• Главная
  • / Блог
  • / Классификация марок нержавеющих сталей согласно стандарту EN10088-1:2005

Классификация марок нержавеющих сталей согласно стандарту EN10088-1:2005

Нержавеющие стали классифицируют по трем критериям:

  1. по потребительским свойствам при разработке стандартов на материалы;
  2. по микроструктуре при составлении таблиц в стандартах;
  3. по важнейшим легирующим элементам при сортировке сталей в таблицах

Возможна дальнейшая классификация по доступности с делением на стандартные и специальные марки стали. Специальные марки предназначены для особых случаев применения и доступны в ограниченном объеме. Некоторые марки стали, которые подпадают под определение нержавеющих, в соответствии с их назначением считаются инструментальными или клапанными сталями.

Классификация по потребительским свойствам

По потребительским свойствам нержавеющая сталь делится на коррозионностойкую, жаростойкую, жаропрочную. Далее подробнее.

Коррозионностойкие стали

Коррозионностойкие марки стали обладают высоким сопротивлением общей и точечной коррозии под воздействием факторов окружающей среды. Защита от коррозии достигается при наличии в составе стали более 10,5 % хрома благодаря самопроизвольному образованию защитного слоя окислов хрома. Окружающая среда может представлять собой атмосферу при окружающей температуре (в зданиях, в сельской или городской местности, в промышленных или приморских районах) или раствор электролита.

Для марок стали по европейским стандартам по EN 10027-2 предусмотрены номера в следующих группах:

  • 1.40хх для марок с < 2,5% Ni, без молибдена и специальных присадок;
  • 1.41хх для марок с < 2,5% Ni, с молибденом, но без специальных присадок;
  • 1.43хх для марок с ≥ 2,5% Ni, без молибдена и специальных присадок;
  • 1.44хх для марок с ≥ 2,5% Ni, с молибденом, но без специальных присадок;
  • 1.45хх и 1.46хх для марок со специальными легирующими присадками типа титана, ниобия, меди.

Жаростойкие стали

Жаростойкие стали – в основном ферритные или аустенитные марки стали с высоким сопротивлением окислению и воздействию горячих газов и продуктов горения при температурах свыше 550 °С, В окислительной атмосфере на их поверхности образуется защитный слой из окислов хрома, кремния и алюминия. Этот оксидный слой снижает также коррозию под влиянием серы. В восстановительной атмосфере, в которой не образуются оксиды, повышенное содержание никеля снижает поглощение углерода и азота, но повышает коррозию под влиянием серы.

Для марок жаростойких сталей по европейским стандартам предусмотрены номера в следующих группах:

  • 1.47хх для марок с < 2,5% Ni;
  • 1.48хх для марок с ≥2,5% Ni.

Жаропрочные стали

Жаропрочные марки стали – это в основном мартенситные и аустенситные стали с высокой длительной прочностью при механическом нагружении и температурах свыше 500 °С. Различные аустенитные жаропрочные марки представляют собой варианты коррозионностойких и жаростойких марок с заданным минимальным содержанием углерода.

Для марок жаропрочных сталей по европейским стандартам предусмотрены номера в группе 1.49хх.

Классификация коррозионностойких сталей по микроструктуре

По микроструктуре коррозионностойкие стали делятся на мартенситные, ферритные, дисперсионно-твердеющие, аустенитно-ферритные и аустенитные марки. Подробнее о каждой из них расскажем ниже.

Ферритные стали

Феррит или альфа-железо, имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Ниже определенной переходной температуры он обладает магнитными свойствами и хрупок. Дельта-феррит с объемно-центрированной кубической структурой образуется в процессе затвердевания и обладает аналогичными свойствами.

Ферритные марки стали подвергают отжигу при температуре от 750 до 950 °С, ниже температуры аустенизации. Термообработка при более высоких температурах (типичный пример: зона термического влияния при сварке) может приводить к образованию аустенита, который при охлаждении превращается в мартенсит и может вызвать растрескивание из-за образования крупного зерна. Эти эффекты можно ослабить стабилизацией углерода и азота титаном, ниобием или цирконием.

Ферритные стали обладают умеренной свариваемостью из-за чувствительности к межкристаллитной коррозии и растрескивания в зоне термического влияния.

В стандартах ASTM ферритные стали отнесены к серии 400.

Мартенситные стали

Мартенсит образуется из аустенита во время термообработки или при холодной обработке давлением. Он обладает высокой прочностью и магнитен. Выше температур от 900 до 1000 °С эти марки стали обладают аустенитной структурой с высокой растворимостью углерода. Во время охлаждения образуется структура, в кристаллической решетке которой углерод образует перенасыщенный раствор в виде объемно-центрированной альфа'-матрицы, то есть, мартенсита, который стабилен вплоть до комнатной температуры.

При высоком содержании в структуре феррита сталь считается мартенситно-ферритной или полуферритной. Примерами являются марки 1.4005 и 1.4006 (Аналоги AISI 416 и 410).

Обычные мартенситные стали имеют высокое содержание углерода от 0,08 до 1%. Они закаливаются на воздухе, но быстрое охлаждение еще больше повышает их механическую прочность. Вид охлаждения (на воздухе, в воде или в масле) зависит от марки стали. Вязкость стали повышают отпуском. При содержании углерода свыше 0,20 % эти стали с трудом поддаются сварке.

Мартенситные стали поставляются также с низким содержанием углерода (до 0,06%) и 3- 6% никеля. Состав этих сталей подобран таким образом, что после улучшения в них образуется стабильный аустенит. Их называют мартенситно-аустенитными или никель- мартенситными сталями. Они отличаются хорошей свариваемостью. Примеры: марки 1.4313 и 1.4418 (X3CrNiMo13-4 и X4CrNiMo16-5-1).

На основе марок стали с низким содержанием углерода были созданы «супермартенситные» стали с типичным составом: 11-13 % хрома, 2-6 % никеля 0-5 % молибдена и до 0,030 % углерода и азота. Они отличаются сочетанием высокой прочности, ударной вязкости и хорошей свариваемости. Пример: сталь 1.4415 (X2CrNiMoV13-5-2). В стандартах ASTM мартенситные стали отнесены к серии 400.

Дисперсионно-твердеющие стали

Высокая прочность достигается тем, что после отжига на твердый раствор и закалки из мартенситной структуры этих сталей выделяются интерметаллические соединения, а также карбиды, нитриды и соединения меди. Термообработка этих сталей производится с учетом требуемых механических свойств и указаний изготовителя. Примеры этих марок сталей: 1.4568, 1.4542 и 1.4594 (AISI type 631, 630).

Аустенитные стали

Аустенит (гамма-железо) обладает гранецентрированной кубической решеткой. Он немагнитен и вязок в широком интервале температур от самых низких до близких к пределу жаропрочности, не склонен к хрупкому разрушению, обладает высоким пределом прочности при низких температурах, а холодная обработка давлением может еще больше повысить его прочность.

Аустенитные марки стали подвергают отжигу на твердый раствор в интервале температур от 1000 до 1200 °С. Повысить прочность аустенита термической обработкой невозможно. Такие элементы как никель, углерод и азот способствуют образованию аустенитной структуры, а хром, молибден и кремний способствуют образованию ферритной структуры. Обычные аустенитные марки стали содержат следы дельта-феррита, что повышает их свариваемость. Прочность стали можно повысить легированием элементами внедрения, особенно азотом.

Стабильность аустенитной структуры зависит от размера доли легирующих элементов. В марках стали с низким содержанием легирующих пластическая деформация и/или охлаждение до низких температур может привести к мартенситному превращению. Такие стали называют метастабильными аустенитными. Примеры: марки 1.4310 и 1.4318 (AISI type 301, 301LN).

Наличие остаточного феррита и высокое содержание хрома и молибдена могут способствовать выделению хрупкой сигма-фазы. Классический температурный интервал выделения этой фазы и других интерметаллических соединений составляет от 600 до 900°С.

Стабильные аустенитные марки стали без примеси феррита считаются полностью аустенитными. Горячая обработка давлением и сварка этих марок могут потребовать особого внимания. Типичные примеры: марки 1.4466 и 1.4539 (AISI type 310MoLN, 904L).

Марки стали с особо высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, обеспечиваемой высоким содержанием хрома, молибдена и азота, именуют супераустенитными сталями. Типичные примеры: марки 1.4547 и 1.4652 (X1CrNiMoCuN20-18-7 и X1NiCrMoCu32-28-7.

Система классификации металлических материалов по CR ISO 15608 включает особую группу 8.2 аустенитных сталей с типичным содержанием хрома свыше 19%. Сюда относятся все супераустенитные и большинство полностью аустенитных марок.

В стандартах ASTM аустенитные стали с содержанием марганца 2% и менее отнесены к серии 300.

Аустенитно-ферритные марки (дуплексные) марки стали

Эти марки стали обладают взвешенной двухфазной структурой с содержанием феррита от 30 до 50 %. Их прочность выше, чем аустенитных сталей, так что холодная обработка давлением требует больших усилий. Эти стали отличаются высоким сопротивлением коррозии под напряжением.

Сигма-фаза и другие фазы, снижающие вязкость и коррозионную стойкость, образуются преимущественно в интервале температур от 600 до 900 °С в первую очередь из ферритов. Поэтому горячая обработка давлением должна производиться вне этого интервала и сопровождаться быстрым охлаждением. Сварные швы также необходимо быстро охлаждать в этом интервале температур.

Система классификации металлических материалов по CR ISO 15608 включает особую группу 10.2 аустенитно-ферритных сталей с типичным содержанием хрома свыше 24 %. Сюда относятся так называемые супердуплексные марки с высоким содержанием хрома, молибдена и азота. Типичные примеры: марки 1.4410, 14507 и 1.4501 (AISI 2507 или X2CrNiMoN25-7-4, 255 или X2CrNiMoCuN25-6-3, X2CrNiMoCuWN25-7-4).

В стандартах ASTM аустенитно-ферритные стали отнесены к серии 300.

Классификация коррозионностойких сталей по важнейшим легирующим элементам

К важнейшим легирующим элементам относятся хром, молибден, никель, марганец, углерод, азот, сера, титан, ниобий, цирконий. Далее подробности.

Хром и никель

Это основные легирующие элементы нержавеющих сталей и по ним в европейских стандартах производится их основная классификация. Хромистые стали – обычное название для ферритных марок и хромоникелевые стали – для аустенитных марок.

Молибден

Молибден повышает коррозионную стойкость, особенно в отношении вызванной хлоридами точечной коррозии. Однако он оказывает отрицательное влияние в окисляющих кислотах, например, в азотной кислоте, и в окисляющих атмосферах при высоких температурах.
Аустенитные марки стали, содержащие более 2 % молибдена, именуют хромникельмолибденовыми сталями. Раньше их именовали кислотоупорными из-за их стойкости в сульфитном процессе производства бумаги.

Марганец

Марганец добавляют вместо никеля для образования аустенита и повышения растворимости азота. Система классификации металлических материалов по CR ISO 15608 включает особую группу 8.3 аустенитных сталей с содержанием марганца от 2 до 9%. В стандартах ASTM аустенитные стали с содержанием марганца свыше 2% отнесены к серии 200.

Низкое содержание углерода

При медленном охлаждении после термообработки или сварки на границах зерен могут выделяться карбиды хрома, которые при контакте с агрессивными средами могут вызвать межкристаллитную коррозию. Критический температурный интервал составляет от 600 до 800°С. Современный метод предотвращения межкристаллитной коррозии основан на поддержании в стали содержания углерода не выше 0,030% (низкоуглеродистые стали), который при этом остается в твердом растворе и не образует с хромом выделений карбидов.

Азот

Азот, активно способствующий образованию аустенита, добавляют вместо никеля. Он повышает не только прочность, но и стойкость марок стали к точечной коррозии.

Стабилизация

Присадки титана, ниобия и/или циркония предотвращают выделение карбидов хрома после термообработки и/или сварки. До 1960-х годов предпочитали такую стабилизацию сталей, однако в дальнейшем технический прогресс позволил надежно и экономично получать стали с низким содержанием углерода. Стабилизированные марки стали обладают высокой прочностью примерно до 600 °С.

Сера

Присадка серы позволяет обеспечить короткую стружку при обработке резанием, существенно улучшая обрабатываемость стали. Известны автоматные стали с ферритной, мартенситной и аустенитной структурой, содержащие от 0,15 до 0,35 % серы. Однако, присадка серы снижает вязкость и коррозионную стойкость.

Основные требования к исполнению и качеству поверхности для листовой и полосовой нержавеющей стали

Вид нержавеющей листовой стали определяется типом производства, вариантами обработки, а также составом сплава. Для удобства продукцию разделяют на следующие группы:

Обозначение Исполнение Поверхность Примечания
Горячекатаная 1U Горячекатаная, без термообработки, без удаления окалины Покрыта окалиной Пригодна для изделий с дальнейшей обработкой, например – полоса для дрессировки.
1C Горячекатаная, термообработанная, без удаления окалины Покрыта окалиной Пригодна для деталей, с которых впоследствии будет удалена окалина, или которые будут подвергнуты дальнейшей обработке, а также для некоторых жаростойких применений.
1E Горячекатаная, термообработанная, с механическим удалением окалины Без окалины Вид механического удаления окалины, например – черновая шлифовка или дробеструйная обработка, зависит от сорта стали и формы изделия и, если не согласовано иное, выбирается производителем.
No.1 или 1D Горячекатаная, термообработанная, протравленная Без окалины Обычный стандарт для многих сортов стали, обеспечивает хорошую коррозионную стойкость; обычное исполнение для дальнейшей обработки. Могут иметься следы шлифовки. Не такая гладкая, как 2D или 2B.
Холоднокатаная 2H Упрочненная в холодном состоянии Блестящая Деформирована в холодном состоянии для достижения более высоких уровней прочности.
2C Холоднокатаная, термообработанная, без удаления окалины Гладкая, с окалиной после термообработки Пригодна для деталей с дополнительным удалением окалины и механической обработкой или для некоторых жаростойких применений.
2E Холоднокатаная, термообработанная, с механическим удалением окалины Шероховатая и матовая Обычно используется в случае сталей с очень устойчивой к протравливанию окалиной. Затем может быть протравлена
2D Холоднокатаная, термообработанная, протравленная Гладкая Исполнение с хорошей формуемостью, но поверхность не такая гладкая, как 2B или 2R.
2B Холоднокатаная, термообработанная, протравленная, дрессированная Более гладкая, чем 2D Наиболее частое исполнение для многих сортов стали для повышения коррозионной стойкости, гладкости и плоскостности поверхности. Обычное исполнение для дальнейшей обработки. Дрессировка может производиться правкой растяжением.
BA или 2R Холоднокатаная, светлоотожженнаяc Гладкая, блестящая, отражающая Более гладкая и блестящая, чем 2B. Также обычное исполнение для дальнейшей обработки.
2Q Холоднокатаная, закаленная и отпущенная, без окалины Без окалины Либо закаливается и отпускается под защитным газом, либо очищается от окалины после термообработки.
1