Меню

09г2с какая сталь ферритная

09г2с какая сталь ферритная

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/см 2 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.

Также стоить обратить внимание на то, что при правильном выборе материала сварные соединения хромистых ферритных сталей будут устойчивы к коррозии. Это актуально также при использовании в агрессивных средах. 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, о С Продолжительность хранения до термической обработки, ч Термическая обработка
08Х13 150. 250 Не ограничено Отпуск при 680. 700 о С
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 900 о С
ЭП 882-ВИ, ЭП 904-ВИ без подогрева Не регламентируется
Читайте также:  В каких металлургических агрегатах получают сталь

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.

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

4 группы коррозионностойкой стали

Коррозионностойкая сталь (нержавеющая) – это сталь, стойкая по отношению к коррозии. Такое свойство приобретает железосодержащий металл, когда к основному химическому элементу – Fe добавляют хром в значительном количестве. Получают сплав, характеризующийся новыми качествами, главным из которых является повышенная коррозионностойкость, то есть невосприимчивость к окислительным процессам, происходящем на воздухе или в других средах.

Поиском способов защиты стального материала от коррозии занимались давно, покрывая его различными составами и красками. Действительно эффективный способ был найден в 1913 году англичанином Г. Бреарли, который получил патент на изобретение стали с высоким содержанием хрома, что позволяло материалу сопротивляться процессам коррозии.

Химическая основа коррозионностойких сплавов

Нержавеющие сплавы железа основаны на правиле, в соответствии с которым при добавлении к неустойчивому к коррозии металлу другой металл, который образует с ним твердый раствор, то стойкость к процессам ржавления возрастает скачкообразно, а не пропорционально.

Легирование стали хромом, то есть добавление порядка 12-30% этого элемента, значительным образом повышает защитные характеристики материала. Это выражается в характеристиках сопротивляемости различным средам:

  • При наличии 13% хрома и выше сплавы не ржавеют в обычных условиях и в средах, которые принято относить к слабоагрессивными.
  • Если в составе хрома 17% и больше, коррозионностойкие качества проявляются в агрессивных окислительных, щелочных и др. растворах.

Химическая основа сопротивляемости коррозии заключается в образовании на поверхности предмета из нержавеющей стали пассивирующей пленки окислов благодаря хрому. Эта пленка не пропускает кислород и останавливает окислительные процессы от проникновения внутрь. Эффективность защиты зависит от состояния поверхности металла, отсутствия дефектов и внутренних напряжений в материале.

Элементы., которые сопутствуют железу в стальных сплавах: С – углерод, Si – кремний, Mn – марганец, S – сера, P – фосфор и другие

Легирование стали, то есть улучшение её физико-механических характеристик, проводится и другими химическими элементами, помимо Cr. К таким элементам относятся металлы различных групп.
В нормативной документации условные обозначения элементов даются на русском языке: Ni – никель (Н), Mn – марганец (Г), Ti – титан (Т), Co – кобальт (К), Mo – молибден (М), Cu – медь (Д).

Для стабилизации аустенитной структуры стали, то есть укрепления кристаллической решетки железа, добавляется никель. Прочность закрепляется добавками углерода. Устойчивость к перепадам температуры обеспечивается присадками титана. В особенно агрессивных средах, к примеру – кислотных, действуют сложнолегированные сплавы с присадками никеля, молибдена, меди и других компонентов.

Маркировка нержавеющих видов стали

В маркировке металлов используются буквы и цифры.

Существует российская классификация марок стали, которая используется в технических и нормативных документах. Параллельно бытует распространенная в мире группа стандартов, разработанных институтом Американским институтом стали и сплавов – AISI (American Iron and Steel Institute) для легированных и нержавеющих сталей.

Российские стандарты используют следующую схему. Для примера приведена аустенитная сталь 12Х15Г9

Марка стали Способ сварки, сварочные материалы Механические свойства сварных соединений
σв, МПа KCU, Дж/см 2
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
15Х25Т РДС:
электроды 3иО-7, ЭА-48М/22, АНВ-9, АН9-10.
АрДС:
проволока Св-07Х25Н 13, аргон
АДС:
проволока Св-07Х25Н13,
флюсы АН-26с, АНФ-14, ОФ-6, АН-16
440
Элемент маркировки Двузначное число Буквы Цифры Буквы Цифры
Что означает Количество углерода – С в сотых долях процента Легирующие элементы Процентное содержание легирующих металлов (округленно до целого числа) Легирующие элементы Процентное содержание легирующих металлов (округленно до целого числа)
Пример 12 Х (Хром) 15 (15%) Г (Марганец) 9 (9%)

В системе AISI материалы обозначаются тремя-четырьмя цифрами: две первые – группа сталей, две другие — среднее содержание углерода. Буквы могут находиться после второй цифры, впереди или за цифрами.

Коррозионностойкая сталь — основные виды

Коррозионостойкие сплавы определяют по их способности противостоять под действием большого набора естественных и искусственных коррозионных сред: атмосферных, подводной, грунтовой (подземной), щелочной, кислотной, солевой, среды блуждающих токов.
Стойкость проявляется к воздействиям химической, электрохимической, межкристаллитной коррозии.

Классификация нержавеющих сплавов регулируется нормативными документами ГОСТ, в которых описывается сталь в соответствии с производственными процессами и применением.

Сплавы делятся на несколько групп по критерию структуры. Они различаются по процентному содержанию углерода и составу легирующих компонентов. Эти соотношения определяют, где и каким образом может применяться тот или иной тип стали.

Основные группы:

  1. Ферритные
  2. Мартенситные.
  3. Аустенитные.
  4. Комбинированные.

Ферритная группа

К группе ферритов относятся хромистые стали. Они маркируются литерой F. Стали с большим содержанием хрома — до 30%, и небольшим углерода – до 0,15%. Обладают ферромагнитными свойствами, то есть характеризуются намагниченностью за пределами магнитного поля при низкой критической температуре.

Для достижения оптимальных свойств регулируется и находится баланс между содержанием углерода и хрома.

Плюсы – высокая прочность и столь же высокая пластичность.

Другие характеристики:

  • Хорошая деформируемость в условиях холодной деформации.
  • Высокая коррозийная стойкость.
  • Может подвергаться термообработке методом отжига.

Идет на производстве трубопроката, листовых и профилированных промежуточных и конечных изделий.

Отрасли, применяющие стали ферритной группы:

  • Химическая и нефтехимическая промышленность. Оборудование и конструкции для работы в кислотной и щелочной среде.
  • Тяжелое машиностроение.
  • Энергетика.
  • Приборостроение для промышленности.
  • Производство бытовой аппаратуры и приборов.
  • Пищевая промышленность.
  • Медицинская промышленность.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 08Х13 – ферритный хромистый сплав. Применяется для производства столовых приборов.

Сталь 12Х13 – ферритный хромистый сплав. Используется для хранения алкогольсодержащих продуктов.

Сталь 12Х17– ферритный хромистый жаропрочный сплав. В емкостях из него проводится высокотемпературная обработка пищевых продуктов.

Мартенситная группа

Под мартенситом понимается структура, которая получается в результате закалки заготовки или слитка металла с последующим отпуском. Закалка заключается в нагреве до температуры, которая превышает критическую, отпуск – последующее быстрое охлаждение металла.
В результате этого процесса перестраивается кристаллическая решетка, делая материал более твердым. Но может повыситься и хрупкость.

Такая процедура дает сплавы, в которых сочетаются

  • Высокая твердость.
  • Высокая прочность.
  • Хорошая упругость.
  • Устойчивость к коррозии.
  • Жаропрочность.

Если повысить содержание углерода в сплаве, увеличиваются качества твердости и устойчивости к изнашиванию.

Сталь предназначена для изготовления металлоизделий для функционирования в агрессивных средах средней и слабой интенсивности. Свойство упругости позволяет изготавливать такие компоненты оборудования, как пружины, фланцы, валы. Из мартенситной и мартенситно-ферритной комбинированной стали изготавливают режущие элементы — ножи для конструкций в химической промышленности, а также в пищевой.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 20Х13, 30Х13, 40Х13 – мартенситный сплав. Применяется в производстве кухонного оборудования.

Сталь 14Х17Н2 — мартенситно-ферритный комбинированный сплав, содержит никель. Используется для производства компрессоров, оборудования для эксплуатации в агрессивных средах и при пониженной температуре.

Аустенитная группа

Аустенитный класс нержавеющих сталей отличается химическим строением, внедрением атомов углерода в молекулярную решетку железа. Содержит большой процент хрома и никеля – до 33%. Это высоколегированные металлы. Немагнитность позволяет применять сплавы в широком спектре производственных процессов.

Это обуславливает такие свойства группы металлов, как

  • Пластичность в холодном и горячем состоянии.
  • Прочность.
  • Свариваемость на высоте.
  • Стойкость к агрессивным средам, пример которых — азотная кислота.
  • Экологическая чистота.
  • Устойчивость к электромагнитным излучениям.

Для получения стабильного аустенита, гранецентрированной кристаллической решетки железа, сталь легируют никелем, повышая его содержание до 9%. Легирование проводится титаном и ниобием для повышения устойчивости к межкристаллитной коррозии. Такие сплавы получили наименование стабилизированных.

Коррозионностойкие стали группы относятся к труднообрабатываемым металлам. Для облегчения работы с ними применяют методы термообработки: отжиг и двойную закалку.
Отжиг проводится нагреванием до 1200 гр. С около 3-х часов. Остывание проходит в воде или масляной жидкости, или на открытом воздухе. Таким способом повышается гибкость сплава за счет снижения твердости.
Двойная закалка предполагает процесс нормализации твердого раствора металла при температуре 1200 гр. С. Вторично закалка проходит при 1000 гр. С. Происходит увеличение пластичности и жаропрочности – устойчивости к высоким температурам.

Применение

Аустенитные металлы используются для производства конструкционных материалов под холодную штамповку и сварку. Из них изготавливают:

  • Разнообразные емкости.
  • Строительные конструкции.
  • Трубы из коррозионностойкой стали.
  • Агрегаты для нефтехимии и химического производства.
  • Конструкции для нефтяных вышек, очистительных станций.
  • Механизмы, работающие под водой, такие как, турбины.
  • Силовые приборы в энергетической сфере.
  • Компоненты и агрегаты для автомобилей, самолетов.
  • Оборудование для продуктов питания.
  • Медицинская, фармакологическая аппаратура.
  • Элементы крепежа.
  • Сварные конструкции.
  • И другие виды продукции.

Примеры марок сталей по ГОСТ и их применения:

Сталь 12Х18Н10Т — высоколегированный хромистый сплав, с присадками никеля и титана. Из нее делают оборудование для нефтепереработки и химической промышленности.

Сталь 12Х18Н10Т — аустенитная хромистая сталь с присадкой никеля. Из нее изготавливаются трубопроводы для химической и пищевой индустрии с ограничениями по температуре.

Сталь 12Х15Г9НД — высоколегированный сплав, содержащий хром, марганец, никель, медь. Применяется в производстве трубопроводных систем и ёмкостей, работающих с органическими кислотами умеренной агрессивности

Комбинированные сплавы

Сочетают структуру и свойства аустенитно-мартенситной или аустенитно-ферритной категорий.

Аустенитно-ферритные стали содержат небольшое количество никеля, в них высокое содержание хрома (более 20%), легирование проводится ниобием, титаном, медью. После прохождения термической обработки отношение феррита и аустенита становится равновесным. Такие сплавы более прочные, чем аустенитные, отличаются пластичностью, устойчивостью к межкристаллической коррозии. Они хорошо выдерживают ударные нагрузки.

Аустенитно-мартенситная группа металлов с содержанием хрома в границах 12-18%, никеля в границах 3,7 -7,5%. Могут использоваться присадки алюминия. Упрочнение проводится закалкой при температуре более 975 гр. С, и последующим отпуском при температуре 450-500 гр. С. Они обладают повышенным показателем предела текучести: характеристики, которая указывает на напряжение, при котором рост деформации продолжается без роста нагрузки. Сплавы демонстрируют хорошую свариваемость и хорошие механические качества.

Типология сталей по хромовым и никелевым присадкам

Среди сталей коррозионностойкого ряда популярны хромистые и хромоникелевые.

Антикоррозионные железосодержащие материалы, в которых находится хром, иначе называют хромистыми сталями.

Градация присутствия этого элемента разделяет все хромистые сплавы на категории:

  • Теплоустойчивые мартенситные хромистые (Cr менее 10%).
  • Хромистые антикоррозийные. (Cr в составе не превышает 17%).
  • Антикоррозионные и сложнолегированные (Наличие Cr в границах 12-17%).
  • Хромо-азотистые и кислотоупорные ферритного типа (Состав Cr в границах между 16% и 17%).
  • Жаростойкие легированные: с добавками алюминия, молибдена, кремния и иных металлов.

Для хромистых сплавов в целях усиления пластичности и стабилизации кристаллической решетки применяются стабилизирующие элементы, которые снижают содержание углеродной составляющей.

Хромоникелевые антикоррозионные сплавы по маркам делят на несколько групп:

  • Аустенитные с низким процентным показателем углерода и стабилизирующими элементами.
  • Кислотостойкие, содержащие присадочные металлы.
  • Жаропрочные, в составе которых процент никеля и хрома – свыше 20%.
  • Аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные с показателями никеля и хрома на среднем уровне.

Особенности производства коррозионностойких сталей

Все производственные процессы в металлургии регулируются нормативными документами ГОСТ и ТУ.

Это касается и металлов с антикоррозийными свойствами.

Стандарты на изготовление прослеживаются по ряду параметров:

  1. Максимальная твердость по шкале Бринелля (НБ). Этот метод подразумевает испытание с помощью вдавливания с использованием способа восстановленного отпечатка или невосстановленного отпечатка и определяется по таблице.
  2. Относительное удлинение, измеряемое в %. Параметр определяет пластические свойства металла. Относительное удлинение – увеличение длины испытываемого образца после прохождения предела текучести до разрушения.
  3. Предел текучести в Н/м2. Характеристика механических особенностей материала, связанных с напряжением, при котором деформация увеличивается, когда нагрузка закончилась. Единица измерения – паскаль или ньютон на м квадратный.
  4. Сопротивление на разрыв или предел прочности в Н/м2. Максимальное значение напряжений материала перед тем, как он разрушится.
  5. Допуска по отклонениям процентного отношения химических элементов в готовой продукции

Помимо этих параметров в производстве нержавеющих сталей по запросу заказчика могут изменяться и контролироваться показатели:

  • Пределы процентного содержания химических элементов.
  • Нижний предел массовой доли отдельных легирующих компонентов, таких как марганец.
  • Процентное отношение вредных примесей цветных металлов: олова, свинца, висмута, сурьмы, кадмия, мышьяка и других.

Магнитные характеристики антикоррозионных сплавов

Параметр магнитности характерен для некоторых металлов. Он зависит от таких характеристик, как основная структура металла, состав и особенности сплавов.

Комбинации этих переменных предопределяют уровень магнитных характеристик.

Ферриты и мартенситы задают ферромагнитные характеристики сплавов. Они настолько же магнитные, как и углеродистая сталь. Магнитные виды материалов легко подвергаются сварке и штамповке, годятся для изготовления р инструментов с режущими поверхностями и столовых приборов.

Немагнитные сплавы – аустенитные и аустенитно-ферритные хромистых и марганцевых марок.

Отличаясь большой прочностью и коррозийной устойчивостью, широко применяются в строительной сфере и в разнообразных производственных процессах.

Используемая литература и источники:

  • Скороходов В. Н., Одесский П. Д., Рудченко А. В. «Строительная сталь».
  • Л. Н. Паль-Валь, Ю. А. Семеренко, П. П. Паль-Валь, Л. В. Скибина, Г. Н. Грикуров. Исследование акустических и резистивных свойств перспективных хромо-марганцевых аустенитных сталей в области температур 5—300 К
  • Нержавеющая сталь // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1974.
  • British Stainless Steel Association

Источник

Adblock
detector