Что такое нержавеющая сталь, её состав, виды и характеристики

Нержавеющая сталь это легированный сплав на основе железа, в котором главную работу ведёт хром. В быту её зовут нержавейкой, а в стандартах и сертификатах она проходит как коррозионностойкая сталь. Так её называет ГОСТ 5632-2014 «Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки».

Типы нержавеющей стали различают по кристаллической структуре: классов в стандарте шесть, а марок в нём больше сотни. От класса зависят магнитность, свариваемость, твёрдость и то, где сталь применяют.

Нержавеющая сталь это сплав железа с хромом

Нержавеющая сталь состоит из железа, углерода и хрома, а всё остальное в ней приходится на легирующие добавки. Основу любой такой стали составляет железо. Углерод есть всегда, и в коррозионностойких марках его ограничивают. Хром дал стали имя, без него защитной плёнки на поверхности не будет.

Легирующими называют элементы, которые вводят в сталь намеренно, чтобы изменить её свойства. Работа у каждого своя.

Поэтому на вопрос, что за нержавеющая сталь перед вами, отвечает не слово «нержавейка», а марка. За обозначением 08Х18Н10 скрыт весь состав.

Почему нержавеющая сталь не ржавеет

Нержавеющая сталь не ржавеет благодаря пассивации, то есть защитному слою, который возникает на поверхности и не даёт металлу окисляться. Хром берёт кислород из воздуха, и сверху образуется плёнка Cr2O3 толщиной 1–5 нанометров. Плёнка химически инертна и прозрачна, поэтому блестит сама сталь, а не покрытие.

Царапина, срез и сварной шов нарушают защиту механически, но при доступе кислорода или воды слой нарастает заново. Опаснее агрессивная среда без кислорода. В ней разрушенная плёнка не восстановится, и сталь ржавеет как рядовая углеродистая.

Типы нержавеющей стали по кристаллической структуре

Тип нержавеющей стали задаёт кристаллическая решётка, которая складывается в ней после термообработки. ГОСТ 5632-2014 называет шесть классов:

• мартенситный;
• мартенсито-ферритный;
• ферритный;
• аустенито-мартенситный;
• аустенито-ферритный, он же дуплексный;
• аустенитный.

За словами «комбинированная», «дуплексная» и «аустенитно-ферритная» прячется один класс стали, а не разные материалы. Признаки четырёх ходовых классов удобнее сравнивать в таблице, составы даны по ГОСТ 5632-2014.

Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитом называют форму железа, которую никель удерживает и в комнатных условиях. На такие стали приходится больше 70% мирового потребления нержавеющего проката. Типовой состав здесь 16–26% хрома и 6–22% никеля. В отожжённом состоянии аустенитные стали немагнитны и хорошо свариваются, а чаще прочих встречаются 08Х18Н10, 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т.

Первая уязвимость аустенита связана со сваркой. Если металл выдерживают в диапазоне 450–850 °C, по границам зёрен вырастают карбиды хрома Cr23C6. Соседняя матрица беднеет, хрома в ней остаётся меньше 10,5%, и вдоль шва развивается межкристаллитная коррозия. Лечит это стабилизация титаном или ниобием. В 12Х18Н10Т титана берут не меньше пятикратной доли углерода, а в 08Х18Н12Б ниобия не меньше десятикратной.

Вторая уязвимость приходит с нагрузкой в горячих хлоридных средах. Там аустенит склонен к коррозионному растрескиванию, и надёжнее работает дуплекс.

В крепеже аустенитные стали разбиты на группы A1–A5. У A1 добавлена сера, поэтому метиз точится легче, но хлориды он переносит хуже. A5 несёт молибден со стабилизацией и годится для сварных соединений в морской воде.

Ферритные и мартенситные стали

Хрома в ферритных марках 10,5–30%, а никеля почти нет. Никель и есть главная статья цены, поэтому такие стали доступнее аустенитных, зато они магнитятся и хуже переносят удар на морозе. Закалкой ферритные стали не упрочняются, в ходу здесь 08Х13, 12Х17 и 08Х17Т.

У мартенситных сталей набор другой: хрома 11–18% при углероде 0,1–1,2%. Закалка поднимает твёрдость до HRC 55–60, но по коррозионной стойкости класс последний, потому что часть хрома связана в карбиды. На инструмент идут 20Х13, 30Х13, 40Х13 и 95Х18.

Дуплексные аустенитно-ферритные стали

Дуплексная сталь собрана из двух структур поровну, около 50% аустенита и 50% феррита. Хрома в ней 21–26% при никеле 4,5–8%, а предел текучести в 1,5–2 раза выше, чем у аустенитных марок. Никеля в дуплексе заметно меньше, поэтому 08Х22Н6Т ставят взамен 12Х18Н10Т и 08Х18Н10.

Какие классы нержавейки магнитятся

Магнитность нержавейки зависит от структуры, а слово «нержавеющая» в названии тут ни при чём. Ферритные и мартенситные стали магнитны, решётка у них та же, что у обычной углеродистой стали. Аустенитные к магниту равнодушны, пока их не подвергали холодной деформации: у мойки из 08Х18Н10 отбортовка магнитит, а полотно нет.

Марку магнит не называет, и 304 от 316 по нему не отличить. Как проверяют металл магнитом, плотностью и искрой и где эти пробы ошибаются, мы подробно разобрали в статье как определить металл в домашних условиях.

Маркировка нержавеющей стали по ГОСТ 5632-2014

Обозначение отечественной нержавеющей стали читают слева направо по правилам ГОСТ 5632-2014.

1. Первые цифрыДоля углерода в сотых долях процента.
2. БуквыЛегирующие элементы: Х хром, Н никель, М молибден, Т титан, Г марганец, Ф ванадий.
3. Цифра после буквыДоля элемента в целых процентах.
4. Буква без цифрыЭлемента в стали меньше 1%.

Так, в 12Х18Н10Т углерода 0,12%, хрома 18%, никеля 10%, а титана меньше 1%.

Клеймо есть не на всяком изделии, и при демонтаже это обычное дело. Тогда ищут документы на партию, а если нет и их, судят по косвенным признакам.

Нержавеющая сталь 304, 316 и другие марки по AISI

Нержавеющая сталь 304 это хромоникелевая аустенитная марка по американской системе AISI, её отечественный аналог 08Х18Н10. Состав марок для плоского проката описан в ASTM A240, а европейская нумерация строится на EN 10088-1:2014, российского эквивалента у этих номеров нет. В серию 3xx попадают хромоникелевые аустенитные стали, к 4xx отнесены хромистые ферритные и мартенситные.

По европейской нумерации 08Х18Н10 значится как 1.4301, 12Х18Н10Т как 1.4541, а 10Х17Н13М2Т как 1.4571.

Разницу между 316 и 304 создаёт единственная добавка, молибден. В ломе её тоже учитывают: нержавейка AISI 316 идёт отдельной позицией прайса.

В 12Х18Н10Т, она же AISI 321, стабилизатором служит титан, и свойства стали держатся до 800 °C. Её берут на трубопроводные фитинги и бесшовные трубы. Стоимость следует за составом: никель и молибден дороже хрома, поэтому хромоникелевые стали ценятся выше безникелевых.

Характеристики нержавеющей стали в цифрах

Механические характеристики нержавеющей стали нормирует стандарт на вид проката, а не марка сама по себе. Для сортовой стали действует ГОСТ 5949-2018, заменивший ГОСТ 5949-75, для листовой ГОСТ 7350-77, а растяжение испытывают по методике ГОСТ 1497-2023.

Прокат из стали 08Х18Н10 (AISI 304) в состоянии поставки показывает такие значения.

Термообработка меняет цифры сильнее состава. У мартенситной 20Х13 (AISI 420) после отжига предел прочности 620–780 МПа, а после закалки 1400–1900 МПа при твёрдости до HRC 52–54.

Удельный вес аустенитной стали 7,95 г/см³, то есть кубометр весит около 7,95 тонны.

Где применяют аустенитные, ферритные и мартенситные стали

Области применения повторяют деление по структуре, и у каждого класса своя ниша:

• аустенитные стали идут в пищевую, химическую и медицинскую отрасли, на теплообменники и трубопроводы;
• ферритные ставят в бытовую технику, кухонное оборудование и ненапряжённые конструкции;
• мартенситные нужны для режущего инструмента, пружин, валов и крепежа;
• дуплексные стали уходят на морские сооружения и в нефтегазовое оборудование.

При разборе старого оборудования эту логику разворачивают в обратную сторону. Пищевой цех, молочная ёмкость и автоклав почти всегда дают аустенитную группу, корпус стиральной машины и мойка эконом-класса чаще ферритные, а ножи и пружины мартенситные. Изделие при этом только подсказывает группу, решают клеймо, реакция на магнит и бумаги на партию.

Что проверяют у нержавейки перед сдачей в лом

У нержавейки перед сдачей проверяют группу сплава, потому что цена лома зависит от неё и от доли легирующих элементов. Точный состав раскрывает только лабораторный анализ, а для решения хватает нескольких признаков, и смотрят их по порядку.

• Клеймо на изделии: марка по ГОСТ, номер плавки, иногда обозначение AISI
• Сертификат или паспорт на партию, трубу или агрегат, если они сохранились
• Реакция на магнит, которая отделяет хромоникелевую группу от ферритной, мартенситной и обычной стали
• Исходное назначение изделия, например пищевое оборудование или фасадная отделка
• При сомнении класс сплава уточняют специалисты лицензированного пункта приёма

Хромоникелевый лом на приёмке делят по содержанию никеля. В нержавейку 10% идут марки уровня AISI 304 и 12Х18Н10Т, в нержавейку 8% сплавы с меньшей долей никеля. Сплавы с содержанием легирующих 15–99% принимают как лом легированной стали, а стружку нержавейки оценивают отдельно от цельного лома.

У приёмщика или продавца спрашивают три вещи: марку стали по ГОСТ и аналог по AISI, вид проката с его нормативом и наличие сертификата. Плохим ответом считается «нержавейка обычная» без бумаги и без клейма. Почему ставка на один и тот же лом отличается у разных приёмок, мы разобрали в статье от чего зависит цена на металлолом.

Бесплатный вывоз удобно заказать, пока партия не разделена: сортировать её на месте проще, чем переигрывать после отгрузки. Гарантия расчёта одна, это взвешивание на сертифицированных весах при сдающем и акт приёма-сдачи.