляются и другие элем6нты, которые представлены:

• никелем,
• ниобием,
• молибденом,
• титаном.

Они необходимы для того чтобы материал приобрел свои физико-хиимические качества и стал более прочным.

Благодаря смеси железа и других элементов появляется материал, который способен противостоять появлению коррозии. В зависимости от пропорциональности добавленных элементов нержавеющий материал получается прочным и он способен противостоять даже высоким температурам. Благодаря пластичности нержавеющую сталь используют в самых разных отраслях промышленности.

Железо само по себе покрывается ржавчиной достаточно быстро. Если смешать его с хромом и другими элементами на его поверхности образуется невидимая пленка, которая предотвращает поступление к нему кислорода. В результате окисления не производится. Данный слой является достаточно прочным. Что делает материал более устойчивым к образованию трещин, вмятин и многих других дефектов. Сталь способна восстанавливаться со временем самостоятельно.