Нержавеющая сталь 08Х18Н10 – один из наиболее востребованных и универсальных сплавов в промышленности. Узнайте все о составе, свойствах и применении этого удивительного материала, который не боится ни высоких температур, ни агрессивных сред.
История создания и производства стали 08Х18Н10
Цталь марки 08Х18Н10 была впервые синтезирована в 1930-х годах советскими учеными-металлургами. Изначально она применялась главным образом в авиационной и ракетно-космической промышленности, поскольку сочетала в себе жаропрочность, коррозионную стойкость и высокую прочность.
В годы Второй мировой войны сталь 08Х18Н10 стала незаменимым материалом для производства боевой техники.
Массовое производство сплава 08Х18Н10 в СССР было налажено в 1950-1960-х годах на металлургических комбинатах в Магнитогорске, Липецке, Череповце. В эти же годы появились первые ГОСТы, регламентирующие химический состав и механические свойства данной марки стали.
С развитием атомной энергетики возросла потребность в жаропрочных и коррозионностойких материалах, что дало новый импульс для производства нержавеющей стали 08Х18Н10. В 1970-1980-х годах она стала одним из основных конструкционных материалов для изготовления элементов ядерных реакторов.
В настоящее время сталь 08Х18Н10 выплавляется как в индукционных, так и в дуговых электропечах. Крупнейшими производителями в России являются ПАО «НЛМК», «Северсталь», Новолипецкий металлургический комбинат, Череповецкий металлургический комбинат. За рубежом известны такие производители, как ThyssenKrupp, ArcelorMittal, Acerinox, Outokumpu.
Химический состав и структура стали 08Х18Н10
Химический состав стали 08Х18Н10 регламентируется ГОСТом 5632-72. Основу составляет железо – до 72%. Важнейшими легирующими элементами являются:
- Хром – 17-20%
- Никель – 8-11%
- Титан – до 0,8%
Кроме того, в состав стали в небольших количествах входят кремний, марганец, азот, сера и другие элементы.
Хром и никель придают стали 08Х18Н10 коррозионную стойкость и жаропрочность. Титан связывает вредные примеси серы и углерода, улучшая технологичность сплава.
Углерода в стали 08Х18Н10 содержится не более 0,08% – это обеспечивает ее пластичность и свариваемость.
Кристаллическая решетка стали 08Х18Н10 имеет аустенитное строение. Это означает, что при обычных температурах она находится в фазе аустенита – твердого раствора углерода и легирующих элементов в γ-железе. Такая структура обеспечивает хорошую пластичность и вязкость.
По сравнению с низколегированными и углеродистыми сталями, 08Х18Н10 имеет значительно более однородную мелкозернистую структуру. Это достигается благодаря легирующим элементам и специальным режимам термической обработки.
| Средний размер зерна стали 08Х18Н10 | 20-50 мкм |
| Средний размер зерна в углеродистой стали | 50-150 мкм |
Мелкозернистая структура придает стали 08Х18Н10 повышенную прочность и вязкость по сравнению с крупнозернистыми аналогами.
Сталь 08Х18Н10 обладает следующими свойствами:
- Высокая коррозионная стойкость
- Жаропрочность до 600°С
- Хорошая технологичность
- Отличная свариваемость
- Повышенная прочность
Эти качества определяют широчайшее применение стали 08Х18Н10 в различных отраслях промышленности. Рассмотрим более подробно физико-механические характеристики этого уникального сплава.
Физико-механические свойства стали 08Х18Н10
Рассмотрим основные физико-механические характеристики стали 08Х18Н10, которые определяют области ее применения.
Плотность
Плотность стали 08Х18Н10 составляет 7,9 г/см3. Это несколько выше, чем у обычных конструкционных и углеродистых сталей (7,8 г/см3). Повышенная плотность связана с наличием легирующих элементов в составе сплава.
Прочностные свойства
Предел прочности стали 08Х18Н10 составляет 500-650 МПа. Предел текучести - не менее 205 МПа. Эти показатели значительно выше, чем у нелегированных сталей.
Сталь 08Х18Н10 обладает достаточно высокой ударной вязкостью - не менее 300 кДж/м2 при температуре -60°С. Это обеспечивает хорошую стойкость к хрупкому разрушению при низких температурах.
Твердость
Твердость стали 08Х18Н10 по Бринеллю составляет 170-220 НВ. Это достаточно высокий показатель, позволяющий применять данный сплав для изготовления деталей, испытывающих интенсивный износ.
Теплопроводность
Коэффициент теплопроводности стали 08Х18Н10 при 20°С равен 16,2 Вт/(м·°С). Это несколько ниже, чем у конструкционных и углеродистых сталей. Тем не менее, сталь 08Х18Н10 может применяться для изготовления теплообменников и других устройств, работающих при высоких температурах.
Технологичность
Благодаря оптимальному содержанию углерода и присутствию титана, сталь 08Х18Н10 отличается высокой технологичностью. Она легко поддается обработке резанием, гибке, штамповке, полировке.
Сталь 08Х18Н10 хорошо сваривается большинством способов сварки, включая ручную, автоматическую, электрошлаковую и электронно-лучевую. Сварные швы обладают высоким качеством и коррозионной стойкостью.
Для придания стали 08Х18Н10 нужных свойств ее подвергают различным видам термической обработки.
Отжиг
Отжиг применяется для снятия внутренних напряжений после холодной деформации. Режим отжига - нагрев до 1050-1150°С, выдержка и медленное охлаждение с печью.
Закалка
Закалка повышает твердость и предел текучести стали 08Х18Н10. Режим закалки - нагрев до 1050°С и быстрое охлаждение в воде или масле.
Старение
Старение после закалки позволяет снять напряжения и несколько снизить твердость стали 08Х18Н10. Режим старения - нагрев до 450-650°С и выдержка от 1 до 4 часов.
Коррозионная стойкость стали 08Х18Н10
Одно из важнейших преимуществ стали 08Х18Н10 - высокая стойкость к коррозии. Рассмотрим, как проявляется коррозионная стойкость этого сплава.
