Анализ влияния химического состава на формирование структуры и комплекса механических свойств нержавеющих сталей.

Содержание
Анализ влияния химического состава на формирование структуры и комплекса механических свойств нержавеющих сталей
Введение
1. Обоснование выбранного направления
1.1. Основные требования, предъявляемые к свойствам нержавеющей стали
1.1.1. Требования отечественных стандартов к составу и свойствам нержавеющих сталей
1.1.2. Сравнительный анализ требований отечественных и иностранных стандартов к составу и свойствам нержавеющих сталей
2. Аналитический обзор литературы
2.1. Исследование и анализ химического состава отечественных нержавеющих сталей. Влияние легирования на получаемые характеристики
2.2. Исследование и анализ химического состава иностранных нержавеющих сталей
Результаты исследования и их обсуждение
Выводы и рекомендации
Использованная литература
Приложение 1
Приложение 3

, Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов. М.: Высшая школа, 2000. - 638 с.
Г.М. Бородулин, Е.И. Мошкевич, Нержавеющая сталь, М.: Металлургия.- 1973.- 330 с.
Приложение 1
Маркировка нержавеющих сталей по DIN
1.4000 конструктивные элементы для водной и паровой сред, бытовые приборы, накладки и элементы внутренней отделки
1.4001 арматура, строительная фурнитура и облицовка внутренней отделки, столовые приборы: ложки, вилки, черенки ножей
1.4002 аппараты и детали для нефтяной промышленности, крекинговые установки, а также сварные детали гидроэлектростанций
1.4003 производство автобусов и контейнеров, сельхозтехника, подъёмно-транспортное оборудование, машино- и аппаратостроение
1.4005 конструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, гайки, болты и т.д.
1.4006 конструктивные элементы для водной и паровой сред со слабоагрессивными компонентами пищевой промышленности, ружейные стволы
1.4016 детали с высокими антикоррозионными требованиями и высокой способностью к глубокой вытяжке и полируемости, как столовые приборы, бамперы, колесные колпаки и т.д.
1.4021 конструктивные элементы повышенной прочности как оси, валы, детали насосов, поршневые штоки, иглы форсунок, судовые винты
1.4024 конструктивные элементы как валы, пальцы, штоки клапанов, поршневые штоки, а также турбинные лопатки и аналогичные детали
1.4028 пружины, поршневые штоки, винты
1.4031 пружины, поршневые штоки, винты
1.4034 закаливаемая сталь для режущего инструмента, листовых ножей, машинных ножей, бритвенных лезвий, шарикоподшипников, коньков
1.4037 Режущие изделия, шарики, быстроизнашивающиеся рейки
1.4057 конструктивные элементы высшей прочности для производства пищевых продуктов, мыла и уксусной кислоты
1.4104 онструктивные элементы для водной и паровой сред для автоматической обработки, такие как винты, шпиндели, оси, втулки и т.д.
1.4105 автоматные токарные изделия, явнополюсные якоря
1.4109 высокозакаливаемая сталь для режущего инструмента, как разделочные ножи, дисковые ножи вырубных машин и т.д.
1.4110 как и материал ? 1.4034, но с более высокой твёрдостью и высокой износостойкостью, например, хирургический инструмент и т.д.
1.4111 с наивысшей режущей твёрдостью, например, лезвия бритв и ножей, хирургический инструмент, а также подшипники качения
1.4112 износостойкие детали, сетки мясорубок, чаши и ножевые опоры весов, хирургический инструмент, подшипники качения
1.4113 детали для автомобилестроения с повышенной коррозионной стойкостью, колёсные колпаки, бамперы, оконные рамы, облицовка радиаторов
1.4116 эффективный режущий инструмент всех типов, а также хирургический инструмент с закаливаемыми частями
1.4117 Хирургические щипцы и ножницы, а также для частей, которые должны закаливаться лишь частично
1.4120 турбинные лопатки, шарики и сёдла клапанов в вентилях перегретого пара для температур до примерно 500°С
1.4122 валы, шпиндели, пальцы, поршни, клапаны, ножи роллов, детали арматуры для температур до примерно 600°С
1.4125 высокозакаливаемая износостойкая сталь, особенно подходит для мелких нержавеющих шарикоподшипников
1.4301 аппараты и оборудование пищевой промышленности (свариваемая, хорошо полируемая, легко подвергаемая глубокой вытяжке, износостойкая)
1.4303 химическая промышленнность, винты, гайки и детали холодного прессования
1.4305 вращающиеся детали для пищевой и молочной промышленности, фотохимической, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной, бумажной и текстильной промышленности
1.4306 оборудование и детали, подвергающиеся действию органических и плодовых кислот пищевой, нефтяной, мыловаренной промышленности и промышленности синтетического волокна
1.4310 пружины для температур до 300°C, ножи роллов а также высокопрочная жесть для автомобильной промышленности, пружин
1.4311 сосуды под давлением для химического аппаратостроения, молочной промышленности и пивоварении
1.4313 насосы, арматура, уплотнения, роторы турбин, элементы энергомашиностроения и реакторостроения
1.4318 пружинная сталь, стойкая к межкристаллитной коррозии в сварных соединениях, деформируемый высокопрочный материал
1.4335 очень хорошая стойкость к хлоридсодержащим средам и кислотам, высокие механические свойства
1.4361 устойчивость в горячих концентрированных азотной и серной кислотах
1.4362 высокопрочный материал для химического аппаратостроения
1.4401 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни
1.4404 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни
1.4406 детали и аппараты химической и целлюлозной промышленности, анилино-красочной, нефтяной, мыловаренной и текстильной промышленности, молочные хозяйства, пивоварни
1.4418 гребные валы, машиностроение, оси, детали насосов (высокая коррозионная стойкость к воде и кислородным кислотам)
1.4429 автоклавы и аппараты повышенной химической стойкости
1.4435 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна
1.4436 сварные элементы повышенной химической стойкости в целлюлозной, текстильной промышленности и производстве синтетического волокна
1.4438 аппаратостроение для целлюлозной и химической промышленности, резервуары для перевозки химикатов
1.4439 химическая промышленность, устойчива при повышенных концентрациях хлора и температурах
1.4460 элементы для высоких химических и механических нагрузок, например, судостроение, сварные роторы компрессоров для агрессивных газов
1.4462 химическая и нефтехимическая промышленность, высокая стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением в хлорсодержащих средах и к питтингу, сварные швы также стойки к
1.4465 повышенная устойчивость в сернокислых средах, также и при восстановительных условиях
1.4466 Производство карбамида
1.4505 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)
1.4506 детали для химической промышленности (высокая стойкость к фосфорной и серной кислотам)
1.4509 Системы выпуска отработанных газов, катализаторы, горелки, автомобилестроение, бытовые приборы
1.4510 сварные изделия для молочных хозяйств, пищевой и пивоваренной промышленности
1.4511 молочные хозяйства, пищевая и пивоваренная промышленность, красильни и мыловаренная промышленность, сварные детали для слабых кислот
1.4512 автомобильные глушители и детали автомобильных систем нейтрализации отработавших газов
1.4521 холодновысаженные детали, винты, гайки, горячевысаженные трубы, трубчатые нагреватели (низкая склонность к упрочнению)
1.4529 морская техника, теплообменники ≤ 400°C (для таких загрязнённых хлоридами сред, как серная и фосфорная кислота)
1.4532 высокая стойкость к кавитации и износу, например, приёмные камеры бумажной промышленности, защитные муфты валов
1.4535 лезвия ножей высокой твёрдости и химической стойкости, ножи мясорубок, иглы клапанов, шарикоподшипники
1.4539 особенно подходит для таких сильно агрессивных сред, как фосфорно-, серно- и солянокислые, высокая стойкость к питтингу и
1.4541 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода
1.4542 материал винтов и шпилек для арматуры, диски рабочих колёс и дисковые крышки компрессоров
1.4550 аппаратура и детали для пищевой промышленности, фотохимическая и кинопромышленность, а также предметы домашнего обихода
1.4558 очень высокая коррозионная стойкость в жидкостях до 500°C и к коррозионному растрескиванию под напряжением
1.4562 изделия для химической промышленности, коррозионная стойкость к серной кислоте средних концентраций, применение в кислородной среде
1.4563 теплообменники для хлорид- и фторидсодержащих серной и фосфорной кислот. Трубы в нефте- и газопереработке
1.4565 установки обессеривания топочных газов, аппаратостроение
1.4567 для холодной высадки винтов, хорошо обрабатывается резанием
1.4568 детали клапанов, элементы лёгких конструкций, автоклавы, пружины
1.4571 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины
1.4575 морские опреснительные установки, химическая и нефтяная промышленность, целлюлозная и бумажная промышленность
1.4577 изделия для химической и текстильной промышленности, производства целлюлозы, красилен, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины
1.4580 аппаратура и элементы для химической, фотохимической и анилино-красочной промышленности, производства синтетических смол и резины
1.4582 как и материал 1.4460 (рабочая температура до 300°C)
1.4583 сварные элементы и аппаратура фотохимической, анилино-красочной, резиновой и топливной промышленности
1.4586 элементы и аппаратура анилино-красочной и нефтяной промышленности, производства пластмасс.
Приложение 2
Таблица соответствия нержавеющих сталей разных производителей
Сталь жаропрочная Германия (DIN) США (AISI) Япония (JIS) СНГ (GOST) X10CrAl7     10Х17СЮ X10CrAl13 405   10Х13СЮ X10CrAl18 442     X10CrAl24 446     X12CrNiTi18-9 321 H   12Х18Н10Т X15CrNiSi20-12 309   20Х20Н14С2 X12CrNi25-21 310 S   20Х23Н18 X15CrNiSi25-20 314   20Х25Н20С2
Сталь коррозионностойкая Европа (EN) Германия (DIN) США (AISI) Япония (JIS) СНГ (GOST) 1.4003 X2CrNi12       1.4512 X2CrTi12 409 SUH 409   1.4000 X6Cr13 410S SUS 410 S 08Х13 1.4002 X6CrAl13 405 SUS 405   1.4006 X12CrN13 410 SUS 410 12Х13 1.4024 X15Cr13 (410) SUS 410 J1   1.4021 X20Cr13 (420) SUS 420 J1 20Х13 1.4028 X30Cr13 (420) SUS 420 J2 30Х13 1.4031 X39Cr13   SUS 420 J2 40Х13 1.4034 X46Cr13 (420)   40Х13 1.4016 X6Cr17 430 SUS 430 12Х17 1.4520 X2CrTi17       1.4510 X3CrTi17 439 SUS 430 LX 08Х17Т 1.4113 X6CrMo17-1 434 SUS 434   1.4509 X2CrTiNb18 441     1.4521 X2CrMoTi18-2 444 SUS 444   1.4589 X5CrNiMoTi15-2       1.4310 X10CrNi18-8 (301) SUS 301   1.4318 X2CrNiN18-7 301 LN SUS 301 LN   1.4301 X5CrNI18-10 304 SUS 304 08Х18Н10 1.4303 X4CrNi18-12 (305) SUS 305 12Х18Н12 1.4306 X2CrNi19-11 304 L SUS 304 L 03Х18Н11 1.4541 X6CrNiTi18-10 321 SUS 321 08Х18Н10Т 1.4550 X6CrNiNb18-10 347 SUS 347   1.4401 X5CrNiMo17-12-2 316 SUS 316   1.4404 X2CrNiMo17-12-2 316 L SUS 316 L   1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 316 Ti SUS 316 Ti 10Х17Н13М2Т 1.4561 X1CrNiMoTi18-13-2       1.4435 X2CrNiMo18-14-3 316 L SUS 316 L 03Х17Н14М2 1.4439 X2CrNiMoN17-13-5 S 31726 SUS 317   1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 N 08904     1.4565 X3CrNiMnMoNbN 23-17-5-3 S 34565     1.4462 X2CrNiMoN22-5-3 S 31803 SUS 329 J3L   Европа (EN) Германия (DIN) США (AISI) Япония (JIS) СНГ (GOST)
СНГ (ГОСТ) Евронормы (EN) Германия ( DIN) США (AISI) 03 Х17 Н13 М2 1.4404 X2 CrNiMo 17-12-2 316 L 03 Х17 Н14 М3 1.4435 X2 CrNiMo 18-4-3 - 03 Х18 Н11 1.4306 X2 CrNi 19-11 304 L 03 Х18 Н10 Т-У 1.4541-MOD - - 06 ХН28 МДТ 1.4503 X3 NiCrCuMoTi 27-23 - 06 Х18 Н11 1.4303 X4 CrNi 18-11 305 L 08 Х12 Т1 1.4512 X6 CrTi 12 409 08 Х13 1.4000 Х6 Cr 13 410S 08 Х17 Н13 М2 1.4436 X5CrNiMo 17-13-3 316 08 Х17 Н13 М2 Т 1.4571 Х6 CrNiMoTi 17-12-2 316Ti 08 Х17 Т 1.4510 Х6 СrTi 17 430Ti 08 Х18 Н10 1.4301 X5 CrNi 18-10 304 08 Х18 Н12 Т 1.4541 Х6 CrNiTi 18-10 321 10 Х23 Н18 1.4842 X12 CrNi 25-20 310S 10X13 1.4006 X10 Cr13 410 12 Х18 Н10 Т 1.4878 X12 CrNiTi 18-9 - 12 Х18 Н9 - - 302 15 Х5 М 1.7362 Х12 СrMo 5 501 15 Х25 Т 1.4746 Х8 CrTi 25 - 20X13 1.4021 Х20 Cr 13 420 20 Х17 Н2 1.4057 X20 CrNi 17-2 431 20 Х23 Н13 1.4833 X7 CrNi 23-14 309 20 Х23 Н18 1.4843 X16 CrNi 25-20 310 20 Х25 Н20 С2 1.4841 X56 CrNiSi 25-20 314 03 Х18 АН11 1.4311 X2 CrNiN 18-10 304LN 03 Х19 Н13 М3 1.4438 X2 18-5-4 317L 03 Х23 Н6 1.4362 X2 CrNiN 23-4 - 02 Х18 М2 БТ 1.4521 X2 CrMoTi 18-2 444 02 Х28 Н30 МДБ 1.4563 X1 NiCrMoCu 31-27-4 - 03 Х17 Н13 АМ3 1.4429 X2 CrNiMoN 17-13-3 316LN 03 Х22 Н5 АМ2 1.4462 X2 CrNiMoN 22-5-3 - 03 Х24 Н13 Г2 С 1.4332 Х2 CrNi 24-12 309L 08 Х16 Н13 М2 Б 1.4580 X1 CrNiMoNb 17-12-2 316 Сd 08 Х18 Н12 Б 1.4550 X6 CrNiNb 18-10 347 08 Х18 Н14 М2 Б 1.4583 Х10 CrNiMoNb Х10 CrNiMoNb 18-12 318 08X19AH9 - - 304N 08X19H13M3 1.4449 X5 CrNiMo 17-13 317 08X20H11 1.4331 X2 CrNi 21-10 308 08X20H20TЮ 1.4847 X8 СrNiAlTi 20-20 334 08X25H4M2 1.4460 X3 CrnImOn 27-5-2 329 08X23H13 - - 309S 09X17H7 Ю 1.4568 X7 CrNiAl 17-7 631 1X16H13M2 Б 1.4580 Х6 CrNiMoNb 17-12-2 316Cd 10X13 СЮ 1.4724 Х10 CrAlSi 13 405 12X15 1.4001 X7 Cr 14 429 12X17 1.4016 X6 Cr17 430 12X17M 1.4113 X6 CrMo 17-1 434 12X17MБ 1.4522 Х2 СrMoNb 436 12X18H12 1.3955 GX12 CrNi 18-11 305 12X17 Г9 АН4 1.4373 Х12 CrMnNiN 18-9-5 202 15X9M 1.7386 X12 CrMo 9-1 504 15X12 - - 403 15X13H2 - - 414 15X17H7 1.4310 X12 CrNi 17-7 301
Приложение 3
Химический состав и механические свойства сталей по AISI и их аналогов по DIN, BS(i), JIS.
Классификация сталей Страна Химический состав Механические свойства США Германия Великобритания Япония C макс. Si макс. Mn макс. P макс. S макс. Ni Cr Mo Условный предел текучести Напряжение на разрыв Удлинение на разрыв % Твердость(макс) AISI DIN
W-Nr DIN кр. наименов. BS(i) JIS HВ HRB HV кгс/мм2 Н/мм2 кгс/мм2 Н/мм2
Аустенитные
  301 1.4310 X12Cr Ni177 301S21 Sus 301 0.15 1.00 2.00 0.045 0.030 6.00-8.00 16.00-18.00 - 21 206 53 520 40 187 90 200 304 1.4301 XDCr Ni 189 304S16 Sus 304 0.08 1.00 2.00 0.045 0.030 8.00-10.50 18.00-20.00 - 21 206 53 520 40 187 90 200 304L 1.4306 X3Cr Ni89 304S12 Sus 304L 0.03 1.00 2.00 0.045 0.030 9.00-13.00 18.00-20.00 - 18 177 49 481 40 187 90 200 305 1.4303 X5Cr Ni1911 305S19 Sus 305 0.12 1.00 2.00 0.045 0.030 10.50-13.00 17.00-19.00 - 18 177 49 481 40 187 90 200 310S 1.4341 X15Cr Ni Si 2520 310S24 Sus 310S 0.08 1.50 2.00 0.045 0.030 19.00-22.00 24.00-26.00 - 21 206 53 520 40 187 90 200 316 1.4401 X15Cr Ni Mo 1810 306S16 Sus 316 0.08 1.00 2.00 0.045 0.030 10.00-14.00 16.00-18.00 2.00-3.00 21 206 53 520 40 187 90 200 316L 1.4435 X15Cr Ni Mo 1812 306S12 Sus 316L 0.03 1.00 2.00 0.045 0.030 12.00-15.00 16.00-18.00 2.00-3.00 18 177 49 481 40 187 90 200 Ферритные 430 1.4016 X8Cr 17 430S17 Sus 430 0.12 0.75 1.00 0.040 0.030 0.60 16.00-18.00 - 21 206 46 451 22 183 88 200 434 1.4113 - - Sus 434 0.12 1.00 1.00 0.040 0.030 0.60 16.00-18.00 0.75-1.25 21 206 46 451 22 183 88 200 Мартенситные 410 1.4006 X10Cr 13 410S21 Sus 410 0.15 1.00 1.00 0.040 0.030 0.60 11.50-13.50 - 21 206 45 441 20 200 93 210 420 1.4021 X20Cr 13 420S29 Sus 420J1 0.16-0.25 1.00 1.00 0.040 0.030 0.60 12.00-14.00 - 23 226 53 520 18 223 97 234 420 1.4034 X40Cr 13 420S45 Sus 420J2 0.26-0.40 1.00 1.00 0.040 0.030 0.60 12.00-14.00 - 23 226 55 539 18 235 99 247
Таблица взаимного соответствия нержавеющих ферритных и мартенситных сталей по стандартам разных стран
DIN, BS, EN, AFNOR, UNI, UNE, SS, AISI/SAE (ANSI/ASTM), GB.
Япония / Japan Германия / Germany Великобритания / U. K. Франция / France Италия / Italy Испания / Spain Швеция / Sweden США / USA Китай / China JIS W.-nr. DIN BS EN AFNOR UNI UNE SS AISI/SAE GB SUS403 1.4000 X7Cr13 403S17 – Z6C13 X6Cr13 F.3110 2301 403 0Cr131Cr12 – 1.4001 X7Cr14 – – – – F.8401 – – – SUS416 1.4005 X12CrS13 416S21 – Z11CF13 X12CrS13 F.3411 2380 416 – SUS410 1.4006 X10Cr13 410S21 56A Z10C14 X12Cr13 F.3401 2302 410 1Cr13 SUS430 1.4016 X8Cr17 430S15 60 Z8C17 X8Cr17 F.3113 2320 430 1Cr17 SCS2 1.4027 G-X20Cr14 420C29 56B Z20C13M – – – – – SUS420J2 1.4034 X46Cr13 420S45 56D Z40CMZ38C13M X40Cr14 F.3405 2304 – 4Cr13 – 1.4003 – 405S17 – Z8CA12 X6CrAl13 – – 405 – – 1.4021 – 420S37 – Z8CA12 X20Cr13 – 2303 420 – SUS431 1.4057 X22CrNi17 431S29 57 Z15CNi6.02 X16CrNi16 F.3427 2321 431 1Cr17Ni2 SUS430F 1.4104 X12CrMoS17 – – Z10CF17 X10CrS17 F.3117 2383 430F Y1Cr17 SUS434 1.4113 X6CrMo17 434S17 – Z8CD17.01 X8CrMo17 – 2325 434 1Cr17Mo SCS5 1.4313 X5CrNi134 425C11 – Z4CND13.4M (G)X6CrNi304 – 2385 CA6-NM – SUS405 1.4724 X10CrA113 403S17 – Z10C13 X10CrA112 F.311 – 405 0Cr13Al SUS430 1.4742 X10CrA118 430S15 60 Z10CAS18 X8Cr17 F.3113 – 430 Cr17 SUH4 1.4747 X80CrNiSi20 443S65 59 Z80CSN20.02 X80CrSiNi20 F.320B – HNV6 – SUH446 1.4762 X10CrA124 – – Z10CAS24 X16Cr26 – 2322 446 2Cr25N SUH35 1.4871 X53CrMnNiN219 349S54 – Z52CMN21.09 X53CrMnNiN219 – – EV8 5Cr2Mn9Ni4N – 1.4521 X1CrMoTi182 – – – – – 2326 S44400 – – 1.4922 X20CrMoV12-1 – – – X20CrMoNi1201 – 2317 – – – 1.4542 – – – Z7CNU17-04 – – – 630 – 
5