Стали А2 и А4

Нержавеющие стали представляют собой высоколегированные сплавы, имеющее высокую стойкость к коррозии в воде, кислотных и солевых растворах, а также в атмосфере. Противокоррозионные характеристики им придает хром. Типичными представителями таких металлов являются стали марок А2 и А4 — о них и пойдет речь в нашей статье.

Стали А2 и А4 относятся к категории аустенитных сплавов. Они содержат хром и никель. Введение этих добавок существенно повышает устойчивость металлической структуры к окислению и нейтрализует магнитные свойства. В соответствии с ГОСТом на принадлежность металла к аустенитным сплавам указывает начальная буква «А» в расшифровке марки.

Такие сплавы отличаются оптимальным сочетанием технико-эксплуатационных свойств, обрабатываемости, а также коррозионной стойкости. Не случайно эти металлы получили широкое распространение при производстве крепежных элементов. Из них делают долговечные гайки, шпильки, винты, болты, а также шайбы.

У нержавеющего крепежа имеется много преимуществ перед оцинковкой. При взаимодействии содержащего хром и никель металла с агрессивными средами по всей его поверхности формируется равномерная защитная пленка. Она предотвращает окислительные процессы и сохраняет эксплуатационные характеристики сплава неизменными.

У стали А2 и А4 много общего. И тот и другой сплавы содержат следующие легирующие компоненты.

Углерод — является обязательным элементом любой стали. Включение этого элемента увеличивает прочностные и твердостные характеристики материала, повышает его сопротивляемость к износу и ударную вязкость. К тому же улучшает свойство удерживать кромку, но снижает пластичность. В сталях А2 и А4 его доля, соответственно, равна 0,1% и 0,08%.

Хром — 15-26%. Используется во всех без исключения нержавеющих сталях. Повышает устойчивость к коррозии, улучшает сопротивление растяжению, оптимизирует плотность и твердость сплава.

Никель — от 5 до 25%. Обеспечивает повышенную коррозионную стойкость, повышает ударную вязкость, но при этом снижает твердость материала.

Марганец — 2%. Способствует улучшению твёрдости материала, повышает стойкость к износу, улучшает характеристики ударной вязкости и прокаливаемости. При плавлении металла выступает в качестве дегазатора и способствует выведению кислорода.

Кремний — 0,30%. Улучшает прочностные характеристики металла, при плавке используется как раскислители и дегазатор.

Ванадий — 1,1%. Повышает прочность, стойкость к износу, плотность, ударную вязкость и устойчивость к ржавлению.

В железной руде от природы может присутствовать фосфор. Он относится к вредным примесям. Растворяясь в феррите, он повышает прочность материала, но при этом уменьшает ударную вязкость и пластичность, тем самым делает сталь более хрупкой.

Еще один нежелательный компонент — сера. Она оказывает пагубное воздействие на свариваемость, ударную вязкость и пластичность металла.

Впрочем, доля этих примесей в сплавах А2 и А4 ничтожно мала — в пределах 0,03%. Поэтому выраженного воздействия на свойства сталей они не оказывают.

Разница между сплавами А2 и А4 заключается в присутствии молибдена. В составе сплава А4 его доля составляет 2-3%. Введение этого легирующего компонента делает сплав стойким к окислению, тем самым снижает его подверженность коррозийным процессам.

Все аустенитные стальные сплавы, вне зависимости от их марки, делятся на три основные класса прочности. Минимальную прочность проявляют металлы в отожженном виде — в этом случае класс прочности соответствует 50. Эти сплавы не упрочняются путем закалки, поэтому максимальную твердость и прочность они демонстрируют в холодно деформированном состоянии, классы прочности при этом соответствуют 70 и 80.

Основные технические особенности марок А2 и А4.

• Повышенная прочность — согласно регламентам класс прочности этих сплавов соответствует 70 и 80.
• Твёрдость — на отметке 130-150 по шкале Бринелля и 70-88 по Роквеллу.
• Ударная вязкость — на уровне 100 Дж/см2.

Сталь марки А2 относится к устойчивым к ржавлению, абсолютно нетоксичным, незакаливаемым и немагнитным сплавам. Она подвержена свариванию, при этом становится более хрупкой. Такие изделия способны сохранять все свои прочностные характеристики при температурах в границах от -200 до +425 градусов.

Изделия из сплава А2 повсеместно востребованы в общестроительных работах, а также при установке витражных алюминиевых конструкций и в монтаже вентфасадов. Нашли они своё применение при производстве насосов и ограждений. Приборы из противокоррозионных сплавов повсеместно применяются в пищевой, химической, нефтедобывающей отрасли, а также в судостроении.

А4 более устойчива к действию кислотных и других агрессивных растворов. Эта сталь абсолютно немагнитная. Такелажные изделия и крепежи из металла A4 рекомендованы для применения в водной среде.

Среди низкоуглеродистых сталей выделяют несколько аналогов сплавов А2 и А4 отечественного и импортного производства. Так, к аналогам стали А2 относят российские сплавы с пониженной долей углерода 08Х18Н10 (ГОСТ 5632), а также американские AISI 304 и AISI 304L. Ближайшими аналогами стали А4 являются низкоуглеродистые марки 10Х17Н13М12 (ГОСТ 5632) и сплавы AISI 316 и AISI 316L.

Основные физико-химические и механические параметры сплавов А2 и А4 определяют тот факт, что нержавеющие металлы в подавляющем большинстве случаев используют при производстве крепежных элементов, которые эксплуатируются в самых сложных условиях. Такие изделия востребованы при производстве высокопрочных и долговечных соединений ответственного типа класса «А». Болты, шайбы и гайки данного класса изготавливаются, к примеру, на токарных станках с модулем ЧПУ. Разница величин сечения резьбы, внешней для болта и внутренней для стальной гайки, после проведения обработки на таком станке, как правило, не превышает отметки в 0,2-0,28 мм. Впрочем, и цена сделанных из нержавейки элементов будет на порядок выше, чем у креплений из стандартного углеродистого сплава.

Среди нержавеющих составов также имеет место широкий ценовой разброс. При этом стоимость таких предложений напрямую зависит от цены самого металлического сплава, а также сложностей, которые могут возникнуть в ходе их обработки. К примеру, для выполнения общестроительных работ достаточно крепежей из среднего либо даже низшего ценового сегмента — именно к ним относят все варианты, сделанные из сталей А2 и А4.

Рассмотрим основные сферы применения такого крепежа.

• Создание ограждений — заборы и другие типы заграждений постоянно подвергаются неблагоприятному атмосферному воздействию, влажности, ветровым нагрузкам. Это требует высокого качества крепежей. Именно поэтому оптимальными здесь будут нержавеющие сплавы.
• При сборке насосов — насосная техника используется для создания повышенного давления в различных средах. Используемые для этого металлы не должны обладать магнитными характеристиками, которые способны оказать нежелательное воздействие на работу мотора. Кроме того, они должны быть устойчивыми к ржавчине.
• Приборостроение — антимагнитные свойства сталей А2 и А4 особенно ценятся при изготовлении физико-механических приборов, поскольку такое поле может существенно понизить точность проводимых измерений.
• Химическая, нефте- и газодобывающая промышленности — химикаты, а также нефтепродукты относятся к категории агрессивных сред. Поэтому при отсутствии достаточной стойкости металла они могут оказывать разрушающее влияние на крепление.

Основное преимущество крепежей из сталей марки А2 состоит в том, что они могут эксплуатироваться в широком температурном диапазоне, при этом их качества остаются неизменными.

Сталь марки A4 является усовершенствованной модификацией А2. Её антимагнитные и противокоррозионные свойства на порядок выше, поэтому такой сплав зачастую используют при производстве крепежей, используемых в судостроении. Повышенная стойкость к солёной воде обуславливает продолжительный эксплуатационный ресурс изделия. Благодаря способности выносить тепловые воздействия в пределах до +450 градусов продукция из стали марки А4 получила широкое распространение при производстве проката круглого, а также квадратного сечения. Такие материалы впоследствии используются при изготовлении дизельных электропоездов, вагонов метрополитена и движущих осей локомотива.