Плотность нержавеющей стали 12х18н10т

Нержавеющая сталь 12х18н10т

Бурное развитие инновационных технологий привело к появлению достаточно большого количества новых металлов, которые характеризуются исключительными эксплуатационными качествами. Примером можно назвать появление материалов с коррозионной стойкостью, за счет которых существенно продлевается срок службы изготавливаемых изделий. Наиболее распространенной версией считается сталь 12х18н10т. Характеристики стали 12х18н10т во многом определяют востребованность и применение в различных отраслях промышленности. Особые свойства связаны с включением в состав различных легирующих элементов и выдерживании их концентрации на требуемом уровне. Расшифровка маркировки определяет наличие большого количества хрома и других примесей.

Общая характеристика стали 12х18н10т

Рассматривая 12х18н10т (ГОСТ определяет все стандарты) следует учитывать, что высокая концентрация основных легирующих элементов определяет особые свойства металла. Больше всего в марке присутствует хром и никель.

Скачать ГОСТ 5632-72

Технические особенности нержавеющей стали 12х18н10т можно охарактеризовать следующим образом:

1. Показатель плотности составляет 7920 кг/м 3 .
2. Закалка проводится при воздействии температуры около 1100 градусов Цельсия. Для нагрева среды до этой температуры требуется специальное оборудование.
3. Аналог стали 12х18н10т должен иметь показатель твердости 179 МПа.
4. Важным параметром можно назвать степень свариваемости. Марка нержавеющей стали 12х18н10т не имеет ограничений по свариваемости, могут применяться различные методы. После сварки рекомендуется проводить термическую обработку, которая повышает прочность и надежность соединения.
5. Температура применения составляет 650 градусов Цельсия. Большая температура может привести к повышению пластичности и снижению защиты от химического воздействия.
6. Есть возможность проводить обработку материала резанием в закаленном состоянии. Именно поэтому заготовка применяется для обработки резанием при использовании токарного или фрезерного оборудования.

В продаже также поставляется нагартованная заготовка, которая может применяться для получения самых различных изделий.

Аналог aisi производят многие зарубежные производители. При этом маркировка проводится согласно правилам, которые установлены в стране.

Химический состав и структура сплава

Рассматриваемый материал 12х18н10т относится к классу конструкционных криогенных. Структуру можно охарактеризовать высокой устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Химический состав стали 12х18н10т представлен сочетанием следующих элементов:

1. Практически любой металл в своем составе имеет высокую концентрацию железа. Вторым наиболее важным химическим элементом является углерод, концентрация которого составляет 0,12%.
2. Вторым по концентрации элементом является хром. Его концентрация составляет от 17% до 19%.
3. В состав включили большую концентрацию никеля: от 9% до 11%.
4. В последнее время в состав современных сплавов включается титан, концентрация которого около 0,8%.

Химический состав стали 12х18н10т

Остальные химические вещества имеют концентрацию в пределах нормы в соответствии с ГОСТ. Избежать наличие вредных примесей в составе практически не возможно, но есть возможность выдерживать низкий показатель концентрации: фосфора около 0,035% и серы не более 0,02%.

Легирующие элементы стали 12х18н10т

Основные легирующие элементы представлены хромом и никелем. Они оказывают следующее воздействие:

1. Практически все распространенные нержавейки получаются при включении в состав хрома, который определяет коррозионную стойкость. Кроме этого, увеличивается способность структуры с пассивации.
2. Никель добавляется в состав для того чтобы повысить эксплуатационные качества структуры. Примером назовем то, что рассматриваемая марка хорошо прокатывается в холодном и горячем состоянии.

Другие легирующие элементы лишь незначительно изменяют эксплуатационные характеристики рассматриваемого металла. Примером можно назвать ферритные свойства, а также межкристаллическую коррозионную устойчивость, связанная с высокой концентрацией титана.

Физические свойства

При выборе металла следует уделить внимание его физическим свойствам. Они во многом определяют область применения и его основные эксплуатационные качества. В рассматриваемом случае плотность нержавеющей стали составляет 7920 кг/м 3 . Довольно высокая плотность 12х18н10т определяет то, что изготавливаемые детали обладают прочностью.

К другим физическим свойствам отнесем следующие моменты:

1. Температура плавления нержавеющей стали более 1000 градусов Цельсия. Провести подобную обработку в домашней мастерской практически невозможно.
2. Коррозионная стойкость – основная причина востребованности распространенных нержавеек. Он может применяться в случае, если условия эксплуатации предусматривают воздействие повышенной влажности и химической среды.
3. Низкие магнитные свойства позволяют применять ее при изготовлении различных изделий. Они достигаются за счет добавления титана.

Коэффициент линейного расширения и коэффициент теплопроводности определяют возможность применения материала при изготовлении изделий, которые могут эксплуатироваться при воздействии высокой температуры.

Удельный вес нержавеющей стали во многом зависит от химического состава и применяемого метода обработки.

Механические свойства

При рассмотрении металла учитываются и механические свойства стали 12х18н10т. они характеризуются следующим образом:

1. Твердость по Бринеллю соответствует 179 МПа. Этот момент определяет то, что поверхность материала может выдерживать воздействие самого различного типа.
2. Предел прочности варьирует в различном диапазоне, обычно составляет 279 МПа.

Механические характеристики стали 12х18н10т

При выборе 12х18н10т также учитывается предел текучести, который определяет возможность его применения при литье различных изделий.

К другим особенностям рассматриваемого металла отнесем следующие моменты:

1. При легировании в состав включается кремний. Он повышает плотность и показатель текучести. Концентрация этого химического элемента в составе неблагоприятно воздействует на пластичность.
2. Достаточно высокая пластичность и ударная вязкость являются привлекательными эксплуатационными качествами металла.
3. При снижении температуры окружающей среды механические свойства металла начинают существенно снижаться.

Недостаток заключается в том, что металл не выдерживает на воздействие веществ, в состав которых включены ионы хлора. Кроме этого, коррозионная стойкость низкая в отношении к соляной или серной кислоты. Поэтому сфера применения несколько ограничена.

Сфера применения

Применение стали 12х18н10т весьма обширно:

1. Пищевая промышленность. Стоит учитывать, что к изделиям, применяемым в пищевой промышленности, предъявляется достаточно много требований. Металл не должен взаимодействовать с продуктами питания и напитками.
2. Химическая и нефтяная отрасли. В этих отраслях также часто создают различные емкости и элементы, которые контактируют с нефтепродуктами и различными химическими веществами.
3. Машиностроение. В машиностроительной отрасли изготавливают различные изделия путем резания. Если ни будут эксплуатироваться при высокой влажности и воздействии химических веществ, то часто выбирается рассматриваемая материал.
4. В секторе топливной промышленности и энергетики. Металл может выдерживать воздействие высокой температуры.

Металл может обрабатываться при применении автоматической и ручной сварки. Высокий показатель коэффициента теплопроводности определяет применение стали при изготовлении теплообменного оборудования. Также листовой металл применяется при изготовлении коллекторных элементов для передачи и распределения выхлопных газов.

Большое распространение получили бесшовные нержавеющие трубы, которые эксплуатируются под большим давлением. Кроме этого, в химическом составе есть титан, который определяет низкие магнитные качества. Достаточно высокая концентрация углерода определяет высокий уровень прочности.

Термообработка стали 12х18н10т

Существенно увеличить эксплуатационные качества материала можно путем термической обработки. Она способна существенно повысить эксплуатационные качества ответственных изделий.

Особенностями термической обработки можно назвать нижеприведенные моменты:

1. Проводится закалка. Она позволяет существенно повысить показатель твердости поверхности. Закалка предусматривает перестроение структуры, для чего заготовка нагревается до температуры 1060 градусов Цельсия. При перестроении структуры, для чего проводится термическая обработка, может снижаться пластичность, и этом станет причиной хрупкости. Рекомендуется проводить охлаждение в масле, за счет чего существенно повышается качество поверхности.
2. Нормализация 12х18н10т для снижения внутренних напряжений проводится путем отпуска.
3. При желании может проводится ковка при температуре около 1200 градусов Цельсия.

Нагреть среду до требуемой температуры можно при применении индукционной печи. Они позволяют автоматизировать процесс и повысить качество. Устанавливаться индукционные печи могут в домашних мастерских.

В заключение отметим, что нержавейки сегодня обладают наиболее высокими эксплуатационными характеристиками. Это связано с точной концентрацией определенных химических веществ. Однако, применение подобных материалов не всегда целесообразно, что связано с высокой стоимостью изготовления.

Плотность стали различных типов и марок: температурная зависимость плотности

Представлены таблицы плотности стали различных типов и марок. В первой таблице указана плотность стали по типам и примеры некоторых марок стали для каждого типа. Дана плотность углеродистых, легированных и низколегированных сталей, штамповых, валковых, быстрорежущих, указана плотность нержавеющей стали и т.д.

Во второй таблице содержаться сводные данные по плотности распространенных марок стали (около 200 наименований) в зависимости от температуры. Следующие таблицы позволяют определить плотность углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей с особыми свойствами при температуре от 0 до 1100°С.

Плотность стали различных типов

Приведена таблица значений плотности распространенных типов стали при комнатной температуре. Плотность стали существенно зависит от типа, который определяется ее химическим составом и назначением.

К легким сталям с не высокой плотностью можно отнести некоторые легированные, жаростойкие и нержавеющие стали. Минимальная плотность распространенных марок таких сталей составляет величину 7640-7670 кг/м 3 .

Присутствие в стали большого количества никеля делает ее плотность выше. Например, плотность сплавов на никелевой основе может достигать значения 8500 кг/м 3 . Наиболее тяжелой является быстрорежущая инструментальная сталь. Она содержит в своем составе такие тяжелые металлы, как вольфрам и молибден. Плотность такой стали изменяется в диапазоне от 8000 до 8800 кг/м 3 .

Плотность стали распространенных марок при различных температурах

В таблице представлены значения плотности стали распространенных марок в зависимости от температуры. Следует отметить, что плотность стали при изменении ее температуры меняется слабо. Плотность различных марок стали в размерности кг/м 3 приведена в таблице при температуре от 20 до 900°С.

При нагревании стали она увеличивается в объеме, и ее плотность становится меньше. Например, плотность нержавеющей стали 12Х18Н9 при 20°С равна 7900 кг/м 3 или 7,9 г/см 3 , а при температуре 900°С плотность этой стали уменьшается и становиться равной 7510 кг/м 3 или 7,51 г/см 3 .

Из представленных в таблице сталей можно выделить наиболее легкую сталь с минимальной плотностью. Такой сталью является нержавеющая жаропрочная сталь15Х25Т (Х25Т, ЭИ439), плотность которой при комнатной температуре равна 7600 кг/м 3 или 7,6 г/см 3 . Наиболее тяжелой является инструментальная сталь Р18 с плотностью 8800 кг/м 3 (8,8 г/см 3 ) при комнатной температуре (20°С).

Средняя плотность конструкционной стали при комнатной температуре составляет величину 7700…7900 кг/м 3 . К примеру, плотность стали 20 имеет величину 7856 кг/м 3 при температуре 20°С. Значение плотности стали в общем случае довольно близко к плотности железа поскольку этот металл является основой этого сплава.

Сталь марки 12Х18Н10Т

Поставщик Ауремо ООО www.auremo.org
Купить: Санкт-Петербург +7(812)680-16-77, Днепр +380(56)790-91-90, info[æ]auremo.org
12Х18Н10Т труба, лента, проволока, лист, круг 12Х18Н10Т

Листы горячекатанные и холоднокатанные:
– закалка 1000-1080 °С, вода или воздух.

– закалка 1050-1080 °С, вода или воздух.

Характеристика и особенности элекрошлаковой сварки стали 12Х18Н10Т: хромоникелетитановая аустенитная сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение в промышленности ввиду возможности успешного использования ее в разнообразных эксплуатационных условиях. Она обладает высокой коррозионной стойкостью в ряде жидких сред, устойчива против межкристаллитной коррозии после сварочного нагрева, сравнительно мало охрупчивается в результате длительного воздействия высоких температур и может быть применена в качестве жаропрочного материала при температурах

600° С. Будучи высокопластичной в условиях глубокого холода, эта сталь используется в установках для получения жидкого кислорода.

Сварные швы конструкций, работающих в контакте с агрессивными жидкостями, должны прежде всего обладать стойкостью против межкристаллитной коррозии.

Применяемые для электрошлаковой сварки пластинчатые электроды из горячекатаных листов содержат не менее 0,10% С. При таком содержании углерода ввиду замедленного охлаждения, характерного для электрошлаковой сварки, возможно появление склонности шва к межкристаллитной коррозии. Этому способствует также крупнокристаллическое строение металла шва.

При использовании фторидных флюсов окисление титана, содержащегося в электроде, невелико и не превышает 20%. Однако даже небольшое уменьшение концентрации титана в шве при содержании 0,1% С влечет за собой снижение коррозионной стойкости. Поэтому при электрошлаковой сварке рекомендуется применять электроды из сталей с пониженным содержанием углерода, с тем чтобы концентрация его в шве не превышала 0,08%. Если его концентрация в основном металле равна 0,12%, необходимо применять пластинчатый электрод, содержащий не более 0,03% С.

Рост зерна в околошовной зоне не снижает механических свойств сварного соединения, однако он крайне нежелателен с точки зрения коррозионной стойкости околошовной зоны, особенно на участке, непосредственно примыкающем ко шву. При нагреве свариваемого металла до температур, превышающих 1200-1250° С, карбиды титана растворяются в аустените. При последующем замедленном охлаждении, особенно в интервале критических температур (875-450° С), способных вызвать распад твердого раствора, происходит выпадение карбидной фазы по границам зерен аустенита и обеднение пограничных областей последних хромом. В результате свариваемый металл приобретает склонность к межкристаллитной коррозии. Для ее предотвращения при электрошлаковой сварке необходимо применять сталь 12Х18Н10Т со строго контролируемым химическим составом: содержание углерода в ней не должно превышать 0,06%, соотношение содержаний титана и углерода Ti/C должно быть не менее 7.

Другим средством устранения склонности к коррозии сварного соединения у линии сплавления служит нагрев в течение 3-4 ч при 850-900° С с охлаждением на воздухе.

Сталь и электрод в состоянии поставки (после закалки в воду. от 1100° С) обычно имеют почти чистоаустенитную структуру с очень небольшим количеством, не более 1%, б-феррита. Металл шва вследствие дендритной ликвации содержит до 7,5% б-феррита. Это приводит к резкому снижению ударной вязкости в условиях глубокого холода.

Сварные швы на стали 12Х18Н10Т заметно уступают основному металлу в пластичности, что объясняется дендритной ликвацией углерода. Причиной пониженной ударной вязкости сварных швов является недостаточная стабильность аустенита при сверхнизких температурах. В условиях глубокого холода возможен распад аустенита по схеме А – М или А – а + К”, где А – аустенит, М – мартенсит, а – вторичный феррит, К” – вторичные карбиды. Наличие небольшого количества первичного феррита в данном случае не имеет решающего значения. Об этом свидетельствуют результаты следующих опытов. Часть образцов подвергли закалке на воздухе после часового нагрева при 1080°, С, благодаря чему была ликвидирована дендритная ликвация углерода, но сохранена ферритная составляющая. Ударная вязкость шва повысилась в 2 раза (данные ниже).

Наличие закалки шва после сварки (a_n (МДж/м 2 ) при различной температуре °С):

Нет – при 20 °С = 1,81; при -196 °С = 0,54

Есть – при 20 °С = 3,5; при -196 °С = 1,03

Таким образом, повышение ударной вязкости сварного шва на стали 12Х18Н10Т можно достичь устранением дендритной ликвации углерода путем высокотемпературного нагрева. В данном случае может быть применена и местная термообработка швов.

Более простое средство повышения ударной вязкости металла шва – увеличение содержания никеля в шве до 12-14%, что обеспечивает стабильную аустенитную структуру. Чтобы получить шов с таким содержанием никеля, можно использовать электроды из стали типа Х23Н18. В этом случае сварные швы без термообработки сохраняют достаточно высокую ударную вязкость в условиях глубокого холода. В случае, когда сталь 12Х18Н10Т применяется в качестве жаропрочного материала, необходимо ограничивать содержание в шве первичного феррита 5%. Это предотвращает опасность превращения δ – σ в сварном шве и обеспечивается использованием пластинчатых электродов из стали 12Х18Н10Т. Наиболее высокие показатели жаропрочности швов достигаются при повышенном содержании углерода и карбидообразуюших элементов – титана и ниобия (таблица ниже).

В случае отсутствия стали с повышенным содержанием углерода применяют электроды с содержанием 0,07-0,08% С и дополнительно науглероживают металл шва, например, путем подачи крупки древесного угля или графита на поверхность шлаковой ванны тотчас после ее наведения. При сварке металла сечением 100 X 100 мм достаточно подать 1,7 г крупки размером 1-3 мм. Содержание углерода в шве может быть увеличено также за счет введения в шлаковую ванну 10% массы шлака смеси Na₂C0₃ (82-86%) и SiC (14-18%) или применения составного электрода из сталей 12Х18Н10Т и углеродистой.

Швы стали 12Х18Н10Т отличаются грубой столбчатой макроструктурой. Литой металл шва содержит ферритную составляющую, обусловленную дендритной ликвацией. Под воздействием глубокого холода в основном металле и сварном швевозрастает количество ферромагнитной составляющей. Так, например, в стали 12Х18Н10Т, имеющей в состоянии поставки 2,5 – 3% феррита после 30 мин пребывания в жидком азоте (-196° С), количество магнитной составляющей возрастает до 7-9% (при комнатной температуре), а в сварном шве соответственно 7,5 – 8,5 и 10-12%.

Интересно отметить, что после воздействия глубокого холода в околошовной зоне наблюдается более мелкая структура, чем после сварки. Закалка разрушает столбчатую микроструктуру сварных швов и способствует некоторому растворению ферритной составляющей. Типичная для аустенитных сварных швов столбчатая макроструктура сохраняется.

Плотность нержавеющей стали – отечественные марки и стандарт AISI

Плотность нержавеющей стали, как и других металлов, а также материалов и веществ – характеристика, о существовании которой многие и не подозревают, давно забыв почти все, что изучали на уроках физики в школе. Между тем всем, кому необходимо знать точный вес металлопроката из высоколегированных сплавов, без этого параметра никак не обойтись.

1 Что такое плотность и зачем ее знать для нержавеющих и других сталей?

Плотность (P) – это физическая величина, которая определяется для однородного материала либо вещества их массой (в г, кг или т) в единице объема (1 мм 3 , 1 см 3 или 1 м 3 ). То есть вычисляется делением массы на объем, в котором она заключена. В результате получается некая величина, которая для каждого материала и вещества имеет свое значение, изменяющееся в зависимости от температуры. Плотность еще называют удельной массой. Оперируя этим термином, проще понять суть данной характеристики. То есть это масса, которой обладает единица объема материала либо вещества.

И для вычисления теоретического (расчетного номинального) веса 1 погонного или квадратного метра какой-либо металлопродукции используют именно эту физическую величину – плотность, разумеется, для соответствующего металла. А во всех ГОСТах сортамента, где приводятся основные характеристики проката, после таблиц, в которых перечислены теоретические массы 1 погонного или квадратного метра изделий разных типоразмеров, обязательно указывается, какое именно значение плотности бралось при расчете. Зачем и когда нужно выяснять вес 1 метра металлопродукции, знают все, кому это надо. Этот параметр используют для вычисления общей массы одного изделия либо целой партии по их суммарной длине либо площади. А вот зачем и когда нужно знать плотность стали, в частности нержавеющей?

Дело в том, что для всех видов металлопродукции теоретическая масса 1 метра, приведенная в ГОСТах и справочниках, рассчитана была с использованием того или иного среднего значения плотности. Для стального проката чаще всего встречается указание на величину в 7850 кг/м 3 или 7,85 г/см 3 , что одно и то же. А фактическая P стали в зависимости от использованного для производства изделия сплава может варьироваться в пределах от 7600 до 8800 кг/м 3 .

При желании нетрудно подсчитать, какая будет погрешность в случае выполнения расчета массы уголка (либо изделия иного вида стального проката), изготовленного не из углеродистой или другой стали с плотностью 7850 кг/м 3 , а из другого более тяжелого (например, стали 12Х18Н10Т) либо легкого сплава. Для небольших объемов проката, и когда не требуется точное определение веса, разница будет несущественна. То есть приблизительный расчет общей массы металлопродукции на основе табличных данных из ГОСТа об весе ее 1 метра будет оправдан. К тому же, при отгрузке, как правило, делают взвешивание, чтобы определить фактический вес изделий для точности взаиморасчетов между поставщиком и покупателем.

Но нередко необходимо знать точный, пусть и теоретический, вес еще на стадии оформления заказа на поставку проката, а для конструкторских и проектных расчетов это является обязательным условием. Именно в таких случаях выясняют плотность для сплава, из которого изготовляется металлоизделие, а затем на основе этих данных делают корректировку взятой из ГОСТа массы его 1 метра. И только потом рассчитывают общий вес проката. Как корректировать вес 1 метра, рассмотрено ниже.

2 Как рассчитать P или выполнить корректировку массы 1 метра?

Зачем рассчитывать плотность металлопроката? Скорее всего, это никогда не понадобится. Однако могут возникнуть обстоятельства, когда расчет плотности может оказаться единственным быстрым доступным способом, позволяющем приблизительно определить, к какой группе сплавов (марок сталей) относится металл, из которого изготовлено интересующее не промаркированное изделие. В соответствии с вышеприведенным определением плотности расчет ее для сплава того или иного проката достаточно прост. Надо его массу разделить на объем. Первую величину определяем взвешиванием, а вторую рассчитываем после обмера всех необходимых размеров изделия.

Выполнить корректировку взятой из таблиц ГОСТов либо справочников теоретической массы 1 метра проката тоже достаточно просто. Необходимо ее разделить на плотность, которая указана в используемом стандарте или справочном пособии обычно перед таблицами с типоразмерами изделия или после них. Как правило, там так и написано, что плотность металла принята равной такой-то величине. Затем умножаем полученное значение на фактическую P сплава, из которого изготовлено интересующее изделие.

Также для корректировки можно использовать переводной коэффициент, полученный делением фактической плотности на использованную для расчета теоретического веса 1 метра.

Он приводится в ряде ГОСТов и справочников для некоторых марок сплавов. В этом случае достаточно будет взятую из стандарта теоретическую массу умножить на этот коэффициент. Однако надо иметь ввиду, что такая корректировка будет менее точная, чем при использовании предыдущего способа, так как коэффициенты приблизительные за счет округления до сотых долей.

3 Плотность 12Х18Н10Т и ряда других распространенных нержавеющих сталей

Плотность стали 12Х18Н10Т и некоторых других наиболее распространенных нержавеющих сплавов указана в приведенных ниже таблицах. В последней графе таблиц приблизительный коэффициент относительно плотности в 7850 кг/м 3 (7,85 г/см 3 ).

Таблица 1. Плотность отечественных марок нержавейки

Марка нержавеющего сплава

Плотность p, кг/м 3 (г/см 3 , кг/дм 3 )

Коэффициент K, равный p/7850 (ρ/7,85)