Ферритная сталь что это такое?

Металл Профиль: Ферритная нержавеющая сталь

Ферритные стали представляют собой высокохромистые, магнитные нержавеющие стали с низким содержанием углерода.

Известные своей хорошей пластичностью, стойкостью к коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением, ферритные стали обычно используются в автомобильной промышленности, посуде и промышленном оборудовании.

Характеристики ферритной нержавеющей стали

По сравнению с аустенитными сталями, которые имеют зернистую структуру с гранецентрированной кубической (FCC), ферритные стали определяются зернистой структурой с объемноцентрированной кубической (BCC).

Другими словами, кристаллическая структура таких сталей состоит из кубической атомной ячейки с атомом в центре.

Эта зерновая структура типична для альфа-железа и является тем, что дает ферритные стали их магнитные свойства.

Несмотря на то, что ферритные сорта не обладают такой высокой прочностью или коррозионной стойкостью, как и аустенитные марки, они, как правило, обладают более высокими инженерными свойствами.

Хотя обычно очень свариваемые, некоторые марки ферритной стали могут быть подвержены сенсибилизации зоны термического воздействия сварного шва и горячего крекинга металла сварного шва.

Поэтому ограничения на свариваемость ограничивают использование этих сталей более тонкими датчиками.

Из-за их более низкого содержания хрома и никеля стандартные марки ферритной стали обычно дешевле, чем их аустенитные аналоги.

хрома может составлять от 10 до 27 процентов, и, как и мартенситные марки, в целом содержание никеля в общем случае практически отсутствует. Специальные сорта часто включают молибден и в меньшей степени используют алюминий и титан.

Ферритные сплавы из нержавеющей стали обычно можно разделить на пять групп, три семейства стандартных марок (группы 1-3) и два семейства сталей специального назначения (группы 4 и 5 ниже).

В то время как стандартные ферритные стали являются, по большому счету, самой большой потребляемой группой с точки зрения тоннажа, спрос на нержавеющие стали специального качества все более устойчиво.

Типы ферритной нержавеющей стали

• Группа 1 (тип 409 / 410L): Они имеют самое низкое содержание хрома во всех нержавеющих сталях и идеально подходят для слабокоррозионных сред, где допустима локализованная ржавчина. Наименее дорогая из всех нержавеющих сталей типа 409 была первоначально создана для глушителей автомобильных выхлопных газов, но теперь их можно найти в автомобильных выхлопных трубах и корпусах каталитического нейтрализатора. Тип 410L часто используется для контейнеров, автобусов и ЖК-мониторов.
• Группа 2 (тип 430): Наиболее часто используемая ферритная сталь типа 430 имеет более высокое содержание хрома и, следовательно, более устойчива к коррозии азотными кислотами, серосодержащими газами и многими органическими и пищевыми кислотами.В некоторых применениях этот сорт может использоваться в качестве замены для аустенитного сорта 304. Тип 430 часто встречается во внутренних приборах, включая барабаны для стиральной машины, кухонные раковины, столовые приборы, крытые панели, посудомоечные машины и другие кухонные принадлежности.
• Группа 3 (тип 430Ti, 439 и 441): Обладая лучшей свариваемостью и формуемостью, чем ферритные листы из группы 2, сталь группы 3 может использоваться для замены аустенита аустенитного типа 304 в более широком диапазоне применений, в том числе в раковинах, обменных трубах, выхлопных системах и сварных частях стиральных машин.

• Группа 4 (тип 434, 436, 444): При более высоком содержании молибдена эти ферритные марки нержавеющей стали обладают повышенной коррозионной стойкостью и используются в резервуарах для горячей воды, солнечных водонагревателях, частях выхлопной системы, электрических чайниках , элементы микроволновой печи, а также автомобильная поездка. В частности, класс 444 имеет эквивалент стойкости к истиранию (PRE) до уровня 316, что позволяет использовать его в агрессивных средах с наружной средой
• Группа 5 (446, 445, 447): Эта группа нержавеющих сталей специального назначения характеризуется относительно высоким содержанием хрома. В результате получается сталь с отличной коррозионной и масштабирующей (или окисляющей) устойчивостью. Фактически, коррозионная стойкость класса 447 эквивалентна коррозионной стойкости металла титана. Молибден также обычно добавляют для улучшения коррозионной стойкости. Применения для стали группы 5 обнаружены в сильнокоррозионных прибрежных и морских средах.

Источники

Ассоциация развития нержавеющей стали в Южной Африке. Типы. URL: www. sassda. сотрудничество. za

Международный форум по нержавеющей стали (ISSF). Ферритное решение .

URL: www. worldstainless. орг

Источник: https://ru.routestofinance.com/metal-profile-ferritic-stainless-steel

Нержавеющие стали: феррит, мартенсит, аустенит

Нержавеющие стали ценят за их высокое сопротивление коррозии. Все по-настоящему нержавеющие стали содержат не менее 11 % хрома. Такое содержание хрома обеспечивает образование тонкого защитного поверхностного слоя из карбида хрома при взаимодействии стали с кислородом.

Влияние хрома на коррозионную стойкость стали

Именно хром делает сталь нержавеющей. Кроме того, хром является элементом, повышающим устойчивость феррита. Рисунок 1 иллюстрирует влияние хрома на диаграмму состояния железо-углерод. Хром заставляет аустенитную область сжаться тогда, как ферритная область увеличивается в размерах. При высоком содержании хрома и низком содержании углерода феррит является единственной фазой вплоть до температуры ликвидуса.

Рисунок 1 — Влияние 17 % хрома на диаграмму состояния железо-углерод. При низком содержании углерода феррит является устойчивым при всех температурах. Буква «М» обозначает «металл», например, хром или железо, а также другие легирующие элементы.

Различают несколько видов нержавеющих сталей, основанных на различиях кристаллической структуры и упрочняющих механизмов.

Ферритные нержавеющие стали

Ферритные нержавеющие стали содержат до 30 % хрома и не более 0,12 % углерода.

Благодаря своей объемноцентрированной кристаллической структуре (ОЦК) ферритные стали имеют хорошую прочность и приличную пластичность , которые достигаются за счет упрочнения твердого раствора и деформационного упрочнения.

Ферритные стали являются ферромагнитными или, говоря по-простому, «магнитят». Они не поддаются термической обработке. Ферритные стали имеют отличную коррозионную стойкость, обладают умеренной способностью поддаваться обработке давлением и являются относительно дешевыми.

К ферритным  нержавеющим сталям относятся стали 08Х13, 12Х17, 08Х17Т, 15Х25Т, 15Х28 по ГОСТ 5632-72.

Мартенситные нержавеющие стали

Из рисунка 1 видно, что сталь с 17 % хрома и 0,5 % углерода при нагреве до 1200 ºС образует 100 %-ный аустенит, который превращается в мартенсит при закалке стали в масле.  Мартенсит затем отпускают для получения высокой прочности и твердости стали (рисунок 2).

Рисунок 2 – Мартенситная нержавеющая сталь.  Содержит крупные первичные карбиды и мелкие карбиды, которые образовались при отпуске.

хрома в мартенситных сталях обычно не более 17 %, так как в противном случае аустенитная область на диаграмме состояния становится слишком маленькой. Это приводит к тому, что в нее становится технологически трудно попасть: требуется жесткий контроль содержания углерода и температуры аустенитизации.

Комбинация высокой твердости, прочности и коррозионной стойкости делает эти стали подходящим для изготовления таких изделий как высококачественные ножи и шариковые подшипники.

К мартенситным нержавеющим сталям относятся стали 20Х13, 30Х13, 40Х13, 14Х17Н2 по ГОСТ 5632-72.

Аустенитные нержавеющие стали

Никель является элементом, который повышает устойчивость аустенита. Присутствие никеля в стали увеличивает размер аустенитной области, тогда как феррит почти полностью изчезает из железо-хромово-углеродистых сплавов (рисунок 3).

Рисунок 3 — Сечение диаграммы состояния железо-хром-никель-углерод при 18 % хрома и 8 % никеля. При низком содержании углерода аустенит является устойчивым при комнатной температуре.

Если содержание углерода становиться ниже 0,03 %, то карбиды в стали вообще не образуются и сталь является полностью аустенитной при комнатной температуре (рисунок 4).

Рисунок 4 – Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитные нержавеющие стали обладают высокой пластичностью, способностью обработке давлением и коррозионной стойкостью.

Термическая обработка нержавеющих сталей аустенитного класса заключается в закалке в воде с температуры 1050-1100 °С. Такой нагрев вызывает растворение карбидов хрома, а быстрое охлаждение фиксирует состояние пресыщенного твердого раствора. Очень важно отметить, что в результате закалки твердость этих сталей не повышается, а снижается. Поэтому для аустенитных нержавеющих сталей закалка является смягчающей термической операцией.

Свою прочность аустенитная нержавеющая сталь получает за счет холодного наклепа — нагартовки. Аустенитные стали могут получать деформационное упрочнение до значительно более высоких величин, чем ферритные нержавеющие стали.

При деформациях порядка 80-90 % предел текучести достигает 980-1170 МПа, а предел прочности — 1170-1370 МПа. Ясно, что такого наклепа можно достичь только при изготовлении таких видов изделий, как тонкий лист, лента, проволока.

Представителями аустенитных нержавеющих сталей являются стали 12Х18Н9 и 17Х18Н9, 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 08Х18Н12Б, 03Х18Н11 по ГОСТ 5632-72.

Дисперсионно твердеющие нержавеющие стали

Эти стали называют также высокопрочными нержавеющими сталями.

Дисперсионно твердеющие нержавеющие стали содержат алюминий, ниобий или тантал и получают свои свойства за счет закалки, деформационного упрочнения, упрочнения старением и мартенситного превращения.

Сталь сначала нагревают и закаливают с превращением аустенита в мартенсит. Повторный нагрев вызывает выделение из мартенсита упрочняющих частиц, таких как NiAl3. Высокая прочность этих сталей достигается даже при низком содержании углерода.

К дисперсионно твердеющим сталям относятся стали 07Х16Н6, 09Х15Н8Ю, 08Х17Н5М3, 04Х25Н5М2, ХН40МДТЮ по ГОСТ 5632-72.

Двухфазные нержавеющие стали

В некоторых случаях в структуре нержавеющих сталей намеренно получают смесь различных фаз. При соответствующем контроле химического состава и режимов термической обработки получают сталь с содержанием, например, 50 % феррита и 50 % аустенита.

Такая комбинация фаз в структуре стали обеспечивает ей такое уникальное сочетание механических свойств, коррозионной стойкости, способности к обработке давлением и свариваемости, которое невозможно достичь в никаких других нержавеющих сталях.

Иногда их называют по-зарубежному — дуплексные стали.

К двухфазным нержавеющим сталям относятся стали 08Х22Н6Т, 03Х23Н6, 08Х21Н6М2Т, 03Х22Н6М2, 08Х18Г8Н2Т, 03Х24Н6М3 по ГОСТ 5632-72.

Источник: D. Askeland, P. Fulay, W. Wright — The Science and Engineering of Materials, 2011

Источник: http://steel-guide.ru/klassifikaciya/nerzhaveyushhie-stali/nerzhaveyushhie-stali-ferrit-martensit-austenit.html

Нержавеющая сталь: состав, свойства, марки, маркировка

Высокая популярность такого материала, как нержавеющая сталь, объясняется ее уникальными характеристиками, которыми не обладают обычные углеродистые стальные сплавы. Благодаря большому разнообразию марок нержавеющих сталей, представленных на современном рынке, их можно подбирать для успешного решения технологических задач различного характера.

Внешний вид сооружений из нержавеющей стали не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации

В чем состоит уникальность нержавеющих сталей

Нержавеющая сталь была запатентована в Англии в 1913 году. Автором данного изобретения, которое, без преувеличения, стало важнейшим этапом развития не только сталелитейной, но и других отраслей промышленности, является металлург Гарри Бреарли.

Наделить обычные стальные сплавы уникальными характеристиками и получить из них коррозионностойкие стали позволило добавление в их химический состав такого элемента, как хром.

Именно хром, которого в составе нержавеющих стальных сплавов должно быть не менее 10,5%, обеспечивает данным материалам такие характеристики, как:

• исключительно высокая устойчивость к коррозии;
• очень высокая прочность;
• хорошая свариваемость;
• простота обработки методами холодной деформации;
• длительный эксплуатационный срок без потери первоначальных характеристик;
• эстетически привлекательный внешний вид изделий, изготовленных из сплавов данной категории.

Влияние легирующих элементов на свойства сталей

Нержавеющие стали в обязательном порядке содержат в своем химическом составе хром и железо. Эти элементы дополняют друг друга, что и обеспечивает данным материалам такие уникальные характеристики. В частности, хром, соединяясь с кислородом, создает на поверхности нержавеющего сплава оксидную пленку, которая и становится надежным препятствием для коррозионных процессов.

Для того чтобы наделить нержавеющую сталь дополнительными характеристиками и значительно улучшить уже имеющиеся свойства, в ее химический состав вводят легирующие добавки – никель, титан, молибден, ниобий, кобальт и др. Такое легирование позволяет создавать различные виды стальных сплавов нержавеющей категории, отличающиеся друг от друга своими характеристиками и, соответственно, назначением.

Мы уже так привыкли к коррозиооностойкой стали, что даже не замечаем, насколько наша жизнь стала комфортнее из-за присутствия в ней нержавейки

Нержавеющая сталь содержит в своем химическом составе углерод, который придает ей высокую твердость и прочность. Следует отметить, что данный химический элемент является обязательным компонентом любого стального сплава и оказывает серьезное влияние на его свойства.

Уникальные характеристики, которыми отличается нержавеющая сталь, позволяют успешно использовать данный металл в самых различных сферах, связанных с эксплуатацией изделий и оборудования в условиях повышенной влажности и постоянного воздействия на них агрессивных сред.

Активно используются нержавеющие стали для производства изделий как промышленного, так и бытового назначения.

В частности, именно из этого металла чаще всего делают столовые приборы и ножи, изготавливают элементы коммуникаций и ограждающих конструкций, детали оборудования и др.

Методы классификации

Характеристики, которыми обладают нержавеющие стали, определяются как химическим составом сплавов, так особенностями их внутренней структуры. В зависимости от данных параметров все стали, относящиеся к категории нержавеющих, делятся на четыре группы.

Ферритные (хромистые)

В химическом составе сталей данной группы хром содержится в объеме 20% (поэтому их и называют хромистыми). Благодаря значительному содержанию хрома изделия из таких сталей способны успешно противостоять воздействию даже очень агрессивных сред. Стальные сплавы данной группы отличаются хорошими магнитными характеристиками.

Химический состав и механические свойства сталей ферритного класса

Крупными потребителями ферритных сталей являются предприятия тяжелой и химической промышленности, из нержавеющих сплавов этого вида производят элементы отопительного оборудования, а также многое другое.

Сплавы ферритной группы занимают достаточно большую долю рынка нержавеющих сталей и по уровню своей востребованности лишь незначительно уступают материалам с аустенитной внутренней структурой, но стоят значительно дешевле последних.

Аустенитные

Это нержавеющие стали, значительная доля химического состава которых (до 33%) приходится на хром и никель. Потребители отдают предпочтение этим сплавам из-за того, что такие материалы отличаются высокой прочностью и исключительной устойчивостью к коррозии.

Мартенситные и ферритно-мартенситные

Благодаря особенностям внутренней структуры такие сплавы отличаются самой высокой прочностью среди сталей. Кроме того, они характеризуются хорошей износоустойчивостью и минимальным количеством вредных примесей в своем составе.

Именно к этой категории относится жаропрочная коррозионностойкая сталь, способная не только успешно противостоять окислительным процессам, но и эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, не утрачивая при этом своих первоначальных свойств.

химических элементов в мартенситных и ферритно-мартенситных сталях (нажмите для увеличения)

Комбинированные

Сюда относятся стали с внутренней структурой комбинированного типа: аустенитно-ферритной и аустенитно-мартенситной. Такие инновационные материалы оптимально сочетают в себе лучшие свойства всех вышеперечисленных видов нержавеющих сталей.

Химические составы коррозионностойких сталей аустенитно-мартенситного класса

Владение информацией о том, к какой из групп относится та или иная марка нержавеющей стали, позволяет оптимально подбирать сплавы для решения определенных технологических задач.

Наиболее популярные марки и сферы их применения

Чтобы правильно подобрать нержавеющую сталь для изготовления продукции определенного назначения, можно воспользоваться специальными справочниками, в которых перечислены как все марки такого материала, так их основные характеристики. Между тем в каждой из таких групп есть наиболее популярные марки, которые чаще всего и выбирает потребитель. Перечислим их.

• 10Х17Н13М2Т и 10Х17Н13М3Т – стали, которые отличаются хорошей свариваемостью и отличной устойчивостью к коррозии. Благодаря таким свойствам нержавеющие стальные сплавы данных марок успешно используют для производства изделий, которые в процессе своей эксплуатации постоянно подвергаются воздействию высокой температуры и агрессивных сред. Свойства сталей данных марок формируются за счет наличия в их химическом составе следующих элементов: хрома (16–18%), молибдена (2–3%), никеля (12–14%), углерода (0,1%), кремния (0,8%), меди (0,3%), серы (0,02%), фосфора (0,035%), марганца (2%), титана (0,7%). Если существует необходимость в выборе нержавеющих сталей данных марок, то следует иметь в виду, что на отечественном рынке можно приобрести и их зарубежные аналоги, а именно: SUS316Ti (Япония), 316Ti (США), OCr18Ni12Mo2Ti (Китай), Z6CNDN17-12 (Франция).
• 08Х18Н9 и 08Х18Н10 – нержавеющие стальные сплавы, из которых делают трубы как круглого, так и любого другого сечения. Используют эти материалы для производства различных конструкций, эксплуатируемых в машиностроительной и химической промышленности, а также для производства элементов трубопроводов и печных устройств. В химическом составе сталей данных марок содержатся следующие элементы: хром (17–19%), углерод (0,8%), титан (0,5%), никель (8–10%).
• 10Х23Н18 – сталь этой марки характеризуется высоким содержанием никеля (17–20%) и хрома (22–25%), а также марганца (2%) и кремния (1%) в своем составе. Такое сочетание элементов наделяет сплав требуемыми характеристиками и формирует повышенную склонность к отпускной хрупкости. Следует отметить, что сплав данной марки относится к нержавеющим сталям жаропрочной категории.
• 08Х18Н10Т – нержавеющий сплав данной марки отличается высокой устойчивостью к процессам окисления, а также хорошей свариваемостью, причем для получения качественного соединения по данной технологии изделия можно не подвергать предварительному нагреву, а также не выполнять их термическую обработку после сварки. Чтобы улучшить прочностные характеристики изделий, изготовленных из такой стали, их необходимо подвергнуть закалке, что оговорено в соответствующем нормативном документе.
• 06ХН28МДТ – сплав данной марки оптимально подходит для создания сварных конструкций, которые будут в дальнейшем эксплуатироваться в агрессивных средах. В химическом составе этой стали содержатся следующие элементы: хром (22–25%), никель (26–29%), медь (2,5–3,5%).
• 12Х18Н10Т – изделия, изготовленные из стали данной марки, преимущественно используются для оснащения предприятий химической, целлюлозно-бумажной, строительной, пищевой и топливной отраслей. Этот металл отличается термической стойкостью, хорошей ударной вязкостью и практичностью использования.
• 12Х13, 20Х13, 30Х13 и 40Х13 – нержавеющие стальные сплавы данных марок практически не поддаются свариванию, но есть у них и положительные свойства. Последние заключаются в том, что эти стали не имеют склонности к отпускной хрупкости, а их внутренняя структура не поражается дефектами, которые на профессиональном языке называются флокенами. Из нержавеющих сталей данных марок изготавливают режущий и измерительный инструмент, а также рессоры и пружины различного назначения.
• 08Х13, 08Х17, 08Х18Т1 – это нержавеющие стальные сплавы ферритной группы, из которых производят изделия, не испытывающие в процессе своей эксплуатации ударные нагрузки, а также воздействие низких температур.

Виды поверхностей нержавеющей стали

Как расшифровать маркировку

Маркировка нержавеющих сталей, правила формирования которой оговариваются положениями нормативных документов, несет в себе следующую информацию:

• число, стоящее на первом месте, указывает на количественное содержание в составе сплава такого химического элемента, как углерод (например, в стали марки 08Х17 углерод содержится в количестве 0,08%, а в 40Х13 – 0,4%);
• после букв в маркировке, каждая из которых обозначает соответствующий химический элемент (Х – хром, Н – никель, М – марганец), проставляются цифры, указывающие на его содержание в целых процентах.

Пример расшифровки обозначения нержавеющей стали

В целом, если говорить о правилах маркировки стальных сплавов, относящихся к категории нержавеющих, они практически ничем не отличаются от тех, которые приняты для обозначения сталей любого другого типа.

Источник: http://met-all.org/metalloprokat/nerzhaveyushhij/nerzhaveyushhaya-stal-sostav-vidy-svojstva-korrozionnostojkaya.html

Высоколегированные стали с сопротивлением ползучести и жаропрочные стали

Хром – это основной легирующий элемент для получения коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей. При его содержании более 12.6% резко повышается электрохимический потенциал и сталь становится коррозионно-стойкой (нержавеющей).

Хром способствует образованию на поверхности металла плотной оксидной пленки, защищающей металл от окисления при высоких температурах, и придаёт стали жаростойкость (окалиностойкость). Чем больше в стали содержание хрома, тем выше жаростойкость. Поэтому в жаростойких ферритных сталях его содержание доводят до 13 — 27%.

Сталь 08Х13 применяют в условиях воздействия сернистых газов при температуре до 500°С, стали 08Х17Т, 12Х17 жаростойкие до 900°С, сталь 15Х25Т — до 1100°С Жаростойкость повышают также алюминий и кремний (сталь 15Х18СЮ).

Хром имеет решетку объемноцентрированного куба, изоморфную α — железу. В связи с этим он является основным стабилизатором ферритной структуры. При нагревании и охлаждении ферритные стали не претерпевают фазовых превращений и при охлаждении на воздухе сохраняют ферритную структуру.

Для получения жаропрочных свойств хромистые стали легируют карбидообразующими элементами вольфрамом, молибденом, ванадием и ниобием при некотором снижении содержания хрома до 11 — 12% (мартенситно-ферритные стали 14Х12В2МФ, 18Х11МНФБ).

Эти элементы увеличивают дисперсность карбидной фазы и устойчивость её против коагуляции и тем самым увеличивают эффект упрочнения и сохранения прочности при нагреве. Кроме того, при наличии этих элементов в стали образуется интерметаллидная фаза Fe2(W,Mo) в высокодисперсной форме.

Применяют ферритные стали при изготовлении бытовой техники, химаппаратуры, деталей газовых турбин и котельных установок.

Аустенитные стали

В аустенитных сталях наряду с хромом основным легирующим элементом является никель. Никель имеет плотноупакованную гранецентрированную кристаллическую решетку, изоморфную γ-железу. Поэтому никель, а также марганец, углерод и азот являются аустенизаторами.

Легирование сталей никелем в количестве более 8% стабилизирует аустенитную структуру. Аустенитные стали обладают высокой жаростойкостью до 1150°С, которая также как у ферритных сталей зависит от уровня легирования Cr, Si и Al (10X23h28, 08Х20Н14С2, 20Х25Н20С2).

Высокая жаропрочность в аустенитных сталях достигается за счет:

1) использования в основе аустенита вместо феррита; 2) упрочнения твердого раствора аустенита Fe-Cr-Ni элементами Мо и W; 3) дисперсионного упрочнения тела зерен мелкодисперсными карбидами, интерметаллическими соединениями типа Ni3(Ti, Al); 4) упрочнения границ зерен путем микролегирования поверхностно активными элементами (бор, редкоземельные металлы Се, Nd, La и др.);

5) ограничения содержания легкоплавких примесей свинца, олова, сурьмы, серы, фосфора и др., нейтрализация их вредного влияния.

Ферритные стали

Основные проблемы:

1) рост зерна в ЗТВ и охрупчивание, последующая термообработка не измельчает зерно и не устраняет хрупкость; 2) развитие межкристаллитной коррозии (МКК) при быстром охлаждении от температуры Т 900°С; МКК можно устранить отпуском при Т = 650 – 900°С или связыванием углерода в карбиды ниобия или титана;

3) охрупчивание в ЗТВ при повышенных тепературах вызывается образованием σ-фазы (интерметаллид Fe-Cr) в интервале температур Т = 650 — 850°С и развитие 475°С — ной хрупкости в интервале Т=450 — 525°С.

Эти явления усиливаются при увеличении содержания хрома в стали; 475°С — ная хрупкость устраняется путем закалки от Т = 700 — 800°С, а хрупкость от σ — фазы устраняют путем отжига при Т > 900°С.

Способы сварки и сварочные материалы

Наличие в сталях активных легирующих элементов Cr, Ti, AI обусловливает применение способов сварки и сварочных материалов, ограничивающих потери легирующих элементов: электроды с основным или фторидным типом покрытия, инертные Аr и Не или слабоокислительные смеси инертных и активных газов Аr + 1 — 3% O2 и Аr + 2 — 4% СO2, пассивные фторидные и основно-фторидные, малоактивные и активные низкокремнистые флюсы в зависимости от легирования.

Ферритные стали

Ферритные стали обязаны своим названием ферриту. Так называется фазовая составляющая сплавов железа. При ближайшем рассмотрении это оказывается твердый раствор легирующих элементов и углерода, находящийся в α-железе. Одна из его особенностей – наличие кубической объемоцентрированной решетки. Часто феррит выступает как составляющая и других структур.

Современные ферритные нержавеющие стали выделяются своей устойчивостью к коррозии. Они лучше всего показывают себя при использовании в тех средах, которые не содержат ионов хлора.

При использовании в таких средах, они остаются качественными и во многом не уступают хромоникелевым аналогам.

Существует ряд сред, в которых такого типа стали превосходят описанные аналоги и показывают лучшую устойчивость, в том числе к коррозийному растрескиванию.

Такая разновидность продукции хорошо поддается дополнительному легированию. Это помогает улучшать характеристики состава и расширять границы его использования.

В таблице ниже представлены химические свойства сталей такого типа в зависимости от использования различных легирующих элементов:

Таблица 1. Хромистые ферритные стали: химический состав.

Марка стали	C	Si	Mn	Cr	Mo	S	P	прочих элементов
08X13	≤0,08	≤0,8	≤0,8	12,0..14,0	—	≤0,025	≤0,030	≥6(C+N) Ti
08Х17Т	16,0…18,0	≤0,035	0,50…0,80 Ti
08Х23С2Ю	1,5… 1,8	0,4…0,7	22,0…24,0	≤0,015	≤0,030	Не регламентируется
04Х14Т3Р1Ф (ЧС-82)	0,02…0,06	≤0,6	≤0,5	13,0…16,00	0,020	0,025	2,3 …3,5 Ti, 1,1 … 1,8 V
ЭП 882-ВИ	≤0,015	≤0,5	16,5…18,5	1,5…2,0	≤0,020	≤0,025	0,15…0,35 Nb
ЭП 904-ВИ	≤0,012	≤0,3	18	—	0,1 …0,4 Nb, 2,2 …3,5 А1
15Х25Т	≤0,08	≤0,8	≤0,8	29,0…27,0	≤0,025	≤0,035	0,5 …0,9 Ti

Центральные свойства и особенности использования материала

При использовании такой разновидности продукции потребуется учитывать ряд значимых особенностей, накладывающих ограничения или расширяющих возможности применения. Среди таких особенностей можно выделить:

• Высокая стойкость к коррозии. Как уже было отмечено, особенно такая стойкость проявляется в условиях, когда в среде не присутствуют ионы хлора. Еще один показатель – возможность сохранения стабильных характеристик использования при воздействии азотной кислоты. Такого типа материал хорошо выдерживает язвенную коррозию, а также растрескивание и коррозийное повреждение под высоким напряжением. Специалисты называют оптимальной коррозийную стойкость стали после медленного охлаждения и после отжига при повышенных температурах.
• Сталь выдерживает достаточно высокий нагрев, так как закаляется при повышенных температурах.
• При обработке образует достаточно уязвимые сварные швы. Потому к варке потребуется подходить с осторожностью (об этом будет дополнительно рассказано ниже).
• Материал отличается высокой прочностью и хорошо переносит механическое воздействие.

Центральные области применения

Описанные выше возможности объяснили обширную область применения ферритных сталей. В зависимости от конкретной марки стали, она может использоваться при создании деталей высокотемпературного оборудования, внутренних элементов химических аппаратов. Не менее значимая область использования – создание змеевиков пиролиза, а также различного рода контейнеров и емкостей.

Использование определяется при анализе технических характеристик конкретной марки. Для того чтобы читатель получил лучшее представление о таких механических свойствах, мы собрали их в рамках отдельной таблицы, приведенной ниже:

Таблица 2. Хромистые ферритные стали: механические свойства, не менее.

Марка стали	σв, МПа	σ0,2,МПа	δ5, %	ψ,%	KCU, Дж/см2	Примеры использования
08Х13	590	410	20	60	10	Внутренние устройства химических аппаратов
08Х17Т	372	—	17	—	—
08Х23С2Ю	490	10	60	Змеевики пиролиза
04Х14Т3Р1Ф	500	320	15	20	10	Стеллажи ядерного топлива,контейнеры
ЭП 882-ВИ	372	245	22	—	60	Заменитель Сг — Ni аустенитных сталей
ЭП 904-ВИ	440	323	24	Детали высокотемпературного оборудования
15Х25Т	—	14	20	Внутренние устройства химических аппаратов

Особенности сварки

О том, можно ли сваривать ферритные стали, что получается в итоге и какие характеристики имеют получаемые швы, существует масса противоречивых сведений.

Свариваемость таких типов стали напрямую зависит от их состава. При ограничении в составе C и N удается добиться хороших показателей свариваемости. Также во многом параметры отличаются в зависимости от уровня содержания углерода.

К примеру, если углерода и азота ~0,020 %, материал приобретает хорошую пластичность и высокую ударовязкость, а при сваривании не становится хрупким.

Показатель хрупкости сварных соединений хромистых ферритных сталей связан содержанием в твердом растворе примесей внедрения.

Одной из возможностей повышения качества шва, является легирование с использованием титана или ниобия. Это дополнительно повышает стойкость к появлению межкристаллической коррозии.

Причем такая стойкость остается неизменной и после термической обработки.

В таблице ниже собраны основные рекомендации по тепловому режиму сваривания такого типа стали. Их соблюдение гарантирует, что материал будет оставаться прочным и получит высокий уровень устойчивости к различного рода внешним типам воздействия.

Таблица 3. Рекомендации по тепловому режиму сварки хромистых ферритных сталей.

Марка стали	Температура подогрева, оС	Продолжительность хранения до термической обработки, ч	Термическая обработка
08Х13	150…250	Не ограничено	Отпуск при 680…700оС
08Х13 (плакирующий слой биметалла)	без подогрева	Не регламентируется
08Х17Т, 15Х25Т	150…200
08Х17Т, 15Х25Т (плакирующий слой биметалла)	без подогрева
08Х23С2Ю	200 …250	Не допускается	Отжиг при 900оС
ЭП 882-ВИ, ЭП 904-ВИ	без подогрева	Не регламентируется

Помимо этого, при работе с ферритными сталями от специалистов требуется использовать правильное оборудование и нужный способ сварки. Предусмотрена возможность сварки с использованием ручного дугового, электронно-лучевого и лазерного метода. Вопрос выбора зависит от того, какая марка стали используется вами на данный момент.

Подробности выбора определенного типа воздействия в зависимости от марки стали приведены в таблице ниже:

Таблица 4. Способы сварки, сварочные материалы и механические свойства свариых соединеиий хромистых ферритных сталей.

Марка стали	Способ сварки, сварочные материалы	Механические свойства сварных соединений
σв, МПа	KCU, Дж/см2
08Х13	Ручная дуговая сварка:- электроды Э-10Х25Н13Г2 ОЗЛ-6, ЦЛ-25,Э-10Х25Н13Г2Б ЦЛ-9, Э-08Х20Н15ФБ АНВ-9,Э-10Х20Н15Б АНВ-10	540	5
— электроды Э-2Х13 УОНИ-13НЖ, АНВ-1, ЦЛ-51	590
АДС:проволока Св-07Х25Н12Г2Т, Св-06Х25Н12ТЮ,Св-06Х25Н12БТЮ,флюс АН-26с, АНФ-14, ОФ-6, АН-18	540
АрДС:проволока CB-06X25Н12Т, Cв-06Х25Н12БТЮ,Cв-07X25Н12Г2Т, аргон
08Х17Т	РДС:электроды Э-10Х25Н13Г2Б ЦЛ-9, УОНИ-10Х17Т.АДС:проволока Св-10ХI7Т, флюсы АНФ-6, ОФ-6	440
08Х23С2Ю	РДС:электроды ЦТ-33, ЦТ-38	500
04Х14Т3Р1Ф	Электронно-лучевая и лазерная сварка
ЭП 882-ВИ	РДС:электроды Э-10Х25Нl3Г2 ЦЛ-25, ЦТ-45, ЭА-400/10Т.АрДС:проволока Св-02ХI8М2Б-ВИ, аргон	372
ЭП 904-ВИ	РДС:электроды ЦТ-52	390	—
АрДС:проволока Св-02Х19Ю3Б-ВИ, аргон	372	5
15Х25Т	РДС:электроды 3иО-7, ЭА-48М/22, АНВ-9, АН9-10.АрДС:проволока Св-07Х25Н 13, аргонАДС:проволока Св-07Х25Н13,флюсы АН-26с, АНФ-14, ОФ-6, АН-16	440	5

Правильное использование сварки, а также точный расчет области применения в зависимости от марки способны обеспечить долговременное использование сталей ферритного типа.

Сегодня такая разновидность получила большое распространение в промышленности, часто встречается в различных областях производства материалов. При использовании материала и работе с ним рекомендуем ориентироваться на приведенные в тексте таблицы. Они помогут избежать распространенных ошибок, изменения свойств стали и поддержания высокого качества конечного продукта при его сварке, нагреве или охлаждении.

Источник: http://profnastil-perm.ru/ferritnye-stali/

Нержавеющие хромистые (ферритные и мартенситные) стали

Нержавеющие (коррозионностойкие) и жаростойкие стали и сплавы, основа которых железо и никель — это важнейшая категория специальных конструкционных материалов, которая нашла применение во многих отраслях промышленности. Повышенная стойкость против равномерной коррозии в широкой гамме коррозионно-активных сред различной степени агрессивности — отличительная особенность нержавеющих и жаростойких сталей и сплавов.

Многие нержавеющие стали кроме того обладают стойкостью против специальных видов коррозии, таких как межкристаллитная, питтинговая, щелевая коррозии и коррозионное растрескивание.

Основной легирующий элемент, придающий стали коррозионную стойкость в окислительных средах это Cr — хром. Хром способствует образованию на поверхности нержавеющей стали защитной плотной пассивной пленки окисла Сr2O3. Достаточная для придания коррозионной стойкости нержавеющей стали толщина пленки образуется при добавлении к сплаву не менее 12,5% хрома. Хром и железо в сплаве образуют твердый раствор.

Стоимость хрома сравнительно невысока, он не является дефицитным компонентом. Поэтому хромистые нержавеющие стали относительно недорогие и, обладая достаточно хорошим комплексом технологических свойств, находят широчайшее применение в промышленности. Из хромистых нержавеющих сталей изготавливаются элементы оборудования, работающего при высоком давлении и температуре в условиях воздействия агрессивных сред.

Хром, которым легируются нержавеющие стали обеспечивает не только коррозионную стойкость сталей в окислительных средах, но и формирует их структуру, механические и технологические свойства и жаропрочность. Образуемый хромом и железом непрерывный ряд твердых растворов при концентрациях начиная с 12,5% и выше, способствует формированию в хромистых нержавеющих сталях различной структуры, обеспечивающей многообразие их свойств.

Углерод в составе хромистых нержавеющих сталей

Кроме хрома на формирование физико-механических свойств хромистых сталей, значительное влияние оказывает содержание углерода.

Структуру нержавеющей стали в зависимости от содержания углерода разделяют на три главных класса: мартенситная, мартенситно-ферритная и ферритная.

Это нашло отражение в классификации нержавеющих сталей по ранее действующему ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные».

Углерод содержащийся в составе нержавеющей стали, в том числе и в хромистой, это нежелательный элемент. Углерод слишком активный компонент, связывая хром в карбиды, он обедняет твердый раствор, тем самым понижая коррозионную стойкость нержавеющей стали. Кроме того повышенное содержание углерода требует повышения температуры закалки до 975-1050оС, для более полного растворения карбидов хрома.

В качестве примера серьезного влияния углерода на структуру и свойства нержавеющей стали рассмотрим сталь с содержанием 18% Cr. Например сталь 95Х18 в составе которой содержится 0,9-1,0%С и имеющая структуру мартенсита, обладает высокой твердостью (>55HRC), но коррозионная стойкость ее умеренная. А нержавеющие стали 12Х17, 08Х17Т, 08Х18Т1, со структурой феррита, имеют наоборот, низкую твердость и высокие коррозионные свойства.

Мартенситно-ферритные нержавеющие стали

К этому классу относят стали с частичным γ→α превращением. Термокинетическая диаграмма у этих сталей состоит из двух областей превращения. При температурах >600оС при низкой скорости охлаждения возможно образование ферритной составляющей структуры. При большой скорости охлаждения

Источник: http://www.mpoltd.ru/poleznoe/206-nerzhaveyushchie-khromistye-ferritnye-i-martensitnye-stali.html