Технические характеристики легированной стали 12Х18Н10Т

Класс нержавеющей стали включает в себя всего около 50 наиболее используемых марок. Их подразделяют на техническую нержавейку с содержанием только хрома, и аустенитную нержавейку — дополнительно легированную никелем. Среди последних марок — 12Х18Н10Т, характеристики стали отличаются особо удачным соотношением элементов, что определяет высокую технологичность и стойкость к межкристаллитной коррозии (неизлечимая болезнь высоколегированной нержавейки аустенитного класса).

Кроме коррозионной стойкости в водной среде, эта марка устойчива к агрессивным средам при высоких температурах, что позволяет ее использовать в:

• нефтегазовой промышленности в виде бесшовных труб;
• медицине и фармацевтике для изготовления инструментов и емкостей;
• химической отрасли;
• для криогенных аппаратов и сосудов глубокой заморозки, работающих при t от -269 до +600 С;
• строительстве – для особо ответственных конструкций;
• машиностроении – для изготовления деталей и узлов механизмов;
• металлоконструкциях в виде канатов и тросов высокого качества.

ГОСТ и другие нормативные документы на сталь

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т изготавливается согласно требованиям ГОСТ:

• 1133-71 — методом ковки круглого и квадратного сечения;
• 18143-72 — проволока;
• 18907-73 — прутки;
• 25054-81 — поковки, поставляются в отожженном состоянии;
• 4986-79 — лента холоднокатаная;
• 9940-81 — трубы бесшовные горячекатаные;
• 9941-81 — трубы бесшовные катаные в холодном и теплом состоянии;
• 2879-2006 — шестигранник горячекатаный.

Кроме вышеперечисленных, используется еще ряд стандартов для изготовления профилей высокой точности, а также изделий и деталей из коррозионностойкой жаропрочной стали.

Преимущества и недостатки

Марка нержавеющей стали 12Х18Н10Т является единственной в своем роде, сочетающей большое количество преимуществ, благодаря которым она приобрела такую распространенность.

• Сталь выплавляется методом электрошлакового переплава —  одним из самых недорогих на сегодня и высоким выходом годного металла. Сквозное производство позволяет выпускать сталь в больших количествах (объем одной плавки – 60-160 тн), с последующей прокаткой и термической обработкой, что определяет высокую производительность.  Для легирования используются небольшое количество доступных элементов. Все эти факторы обеспечивают доступную стоимость изделий и заготовок из получаемой стали.
• Данное соотношение хрома и никеля при точном соблюдении технологических режимов позволяет получить сталь с высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии.
• Обладает хорошей способностью к свариванию всеми видами ручной и автоматической сварки.
• Деформируется как в горячем, так и в холодном состоянии (допускаются высокие степени деформации).
• Работа в очень агрессивных кислотах и щелочах при температуре до 800° С.
• Высокая износостойкость и прочность.

Из недостатков стоит отметить высокие требования к выдержке температурных и временных интервалов при обработке, которые зависят от точного химического состава. Особенно это касается нагрева под высокотемпературный отпуск для стабилизации структуры.

Поскольку термическая обработка должна быть контролируемой, то для проведения операции требуются специализированное оборудование, в том числе и для проведения экспертизы.

Сортамент

Свойства стали 12Х18Н10Т используются для получения изделий, работающих в агрессивных средах, при температурах от -269 до 600° С. Основными потребителями является нефтегазовая промышленность, где используются бесшовные трубы.

Также используется эта сталь для конструкций, получаемых сварным методом. Это всякого рода емкости, детали механизмов (насосов, арматуры) и оборудования (теплообменного, емкостного).

Химические и физические свойства, состав

Механические свойства стали 12х18н10т зависят от химического состава. Для каждого изделия, в зависимости от сечения, способа производства, проводится термообработка, которая и определяет окончательные параметры.

Хром — самый твердый металл, обладает способностью образовывать оксиды в объеме, не превышающем сам атом хрома. Они создают на поверхности плотную пленку, толщиной всего в 2-3 атома, которая не допускает проникновения кислорода. При механическом повреждении пленки сразу же образуются новые оксиды. При повышенных температурах образуются карбиды хрома на границах зерен. Это приводит к упрочнению и последующей межкристаллитной коррозии. Чтобы исключить этот процесс, стали легируют никелем. Он стабилизирует аустенит при комнатной температуре: присущая ему кристаллическая решетка способна растворить большое количество углерода, который в этом состоянии не образовывает карбиды. Кроме того, аустенит обладает повышенной ударной вязкостью, что и определяет высокую способность к пластической деформации в холодном состоянии (сталь способна деформироваться до толщины 1 мм).

Для стойкости в агрессивных средах присаживается титан, свойства которого идентичны хрому.

Технические свойства

Сталь обладает высокой технологичностью — т. е. способностью к механической обработке:

• резанием;
• ковкой;
• свариванием.

При обработке принимается во внимание точный химический состав стали, а именно содержание феррита. Его концентрация может достигать 20 % и влияет на температурный интервал, в котором можно получить непоправимый дефект. Зависимости t нагрева от содержания феррита:

• 20 % — 1240-1250° С;
• 16-19 % — до 1255° С;
• До 16 % — до 1270° С.

Обработка Ме давлением проводится в диапазоне 1180-850° С. Скорость охлаждения до комнатных температур не лимитируется. Закалка на мартенсит проводится в диапазоне отрицательных температур. Высокая твердость достигается после проведения закалки и низкотемпературного отпуска.

Для сварки используются электродную проволоку марки Св-08 с содержанием хрома, никеля, ниобия, титана. Флюс – марки АН-26 или АН-18. В качестве ручных электродов: ЭА-1Ф2 марок: ГЛ-2, ЦЛ-2Б2, ЭА-606/11.

Термообработка, режимы, твердость

Наиболее распространенная технологическая обработка — ВТМО. Проводится при нагреве стали до t 1180° С. Нагрев до рекристаллизационных температур позволяет не только снять внутренние напряжения, но также получить измельченное зерно. Такая структура обладает наименьшей плотностью дислокаций, отсутствием дендритной ликвации.

При комнатной температуре структура состоит из аустенита (состав феррита нежелателен, но может достигать 20 %), с понижением t ниже 20° С, аустенит начинает распадаться. Изменение параметров происходит при закалке, которую проводят в масло, воздух или воду с t нагрева 1100-1050° С. У такой стали снижаются относительное удлинение, предел текучести и повышается твердость.

Пример расшифровки маркировки

В Российском ГОСТ наименование включает в себя аббревиатуру легирующих элементов, придающих основные свойства сплава. Расшифровать марку стали 12Х18Н10Т можно следующим образом:

1. Углерод — как обязательный элемент, указывается в маркировке только его содержание, которое варьируется в диапазоне от 1 до 1,2 %;
2. Х — хром — 17-19 %;
3. Н — никель — 9-11 %;
4. Т — титан — до 0,8 %.

Остальные элементы добавляются по требованиям стандартов, но не указываются в марке. Это:

1. марганец — до 2 %;
2. кремний — до 0,8 %.

Допускается содержание вредных примесей:

• Р — фосфор — до 0,035 %;
• S — серы — до 0,02 %.

Чем можно заменить (аналоги)

Марка стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72 предполагает использование около 50 марок нержавеющей стали, которые обладают схожими свойствами. Но самые близкие аналоги — это:

• 12Х18Н9Т;
• 08Х18Н10;
• 08Х18Н10Т.

Для нержавеющих сталей отсутствуют общие стандарты Евросоюза и выпускается сталь согласно требованиям стандартов каждой страны. Мировая классификация основных производителей:

• США — 321; 321Н; S32100;
• Япония — SUS321;
• Ю Корея — STS 321;
• Китай — 0Cr18NiTi18-11;
• Швеция — 2337.