Специфические характеристики стали 12Cr18Ni10T предоставляют возможность применения этого сплава для создания дымовых труб, разнообразных печей и сифонов. Нержавеющая сталь 12Cr18Ni10T представляет собой один из множества видов нержавеющей стали, обладающий уникальными свойствами.
Сталь 12Х18Н10Т
Сталь 12Х18Н10Т является одним из множества видов нержавеющей стали, ключевой особенностью которой является высокая устойчивость к коррозии. Благодаря этому, из данного материала изготавливают прочные бытовые изделия, а также механизмы и детали, которые функционируют в условиях, где имеются постоянная повышенная влажность и температуры, существенно отличающиеся от нормальных комнатных условий.
Эта сталь, маркируемая как 12Х18Н10Т, является сплавом, который сохраняет свои первоначальные свойства, приобретенные в процессе производства, при температурах до 600°C. Данный материал идеально подходит для применения в условиях, где могут присутствовать значительные разбавленные кислоты и щелочи, а также в горячей соленой воде, что расширяет спектр его использования в различных отраслях.
Индекс 12X18H10T раскрывается следующим образом: «12» указывает на содержание углерода на уровне 0,12%, «X18» — 18% хрома, «H10» — 10% никеля, а «T» означает содержание титана до 1,5%. Важно отметить, что обозначение «T» в коде говорит о том, что наличие титана составляет менее 2%.
В дополнение к вышеупомянутым компонентам, данный сплав включает 67% железа, 2% магния и 0,8% кремния. Содержание серы, фосфора, меди и марганца в сплаве 12Х18Н10Т крайне незначительно — данные элементы присутствуют в таких малых количествах, что некоторые производители могут не указывать их содержание в технической документации.
Существует подтип данного сплава с высокой степенью очистки от серы и фосфора, что делает его несколько более хрупким. Этот сплав именуют 12Х18Н10ТА, где «А» символизирует особую категорию, характеризующую улучшенные свойства сплава за счет удаления примесей, негативно сказывающихся на его характеристики. Такой материал довольно редко можно встретить на рынке, и применяется он в специализированных областях, где критически важен его увеличенный срок службы при весьма агрессивных условиях эксплуатации, в том числе при высоких механических нагрузках.
Химический состав, включая титан и кремний, также существенно способствует образованию ферритной структуры в нержавеющей стали, что предотвращает межкристаллитные повреждения в сварных швах. В процессе нагрева размер зерна уменьшается, а плотность прутка 12Cr18Ni10Ti увеличивается, что в свою очередь благоприятствует образованию карбидной структуры в слитке. Происходит реакция титана с углеродом образуя тугоплавкий карбид, что также усиливает прочность материала.
Марганец, содержащийся в сплаве, помогает уменьшить зернистость, в то время как кремний, добавленный в небольших количествах, несколько увеличивает плотность и относительную текучесть — это свойство, важно учитывать, так как оно может негативно влиять на качество холоднокатаной стали. Более того, в процессе получения стали активно осуществляется удаление свободных газов, таких как кислород и азот.
Характеристики и свойства
Безусловно, присутствие хрома в сплаве значительно улучшает антикоррозионные свойства стали. Для того чтобы эффективно предотвратить образование ржавчины и защитить изделия от коррозии на протяжении нескольких десятилетий активной эксплуатации, содержание хрома в сталях должно быть более 13%. В стале 12Х18Н10Т хрома – 18%, что обеспечивает ее коррозионную стойкость даже при длительном использовании в сложных условиях, например, в прибрежной зоне под воздействием соленого воздуха во время серфинга.
Физические
Удельный вес стали 12Х18Н10Т составляет 7920 кг/м³. Твердость по Бринеллю — 179 МПа. Допустимое механическое напряжение достигает 290 МПа. Температура плавления данной стали превышает 1420°C, что свидетельствует о ее способностях переходить в жидкое состояние, а в дальнейшем мягчиться. При приближении температуры к 1420°C, стальные слитки и прутья поддаются значительному деформированию, поэтому их можно легко сплющивать и растягивать без потребности в значительных усилиях. Важно отметить, что нержавеющая сталь 12X18H10T обладает немагнитными свойствами, что может быть крайне актуальным для определенных технических приложений.
Механические
Сплав 12Х18Н10Т обладает высокой жаропрочностью, что позволяет его использовать на открытом воздухе практически без потери своих характеристик, даже когда температура продукции достигает приблизительно 700 °C. Примером служат детали дымохода, выполненные из нержавеющей стали — различные профили, уголки и торцевые части, которые не теряют своих свойств даже при сильном перегреве и в условиях проливного дождя. Однако следует учитывать, что в агрессивных химических средах, таких как соляная, сульфатная, фосфатная, азотная и хлорная кислоты, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т разрушается с высокой скоростью, превращаясь в соли железа, хрома, никеля и других добавок, которые смешиваются при осаждении на дне тестового сосуда. Это типично для большинства сталей и металлических сплавов, так как они не подходят для эксплуатации в условиях воздействия сильных минеральных кислот. Однако такие органические кислоты, как уксусная (в концентрации 5%) или молочная и лимонная кислоты, вполне могут храниться в контейнерах, изготовленных из нержавеющей стали.
Ударная прочность при температурах в диапазоне от 20 °C до 700 °C варьируется от 250 до 372 Дж/см². Коэффициент линейного расширения варьируется в пределах от 16,6 до 18,6 при температурах от 20 °C до 700 °C. Модуль упругости колеблется в диапазоне от 198 до 147 ГПа, учитывая процесс нагрева от 20°C до 700°C в статическом состоянии. При кручении диапазон изменяется до 77-49 ГПа. Сплав 12Х18Н10Т не поддается простому сшиванию, особенно на поверхностях при температуре 850°C, где образуется слой оксидной корки, хорошо видимый при нагревании изделий, например, дымоходов, до красного свечения. Если на разогретую поверхность изделий вылить воду, налет может перейти в ржавчину, что является необычным для нержавеющей стали.
Прочность 12Cr18Ni10T обеспечивается благодаря его высокой твердости и отличному сочетанию ударопрочности. Также как и любые стали, нержавеющая сталь эффективно поглощает вибрации, ее усталостный ресурс обычно составляет несколько сотен миллионов циклов при использовании в несущих конструкциях, независимо от их применения и назначения в конкретном изделии.
Аналоги
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т взаимозаменяемая с рядом отечественных и зарубежных аналогов. В России её аналогами являются стали 12Х18Н9Т (L), 08-Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т, 12-Х17Г9Α4, 08Х22Н6Т, 08-Х17Т, 15-Х25Т и 12-Х18Н9Т. Указанные сплавы имеют содержание хрома в диапазоне от 14 до 26%. На международном уровне используются следующие аналоги стали 12Х18Н10Т: немецкий сплав X10-Cr-Ni-Ti-18-9, американский AISI 321, французский Z-10-CN-18, британский 320S31, шведский SS-2337 и японский SUS-321. Специалист, который хорошо знаком с применением коррозионно-стойких сплавов, подтвердит, что указанные заменители могут успешно использоваться в идентичных условиях.
12Х18Н10Т — расшифровка стали
Марка 12Cr18Ni10T расшифровывается с точки зрения расчетного содержания ключевых легирующих элементов: «12» указывает на 0,12% углерода, «X18» обозначает процентное содержание хрома, «H10» — никеля, а «T» указывает на наличие титана. Из этого можно сделать вывод, что нержавеющая сталь марки 12Cr18Ni10T содержит следующие главные химические компоненты:
- около 67% железа;
- до 0,12% углерода;
- 17-19% хрома;
- 9-11% никеля;
- до 2% магния;
- до 1% титана;
- до 0,8% кремния.
Дополнительно, химический состав стали также может включать следовые количества серы, меди, кремния, марганца и фосфора.
Алюминиевые сплавы в Российской Федерации могут быть коваными или же обработанными. Аналитическая классификация, обрисовывающая физические и коррозионные свойства, а также механические параметры, характерна для всех видов алюминия, включая круглый и профилированный, а также плоский алюминий.
Высокая коррозионная стойкость стали 12Х18Н10Т объясняется высоким содержанием хрома. Никель, в свою очередь, способствует формированию аустенитной структуры металла, что позволяет стали сочетать повышенные эксплуатационные характеристики с хорошей обрабатываемостью. Также добавление никеля в сплав значительно увеличивает устойчивость металла по отношению к воздействию как кислот, так и щелочей.
Кроме того, присутствие титана и кремния в steel 12Х18Н10Т приводит к образованию ферритной структуры, что в свою очередь охраняет сталь от межкристаллитной коррозии, что критично для сварных швов, замедляя процесс роста зерен при нагреве и повышая плотность слитка.
Механические свойства нержавеющей стали 12Х18Н10Т
Процессы термической обработки данной стали включают закалку путем нагрева до температуры 1100 ºC и последующее охлаждение в водной среде. Для нержавеющей стали сечением до 35 мм допускается охлаждение на воздухе. Температурные рамки для ковки данной стали составляют от 850ºC до 1200ºC.
Удельный вес нового металла составляет 7920 кг/м³, а твердость, измеряемая по Бринеллю, равняется 179 МПа, в то время как предел прочности достигает 279 МПа.
Технологический процесс сварки не имеет особых ограничений, однако он требует соблюдения некоторых правил и характеристик, такие как:
- ручная электродуговая сварка с использованием электродов ЦТ-26;
- электрошлаковая сварка;
- контактная точечная сварка.
Для повышения прочности сварных соединений рекомендуется осуществлять итоговую термическую обработку швов.
Основные характеристики
Уникальные особенности химического состава определяют ключевые характеристики 12Х18Н10Т. Примерами служат следующие факты:
- Высокое содержание хрома обеспечивает коррозионную стойкость данного материала, что делает его незаменимым для производства элементов и изделий, которые будут эксплуатироваться в сложных условиях.
- Содержание никеля в сплаве повышает его технологическую ценность, что позволяет металлу эффективно прокатываться как в холодном, так и в горячем состоянии. Особенно стоит отметить повышенную устойчивость к агрессивным средам, включая серную кислоту.
- Введение титана в состав значительно снижает склонность к межкристаллической коррозии, поскольку происходит реакция титана с углеродом, в результате которой образуется тугоплавкий карбид.
- Добавление кремния увеличивает плотность сплава. Обычно кремний вводится в состав для повышения прочности и предела текучести, однако стоит учитывать, что его высокая концентрация может привести к снижению пластичности, что усложняет процесс холодного проката.
- Марганец вводится для создания мелкозернистой структуры, что способствует повышенной устойчивости стали к различным механическим воздействиям и повреждениям.
В процессе производства легированной стали особое внимание уделяется концентрации фосфора, поскольку это вещество может существенно ухудшить эксплуатационные характеристики материала. Для высококачественной легированной стали содержание фосфора не должно превышать 0,035%.
Достоинства и недостатки
Преимущества данного сплава включают в себя:
- Высокую ударную вязкость, что позволяет материалу отлично выдерживать механические нагрузки;
- Пластичность, что способствует легкому формованию при производстве различных изделий.
Однако на фоне таких преимуществ можно выделить один значительный недостаток — снижение коррозионной стойкости при воздействии среды с высокой концентрацией ионов хлора. Также наблюдается ухудшение коррозионной стойкости при взаимодействии с серной и соляной кислотами.
Применение
Марка 12Cr18Ni10T широко применяется для производства различных видов сортового проката, таких как:
- толстые и тонкие листы;
- круглые и профильные трубы различного сечения;
- уголки и швеллеры;
- калиброванный и шлифованный пруток;
- ленты и полосы с различной толщиной;
- сталь в виде круга и проволоки;
- капиллярные трубки малых диаметров;
- поковки и кованые заготовки.
Все прутки, выполненные из нержавеющей стали, могут иметь матовую, шлифованную или полированную поверхность, что в значительной степени определяет их качество, свойства и цену.
Данные материалы активно используются в производственном секторе для создания сварных сосудов, работающих под давлением, а также оборудования, функционирующего при температурах от -195ºC до 600ºC. Обработка, хранение и транспортировка разбавленных кислот и щелочных растворов и солей — еще одна область применения стали 12X18H10T.
В строительстве и ремонте нержавеющая сталь используется для создания ответственных и декоративных элементов. В машиностроении круглые стали, поковки и прочие виды проката применяются для производства механизмов и комплектующих. Стальные нити используют для плетения канатов и тросов с высокими эксплуатационными характеристиками и прочностью.
Читайте также.
Бесшовные стальные трубы 12X18H10T находят свое применение в нефтехимической и газоперерабатывающей отраслях, в производстве и переработке пищевых продуктов, в фармацевтической промышленности, а также в производстве медицинского оборудования.
Кроме того, высокая рабочая температура делает этот сплав пригодным для эксплуатации в горелках, печах, глушителях и компонентах выхлопных систем, что открывает его применение в самых различных областях. При допустимой минимальной температуре -195 ºC, сталь подходит также для применения в морозильных и холодильных установках.
Особенности производства проволоки
Производство данного материала включает жаропрочные и коррозионностойкие стали, что позволяет конечному продукту сохранять высокие качественные характеристики, присущие такому исходному материалу. Каждый производственный этап тщательно контролируется с целью обеспечения качества продукции. Методы контроля могут включать, но не ограничиваются следующими пунктами:
- контроль диаметра прутка и завитка;
- тестирование на перегиб и разрыв;
- изучение параметров электрического сопротивления;
- анализ химического состава используемой стали.
Следовательно, приобретая проволоку 12х18н10т, вы можете быть уверены в соответствии её техническим характеристикам с реальными данными.
Химический состав в % стали 12Х18Н10Т
Химический состав стали 12Х18Н10Т строго регулируется стандартом ГОСТ 5632-72.
- Достаточно высокое содержание хрома (17%–19%).
- Легирующая добавка никеля (9%–11%).
- Небольшое содержание углерода в сплаве (до 0,1 %).
- Наличие легирующего элемента титана.
- Содержание кремния (до 0,8 %).
Влияние химсостава на свойства стали 12Х18Н10Т
Ключевые легирующие элементы, входящие в состав композитной нержавеющей стали, оказывать заметное влияние на её физические и механические свойства:
- Хром значительно повышает антикоррозионные качества, что важно для долговечности изделий.
- Никель способствует переводу стали в разряд аустенитных, обеспечивая хороший баланс обрабатываемости и эксплуатационных характеристик нержавеющих сталей.
- Введение алюминия, титана и кремния в состав придает стали свойства ферритной стали, позволяя усилить ее характеристики.
- Титан создает эффект карбидообразования, что защищает от межкристаллитной коррозии в сварных соединениях.
- Марганец позволяет добиться мелкозернистой структуры, что улучшает механические свойства.
- Кремний увеличивает плотность и улучшает текучесть, однако его высокая концентрация может негативно сказаться на пластичности, усложняя процесс проката.
- Содержание фосфора не должно превышать 0,035 %, поскольку это вещество негативно влияет на механические свойства, что делает использование стали в криогенной области проблематичным.
Сферы использования – 08х18н10т сравнение с 12х18н10т
Нержавеющая хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т находит применение в производстве сварных конструкций криогенного оборудования, используемого при низких температурах, достигающих ощутительных значений — до -270˚C.
Кроме того, эта сталь отлично подходит для изготовления печного оборудования, глушителей, выпускных коллекторов, что обусловлено сохранением антикоррозионных свойств не только в атмосферных условиях, но и в среде продуктов сгорания в температурном режиме до 900 ˚C, при условии теплообмена до 800 ˚C при постоянной эксплуатационной нагрузке.
Разница между 08х18н10т и 12х18н10т незначительна в контексте области применения, поскольку оба металла имеют схожие эксплуатационные качества и показывают высокую стойкость к коррозии.
Однако, рассматривая нержавеющую сталь 08х18н10т, стоит отметить, что её использование оправдано для сварных изделий, которые поддаются серьезному воздействию коррозии. Эта сталь также рекомендуется для производственных процессов в аномальных условиях, например, в системах и частях оборудования, предназначенных для растопки, теплообменников, коллекторных труб и трубопроводной арматуры, включая компоненты и узлы трубопроводов в энергетическом секторе.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т
Этот сорт стали считается одним из самых универсальных и широко применяется во множестве промышленных процессов. Все хромоникелевая и титаная нержавеющие стали из аустенитной группы обозначаются буквой «А» и дополнительной цифрой, которая определяет химический состав стали и ее специализацию в данной группе. Сталь плавится в электродуговых печах.
Основным компонентом этого сплава является железо, тогда как оставшиеся легирующие элементы составляют остальную часть. Концентрация хрома колеблется от 17 до 19 %, никеля — от 9 до 11 %, титана — до 0,8 %, кремния — приблизительно 0,8 %, содержание серы достигает до 0,02 %, марганца менее 2%, меди до 0,03 %, а фосфор составляет около 0,035 %. Эти параметры строго регулируются законом ГОСТ 5632-72.
Механические свойства материала 12Х18Н10Т
Механические свойства стали при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | Предел текучести, σ0,2, МПа | Временное сопротивление разрыву, σв, МПа | Относительное удлинение при разрыве, δ5, % | Относительное сужение, ψ, % | Ударная вязкость KCU при 20°С, Дж/см² |
| 20 | 225 — 315 | 550 — 650 | 46 — 74 | 66 — 80 | 215 — 372 |
| 500 | 135 — 205 | 390 — 440 | 30 — 42 | 60 — 70 | 196 — 353 |
| 550 | 135 — 205 | 380 — 450 | 31 — 41 | 61 — 68 | 215 — 353 |
| 600 | 120 — 205 | 340 — 410 | 28 — 38 | 51 — 74 | 196 — 358 |
| 650 | 120 — 195 | 270 — 390 | 27 — 37 | 52 — 73 | 245 — 353 |
| 700 | 120 — 195 | 265 — 360 | 20 — 38 | 40 — 70 | 255 — 353 |
Ударная вязкость из стали, KCU, Дж/см²
| Термообработка | Т= +20 °С | Т= -40 °С | Т= -75 °С |
| Полоса 8х40 мм в состоянии покоя | 286 | 303 | 319 |
Чувствительность стали к охрупчиванию при старении
| Время, часы | Температура, °С | Ударная вязкость, KCU, Дж/см² |
| Исходное состояние | — | 274 |
| 5000 | 600 | 186 — 206 |
| 5000 | 650 | 176 — 196 |
Жаростойкость стали
| Среда | Температура, ºС | Группа стойкости или балл |
| Воздух | 650 | 2 — 3 |
| Воздух | 750 | 4 — 5 |
Основные характеристики стали 12Х18Н10Т
Сталь 12Х18Н10Т представляет собой коррозионно-стойкий немагнитный сплав с высоким содержанием углерода и легирующего титана. Эта сталь принадлежит к аустенитной группе. Поскольку в её составе присутствует хром и никель, ее также называют хромоникелевой стабилизированной сталью. На сегодняшний день она является одной из самых используемых и популярных среди всех видов нержавеющих сталей. К основным свойствам стали 12X18N10T относятся высокие значения прочности, твердости, вязкости и пластичности. Кроме этого, она также обладает отличными сварочными характеристиками и гигиеническими свойствами. В числе ее преимуществ можно отметить термостойкость и способность к длительной эксплуатации в криогенных условиях, что охватывает широкий диапазон рабочих температур от -196˚С до +600˚С.
Сталь 12Х18Н10Т – влияние легирующих элементов на механические свойства
Рассмотрим более подробно влияние легирующих элементов на структуру и свойства нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Хром, содержание которого в 12Cr18Ni10T составляет от 17 до 19%, это ключевой элемент, обеспечивающий металлу пассивирующие свойства и высокую коррозионную стойкость. Увеличение процента никеля приводит к тому, что сталь относится к категории аустенитных, что в свою очередь позволяет хорошо сочетать обрабатываемость нержавеющей стали и ее высокие эксплуатационные характеристики. При содержании углерода в пределах 0,1% сплав 12Cr18Ni10T демонстрирует полную аустенитную структуру уже при температурах, превышающих 900 °C благодаря сильному аустенитному эффекту углерода. Соотношение концентраций хрома и никеля прямо влияет на стабильность аустенита при снижении температуры, в которой происходит обработка в твердом состоянии (на уровне 1050°C-1100°C). Важно также учитывать присутствие кремния, титана и алюминия, которые способствуют образованию ферритной структуры.
| Температура, °С | Модуль упругости, E 10^5, МПа | Коэффициент линейного расширения, a 10^-6, 1/°С | Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м·°С | Удельная теплоемкость, C, Дж/кг·°С | Удельное электросопротивление, R 10^9, Ом·м |
| 20 | 1,98 | — | 15 | — | 725 |
| 100 | 1,94 | 16,6 | 16 | 462 | 792 |
| 200 | 1,89 | 17,0 | 18 | 496 | 861 |
| 300 | 1,81 | 17,2 | 19 | 517 | 920 |
| 400 | 1,74 | 17,5 | 21 | 538 | 976 |
| 500 | 1,66 | 17,9 | 23 | 550 | 1028 |
| 600 | 1,57 | 18,2 | 25 | 563 | 1075 |
| 700 | 1,47 | 18,6 | 27 | 575 | 1115 |
| 800 | — | 18,9 | 26 | 596 | — |
| 900 | — | 19,3 | — | — | — |
