Особенности нержавеющей стали AISI 430 и ее обработка

Нержавейка марки AISI 430 получила широкое распространение в наши дни. Ее отличают стойкость к окислению и высокая подверженность обработке. К тому же в структуру материала включается молибден, благодаря чему себестоимость металла существенно снижается.

Сталь марки AISI 430 представляет собой низкоуглеродистый нержавеющий металлический сплав. Его отличительная черта – стойкость к коррозийным средам. Поэтому металл востребован в самых различных сферах строительства и промышленности.

Впрочем, имеются и ограничения. В отожженном виде такой материал не укрепляется, становится довольно податливым и поэтому легко деформируется. Этот металл проявляет среднюю свариваемость, по этой причине его не рекомендуется использовать в сварных конструкциях, подвергающихся интенсивным нагрузкам.

Свои эксплуатационные характеристики сплав сохраняет даже в самых агрессивных средах. В отдельных случаях металл может использоваться в растворах с повышенной концентрацией серы. При этом химическая структура AISI 430 представлена комбинацией доступных компонентов — это позволяет существенно снизить его себестоимость в сравнении с прочими типами нержавеющих сплавов.

Структура материала выглядит следующим образом.

• Главным компонентом является железо — оно присутствует во всех стальных сплавах без исключения.
• Вторым обязательным элементом является углерод. Его доля во многом определяет прочностные характеристики и эксплуатационные параметры материала. В данном случае его концентрации невелика — всего 0,12%.
• В химический состав вводят хром, марганец и кремний. Эти компоненты улучшают физические свойства материала, повышают стойкость к окислению и тем самым позволяют отнести материал к группе нержавеющих.
• В структуру могут входить примеси серы и фосфора, которые изначально присутствуют в руде. Однако их доза не превышает нескольких долей процента, поэтому никакого выраженного негативного воздействия на материал они не оказывают.

Остановимся подробнее на физических и технических параметрах стали AISI 430.

Основной характеристикой сплава марки AISI 430 является устойчивость к действию повышенной влажности. В связи с этим выделяют его следующие качества.

• Коррозийная устойчивость не только к водной среде, но также к агрессивным химическим компонентам. Это обуславливает широкую область использования материала.
• Подверженность механической обработке. Иначе говоря, заготовку из такой стали можно обрабатывать резанием, точением и фрезеровкой.
• Структура сплава сохраняет свою форму даже под действием повышенного давления. Эта особенность позволяет использовать металл как заготовку для холодной штамповки, которая не требует предварительного подогрева.
• Достаточная свариваемость обуславливает возможность проведения сварки без создания специальных термических режимов. При этом для процедуры могут использоваться как обычные электроды, так и конвертер. Сварочные швы получаются крепкими и могут выдерживать высокую нагрузку.
• Металл AISI 430 хорошо магнитится. Данное свойство необходимо принимать во внимание при изготовлении изделий разного назначения.
• Показатель теплопроводности при температуре 20 гр соответствует 25 Вт/мК. При изменении внешних факторов этот параметр может варьироваться.

Известно, что для улучшения изначальных физико-эксплуатационных качеств стали производят её термообработку. Она способствует повышению плотности структуры материала и обуславливает его максимальную твердость.

Механические свойства стали этой марки обуславливают её выбор для изготовления изделий, эксплуатируемых в разных режимах. Назовем базовые показатели.

• Предел прочности — на уровне 530 N/mm. Этого более чем достаточно для производства важных элементов, которые используются в условиях интенсивных нагрузок.
• Предел текучести — 360 N/mm. Данная характеристика во многом обуславливает то, можно ли использовать металл для создания заготовок в технике литья.
• Показатель относительного удлинения соответствует 25%.
• Степень твердости поверхности по шкале Бринелля — 160 НВ.
• Вес листа толщиной 1 мм составляет 16 кг.

Данные механические показатели измеряются в условиях комнатной температуры. В случае термического воздействия параметры могут существенно измениться. К примеру, чрезмерный нагрев часто вызывает уменьшение поверхностной твердости.

Для дальнейшей металлообработки российские поставщики стали AISI 430 предлагают следующий сортамент:

• листовой прокат;
• рулонный прокат;
• полосы;
• трубы.

На технологические линии поставляется и ряд заменителей стали. На отечественном рынке в качестве аналога наибольшее распространение получил легированный сплав 12Х17. Однако важно понимать, что эти материалы обладают схожими характеристиками, но не идентичными.

Некоторые производители отдают предпочтение зарубежным аналогам. Практика свидетельствует о том, что импортный прокат отличается более высоким качеством. Иностранные изготовители осуществляют строгий контроль концентрации базовых легирующих элементов в минимальном диапазоне — благодаря этому необходимые эксплуатационные характеристики выдерживаются с максимальной точностью.

Нержавейка марки AISI 430 повсеместно используется в самых различных областях промышленности.

• Пищевое производство. На таких предприятиях сплав востребован для изготовления тары и упаковки. Металл биоинертен. Он не вступает в реакцию с другими веществами, в том числе с кислотно-щелочными. К тому же его отличают низкие параметры тепловой инерции, поэтому металл востребован в алкогольных цехах.
• Машиностроение. Популярность этого металла в данной сфере объясняется исключительной стойкостью к коррозии.
• Производство бытовой техники. AISI 430 актуальна для изготовления СВЧ-печей, холодильников, а также стиральных машин. Подобное применение обусловлено тем, что поверхность из нержавейки может продолжительное время выдерживать интенсивное неблагоприятное воздействие извне. Из сплава AISI 430 производят отопительные котлы и радиаторы — это связано с хорошими параметрами теплопроводности материала.
• Химическая промышленность. Низкая себестоимость рассматриваемого сырья позволяет существенно снизить цену готовых изделий.
• Архитектура. Способность сплава поддаваться холодной обработке делает его востребованным при создании сложных по форме изделий. Затраты при этом держатся на минимальной отметке.

Изготовление изделий и конструкций из нержавейки AISI 430 возможно только при применении специализированных инструментов. При этом сама рабочая оснастка, а также поверхности заготовки перед началом работы должны быть хорошенько очищены. В противном случае при контакте нержавейки с подвергшимися окислению металлами может произойти вторичное загрязнение готового изделия.

Металл AISI 430 проявляет повышенные характеристики обработки в холодном виде. Да, он не столь пластичен, как сплав AISI 304. Тем не менее в отличие от последнего подвергается деформированию в гораздо меньшей степени.

Ковка и прочие варианты горячей обработки выполняются с предварительным прогревом до 800–830 гр. После проведения таких манипуляций металлическое изделие в обязательном порядке охлаждают на открытом воздухе до 20–24 гр., а затем подвергают отжигу. В данном случае увеличение металлических зерен производился за счёт продолжительного воздействия температур.

Если будут созданы другие внешние условия, то рост зерен будет чрезмерно интенсивным. Это неминуемо приведет к появлению шероховатостей на поверхности готового изделия – текстура будет напоминать «апельсиновую корку».

В целом, если говорить о механических манипуляциях, то сталь AISI 430 обрабатывается относительно легко. При этом процедуру можно значительно усовершенствовать, если использовать острый режущий инструмент — он позволит свести к минимуму избыточное напряжение на участках воздействия. Обработка должна быть глубокой, но при этом максимально легкой. Как и в случае с аустенитными сплавами, здесь не повредит использование охлаждающих жидкостей.

Что касается термической обработки, то сплав AISI 430 при отжиге затвердевает недостаточно сильно. Поэтому любое тепловое воздействие осуществляется только при предварительном прогревании до 800 гр. После этого заготовки из нержавейки закладываются в печь на полчаса, на протяжении этого времени температуру плавно доводят до отметки в 600 гр. Последующее охлаждение должно быть быстрым, если делать это медленно, то изделие станет ломким и хрупким.

Сталь марки AISI 430 хорошо сваривается всеми доступными способами. При этом если были правильно выполнены все послесварочные манипуляции, связанные с протравливанием, очищением и пассивацией, — можно свести к минимуму вероятность появления ржавчины участков в зоне сварки. Чаще всего технологи прибегают к КДС в среде инертных газов, в этом случае энерговклад в сварочный шов минимален.

Чтобы полностью обеспечить максимальную коррозионную устойчивость, после сварки необходимо нейтрализовать окалину при помощи травления или механической обработки щётками из нержавейки. Далее сварочный шов подвергают пассировке раствором холодной азотной кислоты. В завершении работ требуются тщательная промывка металла прохладной водой и просушивание в естественной среде.

По своим техническим характеристикам сплав AISI 430 очень похож на нержавейку марок AISI 439 и AISI 321, но наибольшее сходство он проявляет с металлом AISI 304. При этом разница в цене между ними очень велика — последний стоит намного дешевле. Разберемся в причинах на примере использования металла в банях.

• Сталь AISI 430 обладает большей жаростойкостью по сравнению с AISI 304. Но при этом этот материал и более хрупкий. Поэтому во влажных жарких помещениях его используют преимущественно в декоративных целях.

• К тому же AISI 430 отличается пониженной стойкостью к кислотным растворам в сравнении с нержавейкой AISI 304. При эксплуатации в условиях жесткой воды, постоянного выделения конденсата и сажи такой металл быстрее приходит в негодность. Рано или поздно дымоходы, выполненные из такого сплава, начинают разрушаться.

• AISI 304 имеет более высокий качественный состав. В нём содержится повышенная концентрация никеля — этот элемент придает любому металлу максимальную прочность и устойчивость к тепловым воздействиям. Однако и стоит он намного дороже, поэтому цена на сталь AISI 304 гораздо выше.