Сталь 08Х18Н10Т

Сталь 08Х18Н10Т (AISI 321), представляет собой аустенитную хромоникелевую сталь, стабилизированную титаном. Её широкое применение в различных отраслях промышленности, главным образом, обусловлено уникальным сочетанием высокой коррозионной стойкости, прочности и пластичности, а также хорошей свариваемостью.

Расшифровка 08Х18Н10Т

Расшифровка маркировки 08Х18Н10Т:

“08” – массовая доля углерода составляет 0,08%. Низкое содержание углерода, прежде всего, является ключевым фактором, определяющим высокую свариваемость и стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК), что особенно важно для применения стали в сварных конструкциях.

“Х18” в состав стали входит хром с содержанием около 18%. Хром формирует на поверхности металла тонкую, плотную оксидную пленку, которая впоследствии защищает основу от воздействия агрессивных сред.

“Н10” – в сплаве содержится около 10% никеля. Никель является аустенитообразующим элементом, прежде всего повышает пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость стали, особенно в кислотных средах.

“Т” – в состав стали входит до 0,7% титана. Немаловажным является то, что он связывает углерод в карбиды титана, впоследствии предотвращая образование карбидов хрома по границам зерен, которые, в свою очередь, ослабляют коррозионную стойкость стали. Таким образом, добавление титана делает эту сталь пригодной для сварных конструкций, работающих в агрессивных средах.

Как мы видим, цифры и буквы в маркировке точно указывают на процентное содержание основных легирующих элементов и содержание углерода. Это, в свою очередь,  позволяет специалистам быстро определить, подходит ли эта сталь для конкретной задачи.

Какие есть аналоги 08Х18Н10Т?

Аналоги стали 08Х18Н10Т включают AISI 321, AISI 304L, AISI 347.

Главным образом, в силу различных причин, таких как экономическая целесообразность, доступность материалов или особые требования к конкретному применению, возникает необходимость в поиске аналогов. Эти аналоги, в свою очередь, могут варьироваться по химическому составу, механическим свойствам и технологическим особенностям, но призваны выполнять аналогичные функции в определенных условиях эксплуатации.

Так мы можем заметить, что одним из ближайших аналогов стали 08Х18Н10Т является AISI 321. Обе стали, безусловно, обладают хорошей свариваемостью, устойчивостью к межкристаллитной коррозии после сварки, а также высокой прочностью при повышенных температурах. Стоит отметить, что AISI 321 также стабилизирована титаном, впоследствии это предотвращает образование карбидов хрома при сварке и последующей эксплуатации в условиях высоких температур.

Другим вариантом замены может служить сталь AISI 304L. Следует отметить, что данная вариация не стабилизирована титаном, как 08Х18Н10Т, однако содержит более низкое содержание углерода (L – Low Carbon), что также снижает риск межкристаллитной коррозии при сварке. В дополнение, AISI 304L широко доступна и обладает хорошей общей коррозионной стойкостью, но, тем не менее, её жаропрочные свойства уступают 08Х18Н10Т и AISI 321, поэтому её использование при высоких температурах ограничено.

Следующей альтрнативой 08Х18Н10Т, которую мы рассмотрим – это стали других марок, легированных ниобием (Nb). Ниобий, подобно титану, главным образом, выступает в роли стабилизатора, предотвращая образование карбидов хрома. Примером может служить сталь AISI 347, которая содержит ниобий и, несомненно, обладает улучшенными жаропрочными свойствами по сравнению с AISI 321. Однако, стоит учитывать, что стали, легированные ниобием, могут быть менее пластичными.

Не стоит забывать, что при выборе аналога стали 08Х18Н10Т необходимо учитывать конкретные требования к применению, включая рабочие температуры, коррозионную среду, механические нагрузки и, в свою очередь, технологические особенности изготовления.

Характеристики и преимущества 08Х18Н10Т

Ключевыми преимуществами стали 08Х18Н10Т, главным образом,  являются высокая коррозионная стойкость, отличная свариваемость и жаропрочность, что, в свою очередь, делает ее востребованным материалом для решения сложных инженерных задач.

А теперь постараемся подробнее остановиться на каждом пункте:

Устойчивость 08Х18Н10Т к воздействию органических и неорганических кислот, щелочей и атмосферной коррозии, прежде всего, делает ее идеальной для использования в химической, нефтехимической, и других отраслях промышленности.

Высокая свариваемость стали 08Х18Н10Т является еще одним важным преимуществом. Прежде всего, она легко сваривается различными методами, включая ручную дуговую сварку (MMA), аргонодуговую (TIG), полуавтоматическую (MIG/MAG) и другие. При этом сварные соединения обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью, что впоследствии обеспечивает надежность и долговечность конструкций.

В дополнение стоит отметить, что жаропрочность стали 08Х18Н10Т позволяет использовать ее при высоких температурах до 600 °C без значительной потери механических свойств. Главным образом, это обусловлено наличием титана, который, в свою очередь, стабилизирует структуру стали и впоследствии предотвращает образование карбидов хрома, вызывающих охрупчивание при высоких температурах.

Химический состав 08Х18Н10Т

Нержавеющая сталь 08Х18Н10Т, прежде всего, является популярным и широко используемым материалом в различных отраслях промышленности. Ее химический состав несет в себе информацию о процентном содержании ключевых элементов, определяющих ее свойства.

Углерод (C) 0,08%. Низкое содержание углерода, прежде всего, критически важно для обеспечения высокой коррозионной стойкости стали, особенно в сварных соединениях.

Хром (Cr) 17-19%. Хром, главным образом, формирует на поверхности стали пассивную пленку оксида хрома (Cr2O3), которая, в свою очередь, защищает сталь от дальнейшей коррозии в различных агрессивных средах. Кроме того, хром также способствует увеличению прочности и твердости стали.

Никель (Ni) 9-11%. Никель, в свою очередь, обеспечивает высокую пластичность, ударную вязкость и хорошую свариваемость стали. Более того, никель повышает коррозионную стойкость стали в некоторых агрессивных средах, особенно в кислотах.

Титан (Ti) 0,7%. Титан, прежде всего, добавляется в сталь 08Х18Н10Т для стабилизации углерода и предотвращения межкристаллитной коррозии. Таким образом, титан “связывает” углерод, впоследствии предотвращая его диффузию к границам зерен, а также образование карбидов хрома, которые ослабляют коррозионную стойкость стали.

Марганец (Mn) 2%. Марганец добавляется в сталь для улучшения ее технологических свойств, таких как обрабатываемость и свариваемость. Также стоит заметить, что он способствует раскислению металла во время плавки.

Кремний (Si) 0,8%. Кремний, прежде всего, используется в качестве раскислителя при выплавке стали. Однако стоит отметить, что высокое содержание кремния может снизить пластичность стали.

Фосфор (P) и Сера (S) 0,035%. Хотелось бы акцентировать внимание на том, что содержание фосфора и серы строго контролируется. Они, в свою очередь, являются нежелательными примесями в стали, так как впоследствии могут ухудшить ее механические свойства и коррозионную стойкость.

Физические свойства 08Х18Н10Т

К ключевым физическим свойствам отосят плотность около 7900 кг/м³, относительно низкую теплопроводность 15 Вт/(м·К) и высокий коэффициент термического расширения 16 x 10⁻⁶ /°C.

Рассмотрим каждое из них подробнее и дадим краткую характеристику.

Плотность стали 08Х18Н10Т составляет примерно 7900 кг/м³, что безусловно типично для аустенитных нержавеющих сталей.

Теплопроводность этой стали относительно низкая, около 15 Вт/(м·К) при комнатной температуре, что, в свою очередь, важно учитывать при проектировании теплообменного оборудования.

Коэффициент термического расширения сравнительно высок, 16 x 10⁻⁶ /°C, главным образом, это необходимо учитывать при проектировании конструкций, работающих в условиях циклического изменения температуры.

Удельное электрическое сопротивление стали 08Х18Н10Т составляет около 0.72 Ом·мм²/м, безусловно это несколько выше, чем у углеродистых сталей, что влияет на процесс сварки.

Хотелось бы отметить, что магнитные свойства аустенитных сталей слабо выражены. Другими словами, сталь 08Х18Н10Т в отожженном состоянии практически не обладает ферромагнитными свойствами, однако после холодной деформации возможно появление небольшой магнитной проницаемости.

Плотность	7900 кг/м³
Удельное электрическое сопротивление	0.72 Ом·мм²/м
Теплопроводность	15 Вт/(м·К)
Коэффициент термического расширения	16 x 10⁻⁶ /°C

Механические свойства 08Х18Н10Т

Предел прочности при растяжении составляет 520 МПа, а предел текучести – 210 МПа. Относительное удлинение при разрыве составляет не менее 40%, что свидетельствует о высокой пластичности и способности к деформации без разрушения. Твердость по Бринеллю обычно составляет около 200 НВ.

Остановимся подробнее и расшифруем каждый из показателей:

Предел текучести 210 МПа определяет нагрузку, при которой начинается пластическая деформация.

Твердость стали по Бринеллю 200 НВ, что впсоледствии определяет её сопротивление вдавливанию.

Ударная вязкость KCU при температуре 20°C составляет не менее 196 Дж/см², это в свою очередь характеризует высокую стойкость к хрупкому разрушению при ударных нагрузках.

Не лишним будет указать и модуль упругости стали 08Х18Н10Т, который составляет около 200 ГПа. Он, главным образом, определяет жесткость и способность стали сопротивляться упругой деформации.

Предел прочности (при растяжении)	не менее 520 МПа
Предел упругости (текучесть)	не менее 210 МПа
Относительное удлинение при разрыве	не менее 40%
Твердость по Бринеллю	200 HB
Ударная вязкость KCU	не менее 196 Дж/см²
Модуль упругости	200 ГПа

Коррозионная стойкость 08Х18Н10Т

Данная марка стали широко известна своей высокой коррозионной стойкостью в различных агрессивных средах. Марка 08Х18Н10Т, главным образом, легирована хромом (18%) и никелем (10%), что, обеспечивает формирование на поверхности прочной пассивной оксидной пленки. Титан (Т), в свою очередь, стабилизирует карбиды и предотвращает межкристаллитную коррозию при высоких температурах.

Прежде всего, коррозионная стойкость 08Х18Н10Т проявляется в устойчивости к воздействию атмосферной коррозии, пресной и морской воды, растворов солей, органических кислот и щелочей. Немаоважным является то, что в атмосферных условиях сталь демонстрирует отличную сопротивляемость, сохраняя свой внешний вид. Более того, в морской воде сталь также проявляет хорошую устойчивость, хотя длительное воздействие может приводить к питтинговой коррозии.

Также стоит акцентировать внимание на том, что в разбавленных растворах серной, азотной и уксусной кислот сталь демонстрирует приемлемую устойчивость, однако в концентрированных растворах и при повышенных температурах скорость коррозии впоследствии может возрастать. Следует отметить, что сталь не рекомендуется использовать в средах, содержащих плавиковую кислоту, так как она активно разрушает пассивную пленку.

В заключение стоит отметить, что в щелочных средах сталь 08Х18Н10Т обычно проявляет высокую коррозионную стойкость, особенно при комнатной температуре. Между тем, добавление ингибиторов коррозии в щелочные растворы может значительно снизить скорость коррозии и продлить срок службы оборудования.

Сфера применения 08Х18Н10Т

Широкий спектр применений стали 08Х18Н10Т, главным образом, обусловлен ее универсальными свойствами. Ее сфера применения включает химическую, пищевую, фармацевтическую, нефтехимическую и другие отрасли промышленности.

Например, в химической и нефтехимической промышленности ее используют, главным образом, для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах, таких как резервуары, трубопроводы, теплообменники и реакторы.

Пищевая промышленность. Является жизненно необходимой, главным образом, в качестве изготовления оборудования для производства, хранения и транспортировки пищевых продуктов, благодаря своей коррозионной стойкости и гигиеничности.

Энергетика. В свою очередь, используется для изготовления трубопроводов пара и воды, деталей турбин и другого оборудования.

Машиностроение. В данной области сталь важна для изготовления деталей, работающих в условиях высокой температуры и коррозионной среды, таких как крепежные элементы, валы и пружины.

Строительство. Здесь марка 08Х18Н10Т необходима для изготовления ограждающих конструкций, а также облицовочных панелей и других элементов, требующих высокой коррозионной стойкости и эстетичного внешнего вида.