Сталь 12Х18Н10Т

Сталь 12Х18Н10Т – один из десятков сортов нержавейки. Из неё изготавливают долговечные предметы быта, а также детали и механизмы, работающие в условиях постоянной повышенной влажности и при температурах, заметно отличающихся от комнатной.

Марка стали 12Х18Н10Т относится к сплаву, который не теряет своих исходных свойств, обретенных в заводских условиях, при температурах до 600°C. Состав подходит для использования в виде деталей в средах, где присутствуют значительно разбавленные кислоты, щёлочи, а также в горячей солёной воде.

Расшифровывается маркер 12Х18Н10Т следующим образом: «12» – 0,12% углерода, «Х18» – 18% хрома, «Н10» — 10% никеля, Т – до 1,5% титана. Именно потому что в шифре указан маркер «Т», а не «Т2», содержание титана не стремится к 2%.

Существует подвид этого сплава, обладающий высокой степенью очистки от фосфора и серы, портящих (делающих более хладноломкими) этот сплав. Маркируется он как 12Х18Н10ТА, где «А» – особая категория тщательной очистки сплава от вредных для его свойств примесей. Выпускается этот сплав крайне редко – для особых деталей, чей гораздо более длительный срок службы критически важен при весьма агрессивных условиях эксплуатации, включающих околопредельные механические нагрузки.

Титан и кремний, содержащиеся в химическом составе, способствуют переходу нержавейки в ферритное состояние, устраняющее межкристаллитные повреждения при наложении сварных швов. Скорость возрастания размера зерна снижается при нагревании, а плотность болванки из 12Х18Н10Т увеличивается. В толще слитка титан способствует образованию карбидной структуры. Вступая в реакцию с углеродом, титан образует весьма тугоплавкий карбид.

Марганец уменьшает зернистость стали. Кремний немного повышает плотность состава и его относительную текучесть, но на качестве холодного проката это свойство сказывается крайне отрицательно. Он также способствует активному выводу свободных газов – кислорода, азота – из стали.

Хром повышает антикоррозионные свойства сталей. Для успешной защиты от образования даже тонких слоев ржавчины в течение последующих десятилетий активного использования содержание хрома должно быть более 13%. В этом сплаве его на 5% больше этой нормы, что служит гарантией отсутствия ржавчины даже при долговременном использовании изделий в прибрежной морской зоне во время прибоя, где воздух наполнен солеными брызгами.

Плотность (удельный вес) стали 12Х18Н10Т – 7920 кг/м3. Твердость по шкале Бринелля составляет 179 мегапаскалей. Допустимое механическое напряжение – 290 МПа. При температуре плавления более 1420°C сталь 12Х18Н10Т переходит уверенно в жидкое состояние, перед этим несколько размягчаясь. Когда температура подбирается к 1420°C, стальной слиток или заготовку легко расплющить, растянуть, не прилагая значительные усилия. Нержавейка 12Х18Н10Т не магнитится.

На воздухе сплав 12Х18Н10Т весьма жаростоек, что позволяет его применять практически без потери свойств на открытом воздухе. При этом температура изделия достигает порядка 700°C. Нержавеющие секции дымохода – отрезки, колена и оголовки, не теряющие своих свойств в перегретом состоянии даже под проливным дождём, тому доказательство. Но в крепких кислотах – соляной, серной, фосфорной, азотной и хлорной – нержавейка 12Х18Н10Т разрушается с катастрофической скоростью, превращаясь в соли железа, хрома, никеля и других добавок, которые перемешиваются при осыпании на дно испытательного сосуда. Как и все стали, большинство металлов и их сплавов, она не предназначена для крепких минеральных кислот. Однако, к примеру, уксус – разбавленную до 5% крепости этановую кислоту – хранить в нержавеющих банках и фляжках допустимо. Это же относится и к молочной, лимонной кислотам.

Ударная вязкость при температурах от 20°C до 700°C колеблется от 250 до 372 Дж/см2. Коэффициент линейного расширения стали 12Х18Н10Т колеблется от 16,6 до 18,6 при температурах от 20°C до всё тех же 700°C. Модуль Юнга – 198-147 гигапаскалей при нагреве от 20 до 700°C в спокойном состоянии. При кручении этот диапазон меняется на разброс значений в 77-49 ГПа. Стальной сплав 12Х18Н10Т нефлокеночувствителен. При 850°C он формирует на поверхности окалину: это легко заметить, раскалив, к примеру, дымоход из нержавейки до ярко-красного цвета свечения. При поливании раскаленных до такой температуры секций дымохода водой (дождём) на поверхности изделия окалина превращается в ржавчину, не свойственную для нержавейки.

Прочность состава 12Х18Н10Т обеспечивается за счет немалой твёрдости, а также удачного сочетания ударной вязкости. Нержавейка, как и всякая сталь, хорошо гасит вибрации: усталостный ресурс её составляет сотни миллионов циклов (в среднем) на каждую несущую конструкцию, вне зависимости от сфер её применения и роли в конкретном изделии.

Нержавейка 12Х18Н10Т соотносится со следующими отечественными и зарубежными заменителями. В России это стали 12-Х18Н9Т (Л), 08-Х18Г8Н2Т, 10-Х14Г14Н4Т, 12-Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08-Х17Т 15-Х25Т, 12-Х18Н9Т. Содержание хрома в них – 14-26%. За рубежом используются следующие аналоги 12Х18Н10Т: германский сплав X10-Cr-Ni-Ti-18-9, американский AISI 321, французский Z-10-CN-18, британский 320S31, шведский SS-2337 и японский SUS-321. Целесообразность замены утверждает эксперт, разбирающийся в качественном применении коррозионностойких сплавов.

Закалка материала 12Х18Н10Т осуществляется при температуре 1100°C. После нагрева детали до этой температуры её охлаждают в воде. Ковкость материала наблюдается при раскаливании его в пределах 850-1200°C.

Свариваемость состава 12Х18Н10Т, подобно 12Х18Н9Т, его ближайшему собрату (по номенклатуре) не имеет жестких лимитов. Допускается электросварка на электродах ЦТ-26, а также электрошлаковый и контактно-точечный методы сваривания.

Чтобы поднять термопрочность выполненных сварных швов, потребуется отжиг только что сваренного изделия, это снимет остаточные усталостно-механические напряжения, из-за которых эти швы растрескались бы.

Горячий прокат стали 12Х18Н10Т выполняется без особых ограничений, однако холодный, как ранее отмечалось, значительно затруднен, что не даёт возможности производить слишком тонкую нержавеющую проволоку.

Прокат стали 12Х18Н10Т благодаря ее аустенитным свойствам производится без предварительного разогрева или с его использованием. Эти особенности обусловлены высоким содержанием никеля – порядка 10%, но не выше 11%. Как и всякие нержавеющие стали, сплав 12Х18Н10Т сложен в обработке. Его ударная вязкость такова, что распиливание обычных сталей, например, Ст3сп, по сравнению с 12Х18Н10Т окажется куда более легкой операцией. Абразивная дисковая пила как бы увязает своими частицами стекловолокна, растирая нержавейку в тонкий и мелкий порошок, из-за чего пиление нержавеющих заготовок несколько притормаживается. Хотя состав 12Х18Н10Т является низкоуглеродистым, высокая степень легирования хромом и никелем заставляет чрезмерно перегреть в нём и пильный (абразивный) диск, и сверло, и фрезу. Для сверления нержавейки целесообразно применять особо прочные свёрла, например, содержащие в составе режущих кромок эльбор, победит или алмаз.

Случаи, когда при пилении нержавейки пильные диски для болгарки изнашиваются гораздо быстрее, не редкость. Раскрой нержавеющих сталей, включая и этот состав, предпочтительнее выполнять на лазерно-плазменном металлорежущем станке с ЧПУ – качество заготовок при этом стремится к идеалу: отслеживается идеально ровная линия реза.

Сварочная проволока используется для газосварки стали 12Х18Н10Т. Её диаметр – 2-4 мм. Но сварочная проволока – лишь один из частных случаев применения нержавейки: из неё производят прутки с диаметром 4-10 мм. Большим спросом также пользуются обычный и перфолист, уголки, мелкий швеллер и гнутые профильные элементы, полосовая сталь.

Конкретный пример применения полосовой стали – производство школьных и технических линеек, компактных походных вилок, ножевого полотна для кухонных и технических ножей. Дело в том, что сплав 12Х18Н10Т весьма гигиеничен в применении.

Нержавейка (лист, полоса) идёт на использование ложек, половников, нержавеющих кружек, открывалок, штопоров и других столовых приборов, а также в качестве деталей к (штанген) циркулям, металлическим транспортирам и иным инструментам – включая и те, что применяются в составе чертёжных готовален. Распространенный пример – ученический циркуль и транспортир, линейка-угольник и обычная линейка, а также лекало, без которых не обойтись в учебном и машиностроительном черчении.

Трубы, колена, тройники и крепёж из нержавейки 12Х18Н10Т идут на производство поручней для пандусов и лестниц. В последние годы цельнонержавеющие элементы вытесняются аналогичными изделиями из всё той же Ст3, на которую нанесено напыление из 12Х18Н9Т или 12Х18Н10Т, что снижает издержки на производство конструктивных комплектующих, целиком сработанных из нержавеющего сплава.

Не меньшую популярность снискали ленты и сетки металлические. Металлосетка из нержавейки – главный элемент кухонного дуршлага, фланцевого заграждающего фильтра. Назначение этих деталей – до тысяч раз слить воду и задержать более твердую среду, не заржавев и не разрушившись при этом. Наконец, 12Х18Н9Т – элемент криокапсул для заморозки биоматериалов: капсула из сплава выдерживает температуру жидкого азота в –196°C, не повреждаясь при этом.

Кованые изделия требуют соблюдения технологии согласно ГОСТ 25054-1981. При машинной (конвейерной ковке) используется давление в десятки мегапаскалей.

Нержавейка применяется в изготовлении серебряночной продукции – выпускается она на основании ГОСТ 14955-1977 и 18907-1973.

Состав 12Х18Н10Т используется при изготовлении лабораторных реторт (спецтрубок для проведения газовыделяющих химических реакций), а также для систем выхлопа для печей и машин, работающих от механической энергии двигателя внутреннего сгорания, получаемой при сжигании внутреннего топлива.

Другие сферы использования сплава 12Х18Н9Т – крышки, фланцы и фланцевые клапаны (задвижки, краны). Лента из нержавейки может применяться для изготовления мембран.

Для фирменных дорогостоящих изделий, например, брендированной микроэлектроники ценового премиум-класса, многогранные болты могут также изготавливаться из нержавейки. Сюда же относятся и металлические рамки: характерный пример – смартфоны iPhone первых поколений с металлорамкой из нержавеющего заменителя AISI-321. Аналогичный пример: нержавеющие винты нестандартной метрики также встречаются на фирменных китайских и американских ноутбуках.

Сталь 12Х18Н10 – обязательный компонент для выделки шпиндельных и штоковых запчастей для фрезерных станков разных типов, разновидностей и конфигурации. Далеко не все компоненты станка выполняются из нержавейки: так, станина может изготавливаться из легированной стали с гораздо меньшим содержанием хрома и никеля.