Характеристики нержавеющего листа 08Х18Н10

Расшифровка маркировки и химический состав 08Х18Н10

Нержавеющая сталь 08Х18Н10 относится к аустенитному классу и широко используется для изготовления листового проката, в частности лист 08х18н10, который работает в контакте с агрессивными средами. Маркировка, установленная в системе обозначений легированных сталей, позволяет получить информацию о химическом составе материала без обращения к дополнительным справочным данным. В обозначении 08Х18Н10 закодированы массовые доли трёх ключевых элементов — углерода, хрома и никеля, остальные компоненты в марку не выносятся, хотя присутствуют в сплаве в строго нормированных количествах. Продукция регламентируется требованиями ГОСТ 5632 и техническими условиями на сортамент, например ГОСТ 5582 для тонколистового проката.

Значение цифр в обозначении

Цифра «08» в начале марки указывает на массовую долю углерода в сотых долях процента. В данном случае содержание углерода составляет 0,08 %. Это низкий показатель, что является принципиальным для коррозионной стойкости: при концентрации углерода выше 0,10–0,12 % в процессе нагрева возможно выделение карбидов по границам зёрен, что провоцирует межкристаллитную коррозию. Буква «Х» обозначает легирование хромом, а следующее за ней число «18» — содержание хрома около 18 % (массовая доля 17,0–19,0 %). Хром формирует на поверхности пассивную оксидную плёнку, обеспечивающую коррозионную стойкость в окислительных средах. Буква «Н» указывает на присутствие никеля, а цифра «10» — на его массовую долю 9,0–11,0 %. Никель стабилизирует аустенитную структуру при комнатной температуре и придаёт стали пластичность и вязкость.

Содержание углерода, хрома и никеля

Фактический химический состав стали 08Х18Н10 регламентирован ГОСТ 5632 и включает следующие элементы: углерод — не более 0,08 %; хром — 17,0–19,0 %; никель — 9,0–11,0 %; марганец — до 2,0 %; кремний — до 0,8 %; фосфор — до 0,035 %; сера — до 0,020 %. В качестве примесей могут присутствовать титан, медь, молибден в долях процента. Ограничение углерода до 0,08 % не позволяет использовать титановую стабилизацию (в отличие от стали 08Х18Н10Т), поэтому при сварке и эксплуатации в интервале температур 450–800 °C возникает риск карбидной коррозии. Соотношение хрома и никеля (Cr/Ni ~1,8) обеспечивает устойчивое аустенитное состояние без δ-феррита при нормальных условиях. При повышении содержания хрома выше 19 % может появиться ферритная фаза, снижающая коррозионную стойкость в некоторых средах.

Основные механические и коррозионные характеристики

Предел прочности и текучести

После закалки от температур 1020–1100 °C лист 08Х18Н10 имеет следующие механические параметры: временное сопротивление разрыву (σв) — не менее 540 МПа (54 кгс/мм²); предел текучести (σ0,2) — не менее 196–216 МПа (20–22 кгс/мм²); относительное удлинение — не менее 40 %; твёрдость по Бринеллю — не более 170 HB. При испытаниях на ударную вязкость KCU — не менее 100 Дж/см² при комнатной температуре. Сталь сохраняет пластичность вплоть до криогенных температур (до −196 °C), что объясняется отсутствием порога хладноломкости у аустенитных сплавов. При повышении температуры до 500–600 °C прочность снижается постепенно: предел текучести при 600 °C составляет примерно 120–140 МПа. Предел прочности не претерпевает резкого падения вплоть до 800 °C, хотя коэффициент запаса для жаростойких применений требует учёта ползучести.

Коррозионная стойкость в кислых средах

Показатели коррозионной стойкости листа 08Х18Н10 определяются концентрацией хрома и качеством пассивации. Материал устойчив в атмосферных условиях, в пресной и морской воде при отсутствии хлоридных отложений, в средах органических кислот (уксусная, молочная, лимонная) при температурах до 100 °C и концентрациях до 20 %. В азотной кислоте сталь демонстрирует скорость коррозии не более 0,1 мм/год при концентрации до 65 % и температуре до 50 °C. В серной кислоте при концентрации до 10 % и комнатной температуре скорость коррозии не превышает 0,3–0,5 мм/год, однако при повышении концентрации до 20–40 % и температуры выше 40 °C агрессивность среды резко возрастает, и сталь не рекомендуют применять. В фосфорной кислоте до 80 % при 50–60 °C скорость коррозии остаётся в пределах 0,1–0,3 мм/год. Ограниченная стойкость в хлоридсодержащих средах (особенно при pH < 4 и температурах выше 60 °C) проявляется в виде питтинговой коррозии.

Склонность к межкристаллитной коррозии возникает после нагрева в интервале 450–800 °C. Контроль по ГОСТ 6032 методом АМ (кипячение в растворе сернокислой меди и серной кислоты с медной стружкой) позволяет выявить предрасположенность к этому виду разрушения. После закалки без последующего отпуска материал обычно стоек к МКК.

Технологические особенности обработки

Сварка и термообработка

Свариваемость стали 08Х18Н10 оценивается как хорошая без ограничений по толщине. Сварку выполняют без предварительного подогрева, поскольку аустенитная структура не склонна к закалочной хрупкости. Используемые способы: ручная дуговая сварка покрытыми электродами (типа ЦЛ-11, ОЗЛ-8), аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом с присадочной проволокой Св-08Х19Н10Г2Б или Св-07Х19Н10Б, а также полуавтоматическая сварка в среде MIG. При толщине листа свыше 10 мм может применяться подогрев до 100–150 °C для замедления скорости охлаждения и предотвращения горячих трещин. Термическая обработка включает закалку при 1020–1100 °C с охлаждением в воде или на воздухе (в зависимости от толщины). Нагрев свыше 1150 °C не рекомендуется из-за риска перегрева аустенитного зерна. После сварки для восстановления коррозионной стойкости в околошовной зоне выполняют аустенизацию при 1050–1080 °C; для тонколистового проката допускается закалка с нормированным ускоренным охлаждением.

Гибка, штамповка и резка

Лист 08Х18Н10 поддаётся холодной деформации благодаря высокому удлинению. Гибка выполняется в холодном состоянии с радиусом изгиба, равным 1–2 толщинам листа. При радиусе менее толщины возможно образование трещин на внешней стороне изгиба в зоне растяжения. Штамповка глубокой вытяжкой допускает степень деформации 40–45 % без промежуточных отжигов. Рекомендуется использовать инструмент из быстрорежущей стали или твёрдосплавные вставки для уменьшения налипания. Резка выполняется гильотинными ножницами (толщина до 4–5 мм), плазменной или лазерной обработкой. При плазменной резке в зоне термического влияния образуется слой окалины, который удаляют механически или травлением; без этого окалина может стать очагом питтинга. Газовая резка затруднена из-за высокой вязкости и теплопроводности, поэтому для толщин свыше 8 мм предпочтительна плазменная или лазерная резка.

Области применения и сравнение с другими марками

Использование в пищевой и химической промышленности

Наибольшее распространение лист из 08Х18Н10 получил в изготовлении ёмкостного и теплообменного оборудования для сред, не содержащих хлоридов в высоких концентрациях. В пищевой промышленности материал применяется для резервуаров хранения молока, пива, растительного масла, аппаратов для варки сиропов, транспортировочных трубопроводов, моечных ванн, внутренних поверхностей сушильных камер. Требования СанПиН допускают контакт с продуктами питания при условии отсутствия шероховатостей более Ra 0,8 мкм. В химической промышленности листы используются для изготовления теплообменников, колонн, реакторов, работающих с азотной кислотой (до 65 %, 50 °C), фосфорной и уксусной кислотой. Сталь пригодна для использования в производстве минеральных удобрений, в процессах органического синтеза, в фармацевтическом оборудовании, где требуется минимизация выделения ионов металлов. В энергетике встречается в деталях паропроводов и конденсаторов при температурах до 600 °C (кратковременная эксплуатация).

• Пищевая тара и технологические ёмкости (ферментеры, пастеризаторы).
• Трубопроводы для слабоагрессивных жидких сред без хлоридов.
• Элементы теплообменных аппаратов кожухотрубчатого типа.
• Внутренние облицовки реакторов и отстойников.
• Арматура и запорные элементы в производстве азотной кислоты.

Отличие от стали 12Х18Н10

Основных различий между сталями 08Х18Н10 и 12Х18Н10 три: содержание углерода, коррозионная стойкость после сварки и регламентированная область применения. В стали 12Х18Н10 массовая доля углерода составляет 0,12 % (на 0,04 % больше). Этот интервал смещает предел насыщения аустенита углеродом, поэтому в околошовной зоне 12Х18Н10 выделяется больше карбидной фазы. Склонность к межкристаллитной коррозии у 12Х18Н10 выше, поэтому для изготовления сварных аппаратов, работающих в контакте с кислотами, предпочитают 08Х18Н10. Механические свойства отличаются незначительно: твёрдость 12Х18Н10 может быть на 5–10 HB выше, предел текучести — на 10–20 МПа выше при комнатной температуре, но пластичность несколько ниже (относительное удлинение 30–35 % против 40 %). Также различается допустимая длительная температура эксплуатации: для 12Х18Н10 она не превышает 500 °C, тогда как 08Х18Н10 может кратковременно работать при 600 °C.

1. Содержание углерода: 0,08 % против 0,12 % (разница в 0,04 %).
2. Склонность к межкристаллитной коррозии после сварки: у 12Х18Н10 выше в интервале 450–800 °C.
3. Пластичность: удлинение 08Х18Н10 — не менее 40 %, 12Х18Н10 — не менее 30 %.
4. Температурный предел применения: 600 °C против 500 °C.
5. При обработке давлением 08Х18Н10 допускает бóльшие степени деформации без промежуточного отжига.

В листовом прокате обе марки взаимозаменяемы в части габаритных размеров (ширина 1000–1500 мм, толщина от 0,5 до 20 мм), однако для сред с явным риском карбидной коррозии (например, при контакте с азотной кислотой при кипении) выбор останавливают на 08Х18Н10 или на стабилизированных аналогах (08Х18Н10Т). В то же время для производства неответственных конструкций вентиляции, ограждений и декоративных элементов, где коррозионная стойкость не критична, использование 12Х18Н10 оправдано меньшей стоимостью и более высокой твёрдостью.

Видео