Сталь 10 аналог aisi
Ниже перечислены страны и действующие в них стандарты на металлы:
- Австралия - AS (Australian Standart)
- Австрия - ONORM
- Бельгия - NBN
- Болгария - BDS
- Венгрия - MSZ
- Великобритания - B.S. (British Standart)
- Германия - DIN (Deutsche Normen), WN
- Европейский союз - EN (European Norm)
- Италия - UNI (Italian National Standards)
- Испания - UNE (Espaniol National Standards)
- Канада - CSA (Canadian Standards Association)
- Китай - GB
- Норвегия - NS (Standards Norway)
- Польша - PN (Poland Norm)
- Румыния - STAS
- Россия - ГОСТ (Государственный стандарт), ТУ (Технические условия)
- США - AISI (American Iron and Steel Institute), ACI (American Concrete Institute), ANSI (American National Standards Institute), AMS (American Mathematical Society: Mathematics Research and Scholarship), API (American Petroleum Institute), ASME (American Society of Mechanical Engineers), ASTM (American Society of Testing and Materials), AWS (American Welding Society), SAE (Society of Automotive Engineers), UNS
- Финляндия - SFS (Finnish Standards Association)
- Франция - AFNOR NF (association francaise de normalisation)
- Чехия - CSN (Czech State Norm)
- Швеция - SS (Swedish Standart)
- Швейцария - SNV (Schweizerische Normen-Vereinigung)
- Югославия - JUS
- Япония - JIS (Japanese Industrial Standart)
- Интернациональный стандарт - ISO (International Organization for Standardization)
В США используется несколько систем обозначения металлов и сплавов, связанных с существующими организациями по стандартизации. Наиболее известными организациями являются :
- AISI - Американский Институт Чугуна и Стали
- ACI - Американский Институт Литья
- ANSI - Американский Национальный Институт Стандартизации
- AMS - Спецификация Аэрокосмических Материалов
- ASME - Американское Общество Инженеров - Механиков
- ASTM - Американское Общество Испытания Материалов
- AWS - Американское Общество Сварщиков
- SAE - Общество Инженеров - Автомобилистов
Ниже приведены наиболее популярные системы обозначений стали, используемые в США.
Система обозначений AISI:
Углеродистые и легированные стали:
В системе обозначений AISI углеродистые и легированные стали, как правило, обозначаются с помощью четырех цифр. Первые две цифры обозначают номер группы сталей, а две последние - среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100. Так сталь 1045 относится к группе 10ХХ качественных конструкцион-ных сталей (несульфинированных с содержанием Mn менее 1%) и содержит углерода около 0.45%.
Сталь 4032 является легированной (группа 40ХХ), со средним содержанием С - 0.32% и Mo - 0.2 или 0.25% (реальное содержание C в стали 4032 - 0.30 - 0.35%, Mo - 0.2 - 0.3%).
Сталь 8625 также является легированной (группа 86ХХ) со средним содержанием: С - 0.25% (реальные значения 0.23 - 0.28%), Ni - 0.55% (0.40 - 0.70%), Cr - 0.50% (0.4 - 0.6%), Mo - 0.20% (0.15 - 0.25%).
Помимо четырех цифр в наименованиях сталей могут встречаться также и буквы. При этом буквы B и L, означающие, что сталь легирована соответственно бором (0.0005 - 0.03%) или свинцом (0.15 - 0.35%), ставятся между второй и третьей цифрой ее обозначения, например: 51B60 или 15L48.
Буквы M и E ставят впереди наименования стали, это означает, что сталь предназначена для производства неответственного сортового проката (буква M) или выплавлена в электропечи (буква E). В конце наименования стали может присутствовать буква H, означающая, что характерным признаком данной стали является прокаливаемость.
Нержавеющие стали:
Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включает в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенсистные стали определяются в классе 4ХХ. При этом последние две цифры, в отличие от углеродистых и легированных сталей, никак не связаны с химическим составом, а просто определяют порядковый номер стали в группе.
Обозначения в углеродистых сталях:
10ХХ - Нересульфинированные стали, Mn : менее 1%
11ХХ - Ресульфинированные стали
12ХХ - Рефосфорированные и ресульфинированные стали
15ХХ - Нересульфинированные стали, Mn : более 1%
Обозначения в легированных сталях:
13ХХ - Mn : 1.75%
40ХХ - Mo : 0.2, 0.25% или Mo : 0.25% и S : 0.042%
41ХХ - Cr : 0.5, 0.8 или 0.95% и Mo : 0.12, 0.20 или 0.30%
43ХХ - Ni : 1.83%, Cr : 0.50 - 0.80%, Mo : 0.25%
46ХХ - Ni : 0.85 или 1.83% и Mo : 0.2 или 0.25%
47ХХ - Ni : 1.05%, Cr : 0.45% и Mo : 0.2 или 0.35%
48ХХ - Ni : 3.5% и Mo : 0.25%
51ХХ - Cr : 0.8, 0.88, 0.93, 0.95 или 1.0%
51ХХХ - Cr : 1.03%
52ХХХ - Cr : 1.45%
61ХХ - Cr : 0.6 или 0.95% и V : 0.13% min или 0.15% min
86ХХ - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.20%
87ХХ - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.25%
88XX - Ni : 0.55%, Cr : 0.50% и Mo : 0.35%
92XX - Si : 2.0% или Si : 1.40% и Cr : 0.70%
50BXX - Cr : 0.28 или 0.50%
51BXX - Cr : 0.80%
81BXX - Ni : 0.30%, Cr : 0.45% и Mo : 0.12%
94BXX - Ni : 0.45%, Cr : 0.40% и Mo : 0.12%
Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:
xxxL - Низкое содержание углерода < 0.03%
xxxS - Нормальное содержание углерода < 0.08%
xxxN - Добавлен азот
xxxLN - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
xxxF - Повышенное содержание серы и фосфора
xxxSe - Добавлен селен
xxxB - Добавлен кремний
xxxH - Расширенный интервал содержания углерода
xxxCu - Добавлена медь
Примеры :
Сталь 304 относится к аустенитному классу, содержание углерода в ней < 0.08%. В то же время в стали 304 L углерода всего < 0.03%, а в стали 304 H углерод определяется интервалом 0.04 - 0.10%. Указанная сталь, кроме того, может быть легирована азотом (тогда ее наименование будет 304 N) или медью (304 Cu).
В стали 410, относящейся к мартенсито - ферритному классу, содержание углерода 410 S - углерода < 0.08%. В стали 430 F в отличие от стали 430 повышенное содержание серы и фосфора, а в сталь 430 F Se добавлен еще и селен.
Система обозначений ASTM:
Обозначение сталей в системе ASTM включает в себя :
- букву A, означающую, что речь идет о черном металле;
- порядковый номер нормативного документа ASTM (стандарта);
- собственно обозначение марки стали.
Обычно в стандартах ASTM принята американская система обозначений физических величин. В том же случае, если в стандарте приводится метрическая система обозначений, после его номера ставится буква М. Стандарты ASTM, как правило, определяют не только химический состав стали, но и полный перечень требований к металлопродукции. Для обозначения собственно марок сталей и определения их химического состава может быть использована как собственная система обозначений ASTM (в этом случае химический состав сталей и их маркировка определяется непосредственно в стандарте), так и другие системы обозначений, например AISI - для прутков, проволоки, заготовки и др., или ACI - для отливок из нержавеющих сталей.
Примеры :
A 516 / A 516M - 90 Grade 70 Здесь A определяет то, что речь идет о черном металле; 516 - это порядковый номер стандарта ASTM (516M - это тот же стандарт, но в метрической системе обозначений); 90 - год издания стандарта; Grade 70 - марка стали. В данном случае используется собственная система обозначений сталей ASTM, здесь 70 определяет минимальный предел прочности стали при испытаниях на растяжение (в ksi, что составляет около 485 МПа).
A 276 Type 304 L. В данном стандарте используется обозначение марки стали в системе AISI - 304 L.
A 351 Grade CF8M. Здесь используется система обозначений ACI: первая буква C означает, что сталь относится к группе коррозионно-стойких, 8 - определяет среднее содержание в ней углерода (0.08%), M - означает, что в сталь добавлен молибден.
A 335 / A 335M grade P22; A 213 / A 213M grade T22; A 336 / A 336M class F22. В данных примерах используется собственная маркировка сталей ASTM. Первые буквы означают, что сталь предназначена для производства труб (P или T) или поковок (F).
A 269 grade TP304. Здесь используется комбинированная система обозначений. Буквы TP определяют, что сталь предназначена для производства труб, 304 - это обозначение стали в системе AISI.
Универсальная система обозначений UNS:
UNS - это универсальная система обозначений металлов и сплавов. Она была создана в 1975 с целью унификации различных систем обозначений, используемых в США. Согласно UNS обозначения сталей состоят из буквы, определяющей группу сталей и пяти цифр.
В системе UNS проще всего классифицировать стали AISI. Для конструкционных и легированных сталей, входящих в группу G, первые четыре цифры наименования - это обозначение стали в системе AISI, последняя цифра заменяет буквы, которые встречаются в обозначениях по AISI. Так буквам B и L, означающим, что сталь легирована бором или свинцом, соответствуют цифры 1 и 4, а букве E, означающей, что сталь выплавлена в электропечи, - цифра 6.
Наименования нержавеющих AISI-сталей начинаются с буквы S и включают в себя обозначение стали по AISI (первые три цифры) и две дополнительные цифры, соответствующие дополнительным буквам в обозначении по AISI.
Обозначения сталей в системе UNS:
Dxxxxx - Стали с предписанными механическими свойствами
Gxxxxx - Углеродистые и легированные стали AISI (за исключением инструментальных)
Hxxxxx - То же, но для прокаливаемых сталей
Jxxxxx - Литейные стали
Kxxxxx - Стали, не включенные в систему AISI
Sxxxxx - Жаростойкие и коррозионностойкие нержавеющие стали
Txxxxx - Инструментальные стали
Wxxxxx - Сварочные материалы
Дополнительные буквы и цифры, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по UNS означают:
хxx01 - Низкое содержание углерода < 0.03%
хxx08 - Нормальное содержание углерода < 0.08%
хxx09 - Расширенный интервал содержания углерода
хxx15 - Добавлен кремний
хxx20 - Повышенное содержание серы и фосфора
хxx23 - Добавлен селен
хxx30 - Добавлена медь
хxx51 - Добавлен азот
хxx53 - Низкое содержание углерода < 0.03% + добавлен азот
Примеры :
Углеродистая сталь 1045 имеет обозначение в системе UNS G 10450, а легированная сталь 4032 - G 40320.
Сталь 51B60, легированная бором, называется в системе UNS G 51601, а сталь 15L48, легированная свинцом, - G 15484.
Нержавеющие стали обозначаются: 304 - S 30400, 304 L - S 30401, 304 H - S 30409, а 304 Cu - S 30430.
Аналоги российских и зарубежных сталей
Сталь 10Г2 конструкционная легированная
Марганцевая цементуемая сталь марки 10Г2 высокой пластичности применяется для изготовления из труб, листа, проката и поковок различных деталей машиностроения, а также деталей и элементов сварных конструкций в состоянии поставки или после нормализации.
Сталь хорошо деформируется в холодном и горяем состояниях, обладает отличной свариваемостью; склонна к отпускной хрупкости.
Сталь 10Г2 применяется для изготовления:
- Патрубков,
- змеевиков,
- трубных пучков,
- крепежных деталей,
- фланцев,
- трубных решеток,
- штуцеров,
- других деталей, работающих при температурах до -70°C под давлением в нефтеперерабатывающей промышленности, а также сварные (толщиной менее 4 мм) и штампованные детали.
Температура критических точек, °С [1]
Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)
| C | Mn | Si | P | S | Cu | Ni | Cr |
| не более | |||||||
| 0,07-0,15 | 0,17-0,37 | 1,2-1,6 | 0,035 | 0,035 | 0,30 | 0,30 | 0,30 |
Условия применения стали 10Г2 для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Материал | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °C | Дополнительные указания по применению | |
| Наименование | Марка | |||
| Сталь легированная конструкционная | 10Г2 ГОСТ 4543 | Поковки ГОСТ 8479 | От -70 до 475 | Для сварных узлов арматуры, эксплуатируемой в макроклиматическом районе с холодным климатом, с обязательным испытанием на ударный изгиб при температуре ниже минус 50°C до минус 70°C, при этом KCU ≥ 300 кДж/м 2 (3,0 кгс*м/см 2 ) или KCV ≥ 250 кДж/м 2 (2,5 кгс*м/см 2 ) |
| Сортовой прокат ГОСТ 4543 | ||||
| Трубы ГОСТ 550 гр.А и В, ГОСТ 8733 гр.В, ГОСТ 8731 гр.В | Для труб ГОСТ 550 дополнительное испытание при температуре ниже минус 50°C до минус 70°C при толщине стенки более 12 мм, при этом KCU ≥ 300 кДж/м 2 (3,0 кгс*м/см 2 ) или KCV ≥ 250 кДж/м 2 (2,5 кгс*м/см 2 ) | |||
Условия применения стали 10Г2 для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Марка материала | Стандарт или технические условия на материал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
| Температура среды, °C | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см 2 ) | Температура среды, °C | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см 2 ) | Температура среды, °C | Давление номинальное Pn, МПа(кгс/см 2 ) | ||
| 10Г2 | ГОСТ 4543 | От -70 до 425 | 20 (200) | От -70 до 425 | 20 (200) | От -70 до 425 | Не регламен- тируется |
Максимально допустимые температуры применения стали 10Г2 в средах, содержащих аммиак (ГОСТ 33260-2015)
ПРИМЕЧАНИЕ. Условия применения установлены для скорости коррозии азотного слоя не более 0,5 мм/год.
Максимально допустимая температура применения сталей в водородосодержащих средах (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | Температура, °C, при парциальном давлении водорода, PH2, МПа (кгс/см 2 ) | ||||||
| 1,5(15) | 2,5(25) | 5(50) | 10(100) | 20(200) | 30(300) | 40(400) | |
| 10Г2 | 290 | 280 | 260 | 230 | 210 | 200 | 190 |
- Параметры применения стали 10Г2, указанные в таблице, относятся также к сварным соединениям.
- Парциальное давление водорода рассчитывается по формуле:
PH2 = (C*Pp)/100, где
C — процентное содержание H2 в системе;
PH2— парциальное давление H2;
Pp— рабочее давление в системе.Б.
Механические свойства термически обработанной цементуемой легированной стали 10Г2 [2]
Влияние температуры испытания на механические свойства легированной цементуемой стали 10Г2 [2]
| Марка стали | Режим термическое обработки | Температура испытания, °C | σТ кгс/мм 2 | σв кгс/мм 2 | δ5, % | ψ, % | aH, кгс*м/см 2 |
| 10Г2 | Нормализация при 900 °C | 20 | 28 | 47 | 31 | — | — |
| 400 | 23 | 40 | 27 | — | — | ||
| 450 | 20 | 36 | 30 | — | — | ||
| 500 | 18 | 30 | — | — | — | ||
| 600 | 12 | 16 | 36 | — | — |
Влияние температуры отпуска на механические свойства легированной цементуемой стали 10Г2 [2]
| Марка стали | Режим термической стали обработки | Температура отпуска, °C | σТ кгс/мм 2 | σв кгс/мм 2 | δ5, % | ψ, % | aH, кгс*м/см 2 | Твердость HB (HRC) |
| 10Г2 | Закалка c 820°C в воде | 300 | — | 113 | 4 | 50 | — | 300 |
| 400 | 96 | 100 | 5 | 52 | — | 266 | ||
| 500 | 83 | 87 | 9 | 55 | — | 230 | ||
| 600 | 66 | 71 | 12 | 63 | — | 206 | ||
| 700 | 44 | 60 | 20 | 61 | — | 164 | ||
| Закалка c 850°C в воде | 300 | — | 95 | 7 | 52 | — | 295 | |
| 400 | 88 | 92 | 6 | 55 | — | 282 | ||
| 500 | 84 | 82 | 11 | 60 | — | 215 | ||
| 600 | 61 | 68 | 11 | 60 | — | 215 | ||
| 700 | 42 | 60 | 22 | 69 | — | 170 | ||
| Закалка c 880°C в воде | 300 | 113 | 115 | 4 | 53 | — | 314 | |
| 400 | 97 | 101 | 6 | 56 | — | 252 | ||
| 500 | 81 | 87 | 13 | 58 | — | 246 | ||
| 600 | 67 | 73 | — | 63 | — | 193 | ||
| 700 | 44 | 59 | 22 | 69 | — | 170 | ||
| Закалка c 820°C в воде | 300 | 77 | 88 | 4 | 59 | — | 217 | |
| 400 | 57 | 74 | 5 | 61 | — | 200 | ||
| 500 | 69 | 76 | 10 | 59 | — | 186 | ||
| 600 | 58 | 66 | 12 | 63 | — | 170 | ||
| 700 | 41 | 56 | 20 | 68 | — | 160 | ||
| Закалка c 850°C в воде | 300 | 85 | 91 | 5 | 51 | — | 292 | |
| 400 | 81 | 83 | 7 | 61 | — | 252 | ||
| 500 | 67 | 77 | 14 | 59 | — | 230 | ||
| 600 | 62 | 69 | 19 | 62 | — | 183 | ||
| 700 | 43 | 55 | 22 | 72 | — | 162 | ||
| Закалка c 880°C в воде | 300 | 93 | 100 | 6 | 54 | — | 229 | |
| 400 | 92 | 95 | 8 | 56 | — | 229 | ||
| 500 | 76 | 82 | 11 | 62 | — | 200 | ||
| 600 | 61 | 71 | 20 | 68 | — | 180 | ||
| 700 | 43 | 58 | 22 | 65 | — | 167 |
Влияние термической обработки на предел выносливости легированной цементуемой стали 10Г2 [2]
| Марка стали | Режим термической обработки | σ-1кгс/мм 2 | σвкгс/мм 2 |
| 10Г2 | Нормализация при 880°C | 29 | 60 |
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | КП | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ, не более |
| не менее | |||||||||
| ГОСТ 4543-71 | Пруток. Нормализация при 920 °С | 25 | — | 245 | 420 | 22 | 50 | — | — |
| ГОСТ 3479-70 | Поковка. Нормализация | До 100 | 215 | 215 | 430 | 24 | 53 | 54 | 123-167 |
| 100-300 | 430 | 20 | 48 | 49 | |||||
| 300-500 | 430 | 18 | 40 | 44 | |||||
| ГОСТ 8731-74 | Труба бесшовная горячедеформированная термообработанная | — | — | 265 | 470 | 21 | — | — | 197 |
| ГОСТ 8733-74 | Труба бесшовная холодно- и теплодеформированная термообработанная | — | — | 245 | 420 | 22 | — | — | 197 |
Механические свойства при повышенных температурах [2]
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ, % |
| 20 | 265 | 460 | 31 |
| 400 | 225 | 390 | 27 |
| 500 | 175 | 295 | — |
| 600 | 115 | 160 | 36 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900 °С, охл. на воздухе.
Ударная вязкость KCU [3]
| Термообработка | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С | ||
| +20 | -40 | -70 | |
| Лист толщиной 10 мм: | |||
| в состоянии поставки | 86-98 | 70-88 | 41-50 |
| отжиг при 900 °С | 280 | 153 | 117 |
| нормализация при 900 °С | 364 | 276 | 185 |
| закалка с 900 °С; отпуск при 500°С | 321 | 304 | 211 |
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 425 1/10000 = 137 МПа; σ 485 1/10000 = 69 МПа; σ 550 1/10000 = 26 МПа.
Сталь 10 конструкционная углеродистая качественная
Цифра 10 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,10%.
Вид поставки
- Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8240-89, ГОСТ 8239-89.
- Калиброванный пруток ГОСТ 10702-78, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 10702-78, ГОСТ 14955-77.
- Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
- Лист тонкий ГОСТ 16523-89.
- Лента ГОСТ 6009-74. ГОСТ 10234-77.
- Полоса ГОСТ 1577-93, ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70.
- Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
- Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10704-91, ГОСТ 1060-83, ГОСТ 5654-76, ГОСТ 550-75.
Характеристики и описание
Сталь 10 относится к конструкционным малоуглеродистым нелегированным качественным сталям и характеризуется высокими пластическими свойствами и применяется преимущественно для изготовления изделий холодной штамповкой, высадкой и волочением.
Для повышения прочности и улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь марок 10 подвергается нормализации с температуры 930-950° С.
Назначение
Детали, работающие при температуре от -40 до 450 °С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. После ХТО — детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 1050-88)
| C | Si | Mn | Cr | S | Р | Cu | Ni | As |
| не более | ||||||||
| 0,07-0,14 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,15 | 0,04 | 0,035 | 0,25 | 0,25 | 0,08 |
Химический состав, % (ГОСТ 1050-2013)
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | |
| не более | ||||||||
| 10 | 0,07-0,14 | 0,17-0,37 | 0,35-0,65 | 0,030 | 0,035 | 0,15 | 0,30 | 0,30 |
Износостойкость цементованной стали 10
| Характеристика термической обработки | Твердость по Виккерсу HV | Износ, мг | |
| образца | бронзового вкладыша | ||
| Цементация на глубину 1,5 мм, закалка при 780°С, отпуск при 170°С | 782 | 4,0 | 3,0 |
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % | KCU, Дж/см 2 |
| 20 | 260 | 420 | 32 | 69 | 221 |
| 200 | 220 | 485 | 20 | 55 | 176 |
| 300 | 175 | 515 | 23 | 55 | 142 |
| 400 | 170 | 355 | 24 | 70 | 98 |
| 500 | 160 | 255 | 19 | 63 | 78 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Нормализация при 900-920 °С, охл. на воздухе.
Предел выносливости
ПРИМЕЧАНИЕ. σ 400 1/1000 = 108 МПа, σ 400 1/100000 = 78 МПа, σ 450 1/10000 = 69 МПа, σ 450 1/100000 = 44 МПа
Ударная вязкость KCU
ПРИМЕЧАНИЕ. Пруток диаметром 35 мм.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1300, конца 700. Охлаждение на воздухе.
Свариваемость — сваривается без ограничений, кроме деталей после химикотермической обработки. Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 2,1 и Kv б.ст. = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 99-107 и σв = 450 МПа.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Новые аспекты импортозамещения. Сравнение марок стали AISI 316L (03Х17Н14М3) и 12Х18Н10Т
Статья поднимает вопрос о массовом замещении в производстве машиностроительной и приборостроительной продукции нержавеющей стали импортной марки 03Х17Н14М3 (AISI 316L) отечественной маркой 12Х18Н10Т. Проводится сравнение их химического состава, показателя твердости и механических свойств. Объяснено, почему промышленные предприятия до сих пор не перешли на нержавеющую сталь 12Х18Н10Т. На примере вихревых счетчиков‑расходомеров «ЭМИС-Вихрь 200» показано, что данное решение является назревшим шагом на пути импортозамещения.
ЗАО «Электронные и механические измерительные системы», г. Челябинск
В настоящее время импортозамещение в отечественной промышленности стало не просто стратегией развития на годы вперед, а насущной необходимостью, когда аналоги импортного оборудования нужны здесь и сейчас. Из-за ужесточения санкций и ухода с рынка многих зарубежных компаний российские производители наблюдают повышенный спрос на свою продукцию и ищут возможности наращивания объемов производства. Казалось бы, проблема конкуренции решена, осталось лишь занять освободившуюся нишу.
Однако экономические реалии таковы, что конечная стоимость оборудования российского производства значительно выросла, что вызвало недопонимание со стороны ряда заказчиков: «Вы же отечественные производители, откуда такие цены?». Чтобы ответить на этот вопрос, следует разобраться в основных факторах, влияющих на ценообразование, и в первую очередь в ситуации на рынке металла (рис. 1).
Рис. 1. Продукция из нержавеющей стали
Как дорожала сталь и при чем тут Лондонская биржа?
В начале марта этого года промышленники столкнулись с резким повышением стоимости отечественного металлопроката. По данным аналитиков, только за первую неделю весны 2022 года наблюдалось две волны подорожания металла в общей сложности на 80 %, что стало критичным даже для тех производителей продукции из стали, кто практически не зависит от импортных поставок. Причиной повышения стоимости как отечественной, так и импортной стали послужило не только колебание курса рубля по отношению к иностранной валюте, но и в первую очередь ценообразование основных легирующих добавок, например хрома, никеля, молибдена, для нержавеющих сталей и сплавов, исходя из котировок Лондонской биржи цветных металлов.
И хотя после вмешательства Минпромторга России ситуация несколько стабилизировалась, ценообразование на конечный продукт по-прежнему во многом зависит от высокой стоимости металла, отразившейся на стоимости комплектующих.
Не стало исключением и приборостроение как часть машиностроительной отрасли, где преимущественно используются конструкционные нержавеющие стали, обладающие такими свойствами, как стойкость к коррозии, прочность и технологичность. Наиболее популярными марками этого типа сталей являются отечественная сталь 12Х18Н10Т, а также 03Х17Н14М3 – российский аналог стали марки 316L, выпускаемой в соответствии с американским стандартом AISI.
Следует отметить, что нержавеющая сталь производится в Российской Федерации в соответствии с ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы корозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные». При этом в соответствии с указанным стандартом и 12Х18Н10Т, и 03Х17Н14М3 являются криогенными конструкционными марками стали аустенитного класса. Криогенными данные марки нержавеющей стали называют потому, что минимальная температура применения у них составляет до –196 °C. В связи с этим следует заметить, что химический состав материала зарубежных производителей нормируется различными системами стандартизации, существующими в каждой стране, производящей стали и сплавы, или действующими в рамках международных некоммерческих организаций на базе профессиональных сообществ.
Несмотря на разницу в маркировке, соответствующей национальным и международным стандартам, качественные характеристики марок нержавеющих сталей производителей из разных стран являются и по химическому составу, и по физическим и механическим свойствам во многом идентичными.
Сталь 316L в соответствии с американским стандартом AISI и российский аналог 03Х17Н14М3
Данную сталь отличает низкое содержание углерода и наличие в составе молибдена, который увеличивает коррозионную стойкость и улучшает устойчивость к точечной коррозии. Сталь марки AISI 316L (03Х17Н14М3) используется в производстве оборудования для химической и пищевой промышленности, инструментов, вступающих в контакт с морской водой, оборудования, подверженного воздействию высококоррозионных сред. Характеристики стали данной марки позволяют использовать изделия из нее при температуре от –196 до +450 °C.
Благодаря наличию в составе молибдена и никеля коррозионная устойчивость металла допускает применение в условиях одновременно криогенных температур и агрессивных сред (хлористая среда, уксусная и серная кислота, растворы щелочей и солей). Сплав железа и хрома образует на поверхности стали защитный слой, устойчивый к механическим и химическим воздействиям. Титан в составе стали данной марки отсутствует.
Стоит отметить, что в настоящее время сталь в соответствии с американским стандартом хоть и присутствует на российском рынке, но из-за колебания курса национальной валюты и других факторов значительно выросла в цене. Российский же аналог 03Х17Н14М3 традиционно является доступным, но в силу того, что не имеет широкого применения в сравнении с 12Х18Н10Т, изготавливается только под заказ. При этом стоимость молибденсодержащего сплава значительно выше титановой нержавеющей стали, именно этим и объясняется большее распространение нержавеющей стали 12Х18Н10Т при сопоставимых физических характеристиках и механических свойствах.
Сталь 12Х18Н10Т в соответствии с российским стандартом
Сталь данной марки содержит углерод в количестве, не превышающем 0,12 %. «Х18» указывает на содержание хрома до 18 %. «Н10» – на содержание никеля до 10 %. Буква «Т» в конце названия марки означает, что в стали содержится титан (общее содержание – до 1 %). Титан при производстве стали используется как сильный карбидо- и нитридообразующий легирующий элемент, а также как хороший раскислитель. Наличие в составе стали титана повышает ее прочность и плотность, способствует измельчению зерна, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т применяется для изготовления оборудования, контактирующего с агрессивными средами: растворами азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворами щелочей и солей.
Сталь 12Х18Н10Т при аналогичных условиях сочетания температуры и агрессивных рабочих сред в сравнении с AISI 316L (03Х17Н14М3) также может применяться в температурном диапазоне от –196 °C, но максимальная температура эксплуатации при этом составляет +350 °C. То есть эксплуатационные свойства 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) в значительной степени совпадают.
Благодаря перечисленным свойствам, а также более выгодной стоимости хромоникелевая нержавеющая сталь 12Х18Н10Т занимает лидирующие позиции на рынке отечественного металлопроката и является наиболее востребованной криогенной конструкционной сталью аустенитного класса в различных отраслях промышленности:
- пищевой;
- нефтяной;
- химической;
- топливно-энергетическом комплексе;
- машиностроении.
При этом зачастую в пищевой отрасли применяется не 12Х18Н10Т или 03Х17Н14М3, а 08Х18Н10 (AISI 304), как еще более распространенная с точки зрения доступности и стоимости на рынке РФ. Однако 08Х18Н10 является коррозионно-стойкой и жаропрочной маркой нержавеющей стали, а значит, имеет состав и свойства, отличные от криогенных конструкционных нержавеющих сталей аустенитного класса – 03Х17Н14М3 и 12Х18Н10Т.
Именно сталь марки 12Х18Н10Т традиционно применяется для изготовления проточных частей и прочих корпусных деталей вихревых счетчиков‑расходомеров «ЭМИС-Вихрь 200» (рис. 2), предназначенных для эксплуатации на агрессивных жидких и газообразных средах, в условиях экстремально низких и высоких температур, а также для работы под высоким давлением.
Рис. 2. Вихревые расходомеры «ЭМИС-ВИХРЬ 200»
Сравнение сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L)
Идентичность эксплуатационных свойств сталей марок 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) и возможность их взаимной замены определяется в первую очередь совпадением химического состава по содержанию никеля, хрома и некоторых других входящих в состав элементов.
Как видно из табл. 1, основным различием в химическом составе этих марок сталей является наличие титана для стали 12Х18Н10Т и молибдена для стали 03Х17Н14М3 (AISI 316L). Максимальное совпадение по относительному содержанию остальных компонентов сравниваемых марок сталей, в свою очередь, обеспечивает и значительное совпадение ряда физических свойств данных нержавеющих сплавов, например плотности: 8000 кг/м 3 (03Х17Н14М3) и 7920 кг/м 3 (12Х18Н10Т). При этом показатель твердости по Бринелю для данных марок сталей является одинаковым (табл. 2).
Таблица 1. Сравнение химического состава марок нержавеющей стали 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) (увеличить изображение)
Таблица 2. Показатель твердости марок стали 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3
Обе марки стали являются свариваемыми без ограничений, нечувствительными к разрыву тела отливки вследствие влияния водорода и не склонными к отпускной хрупкости. И это еще несколько аргументов в пользу взаимозаменяемости нержавеющих сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) при определенных условиях.
Из табл. 3 видно, что основные механические характеристики однотипных металлоизделий как для 12Х18Н10Т, так и для 03Х17Н14М3 являются сопоставимыми или совпадают с незначительными отклонениями.
Таблица 3. Механические свойства при Т = 20 °C (увеличить изображение)
Таким образом, следует обоснованно прийти к выводу, что в большинстве случаев нержавеющие стали марок 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) являются взаимозаменяемыми, при этом сталь 12Х18Н10Т, в силу большей практики применения, распространения и доступности на территории РФ, является более выгодным и доступным материалом для машиностроения и приборостроения. Притом что и у нее есть зарубежные аналоги, в частности сталь 321Н в соответствии со стандартом AISI. Вместе с тем применение 03Х17Н14М3 (AISI 316L), например, в агрессивных условиях при температуре свыше +350 °C, безусловно, оправданно и является предпочтительным, несмотря на то что максимальная температура эксплуатации для изделий из 12Х18Н10Т составляет +600 °C (но для неагрессивных сред).
В чем импортозамещение?
Актуальность типологии сталей 12Х18Н10Т и 03Х17Н14М3 (AISI 316L) при текущей рыночной ситуации в РФ стала тем более острой, что с отечественного рынка в марте 2022 года в большинстве своем ушли поставщики и производители зарубежного оборудования, основным конструкционным материалом которого, например запорной арматуры и КИПиА, являлась нержавеющая сталь марки AISI 316L, в силу происхождения такой продукции.
Описанная выше ситуация сложилась в связи с большим объемом импорта машиностроительной продукции в Россию в период с конца 90‑х годов прошлого столетия до текущего момента, а применение стали марки AISI 316L настолько вошло в практику эксплуатации, что требования по изготовлению из нее корпусных деталей, контактирующих с рабочей средой, можно встретить в опросных листах и технических заданиях предприятий практически всех отраслей промышленности России. При этом российский аналог 03Х17Н14М3 как эквивалент в них не упоминается и не рассматривается, а возможность замены на более доступный аналог 12Х18Н10Т не предполагается.
Вместе с тем в первую очередь перед компаниями нефтегазовой отрасли в этой ситуации остро стоит вопрос реализации ранее запланированных проектов, бюджеты которых были сформированы до 2022 года, и их превышение зачастую является не только крайне нежелательным, но и невозможным. При этом в проектную документацию заложено зарубежное оборудование из нержавеющей стали марки AISI 316L, выпуск которой на территории РФ еще не стал массовым, а доступность аналога 03Х17Н14М3, как уже говорилось, ограничена по причине цены и необходимости заказа промышленной партии, чего не могут себе позволить многие машиностроительные и приборостроительные предприятия страны при отсутствии стабильного заказа на продукцию из данного материала или при небольших объемах заказа.
В связи с этим закономерным процессом на пути импортозамещения в машиностроительной и приборостроительной отраслях видится обоснованный переход в производстве оборудования, изготовленного из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, и отказ от чрезмерного и необоснованного требования заказчиков, в первую очередь предприятий нефтегазовой, химической и металлургической отраслей промышленности, о применении стали 03Х17Н14М3 (AISI 316L) для изготовления корпусных деталей и конструкционных элементов сложных технических устройств. Данное решение не только позволит развиваться машиностроительным предприятиям и приборостроительным компаниям России, но и, создав потребление данного конструкционного материала (12Х18Н10Т) в форме стабильного заказа, даст толчок развитию металлургической отрасли и экономике России в целом.
Читайте также: