Содержание
- Коррозионное растрескивание (SCC — Stress Corrosion Cracking)
- SCC – это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:
- Преимущества заказа в Richflow
- Наши клиенты
- Химический состав стали 440 марки
- Классификация стали по структуре
- Назначение легирующих компонентов
- Достоинства и недостатки стали 440С
- Условия термообработки
- Для каких ножей подходит
Услуги |
Каждые 2-3 года проводятся посвященные дуплексным сталям конференции, на которых презентуются десятки глубоких технических статей. Идет активное продвижение этого типа сталей на рынке. Постоянно появляются новые марки этих сталей. Но несмотря на весь этот интерес доля дуплексных сталей на мировом рынке составляет, по самым оптимистичным оценкам, от 1 до 3%. Цель этой статьи – простыми словами объяснить особенности этого типа стали. Будут описаны как преимущества, так и недостатки изделий из дуплексной нержавеющей стали. 1) Высокую прочность – диапазон условного предела текучести 0,2% для современных дуплексных марок сталей составляет 400-450 МПа. Это позволяет уменьшать сечение элементов, а следовательно и их массу. Это преимущество особенно важно в следующих областях:
2) Хорошая свариваемость больших толщин – не настолько простая, как у аустенитных, но намного лучше, чем у ферритных. 3) Хорошая ударная вязкость – намного лучше, чем у ферритных сталей, особенно при низких температурах: обычно до минус 50 градусов Цельсия, в некоторых случаях – до минус 80 градусов Цельсия. 4) Сопротивление коррозионному растрескиванию (SCC) – традиционные аустенитные стали особенно расположены к данному типу коррозии. Это достоинство особенно важно при изготовлении таких конструкций, как:
За счет чего достигается равновесие аустенита/феррита Чтобы понять, как получается дуплексная сталь, можно сначала сравнить состав двух хорошо известных сталей: аустенитной – AISI 304 (аналоги DIN 1.4301 и 08Х18Н10) и ферритной – AISI 430 (аналоги DIN 1.4016 и 12Х17).
Коррозионное растрескивание (SCC — Stress Corrosion Cracking)SCC – это один из видов коррозии, возникающий при наличии определенного набора внешних факторов:
Привлекательное сочетание высокой прочности, широкий диапазон значений коррозионной стойкости, средняя свариваемость, по идее, должны нести в себе большой потенциал для увеличения доли дуплексных нержавеющих сталей на рынке. Однако необходимо понимать, какие у дуплексных нержавеющих сталей недостатки и почему они, судя по всему, будут оставаться в статусе «нишевых игроков». Такое преимущество как высокая прочность мгновенно превращается в недостаток, как только дело доходит до технологичности обработки материала давлением и механической обработки. Высокая прочность также означает более низкую, чем у аустенитных сталей, способность к пластической деформации. Поэтому дуплексные стали практически непригодны для производства изделий, в которых требуется высокая пластичность. И даже когда способность к пластической деформации на приемлемом уровне, все равно для придания необходимой формы материалу, как например при гибке труб, требуется большее усилие. В отношении плохой обрабатываемости резанием есть одно исключение из правил: марка LDX 2101 (EN 1.4162) производитель Outokumpu. Процесс выплавки дуплексных нержавеющих сталей намного более сложен, чем аустенитных и ферритных сталей. При нарушении технологии производства, в частности термообработки, помимо аустенита и феррита в дуплексных сталях может образовываться целый ряд нежелательных фаз. Две наиболее значимые фазы изображены на приведенной ниже диаграмме. Для увеличения нажмите на изображение.
С другой стороны есть ограничение по минимальной температуре эксплуатации дуплексных сталей, для которых она выше, чем у аустенитных. В отличие от аустенитных сталей, у дуплексных при испытаниях на удар имеет место хрупко-вязкий переход. Стандартная температура испытаний сталей, использующихся в конструкциях для шельфовой добычи нефти и газа, составляет минус 46º С. Обычно дуплексные стали не используются при температурах ниже минус 80 градусов Цельсия. Краткий обзор свойств дуплексных сталей
Материал взят с сайта Британской Ассоциации Нержавеющей Стали www.bssa.org.uk |
Химический состав стали Х12МФ для ножей, плюсы и минусы марки
Возврат к списку
Преимущества заказа в Richflow
Наши клиенты
На рынке металлопроката России давно представлены стали и сплавы, изготовленные по зарубежным стандартам: европейским, японским и американским. Среди них можно отметить серию AISI 400, соответствующую стандарту Американского института стали и сплавов. Признание и положительные отзывы специалистов получила сталь 440 этой серии, обладающая высокими показателями прочности, износостойкости, долговечности и закаливаемости и широко применяемая благодаря этим свойствам при изготовлении ножей и клинков.
Содержание
Химический состав стали 440 марки
Из представленной таблицы видно, что основным легирующим элементом сплава является хром, поэтому по химическому составу сталь 440 относится к классу хромистых.
| C | Cr | Mo | Fe | Mn | P | S | Si |
| 0,75-1,2 | 16,0-18,0 | 0,75 | Осн. | 1,0 | ≤0,04 | ≤0,03 | 1,0 |
Содержание других легирующих веществ – молибдена, марганца и кремния – не превышает 1% для каждого из элементов. Стандартом установлено и предельное количество фосфора и серы, являющихся для сталей вредными примесями.
По содержанию углерода сталь 440 классифицируется на 3 марки:
- 440А – низкоуглеродистая (0,65-0,75%);
- 440В – среднеуглеродистая (0,75-0,95%);
- 440С – высокоуглеродистая (0,95-1,20%).
Углерод
Процентный диапазон содержания этого элемента в составе стали достаточно узок. На практике влияние на эластичность материала оказывает изменение количества углерода на сотые доли процента. Прочность и твердость стали с увеличением концентрации элемента возрастают, при этом снижаются пластичность и обрабатываемость материала. Оптимальным значением содержания углерода является 1%, как у стали 440C.
Марганец
В процессе выплавки стали марганец обеспечивает защиту от окисления и предотвращает образование сульфидов, что улучшает условия закалки.
Содержание этого элемента в количестве 1% в сталях серии 400 гарантирует высокую стойкость к ударным и скручивающим нагрузкам.
Хром
Содержание хрома в нержавеющих сплавах составляет 12-28%. Элемент обеспечивает антикоррозионные свойства стали, а образующиеся при взаимодействии с углеродом карбиды увеличивают прокаливаемость и износостойкость. Для марки 440 его содержание – 16-18%.
Молибден и кремний
Как и хром, молибден влияет на коррозионную стойкость нержавеющих сплавов. Для различных типов и марок его содержание не превышает 6%. В стали 440 этот показатель составляет 1%, что гарантирует высокую прочность, износостойкость, прокаливаемость и предотвращает образование горячих трещин.
Кремний выполняет такую же роль в составе сталей, как и марганец: повышение стабильности сплава, обеспечение стойкости к трещинообразованию. Предельное содержание элемента в стали 440 – 1%.
Примеси фосфора и серы
В металлургии эти элементы считаются вредными техническими примесями. Повышенное содержание серы и фосфора негативно влияет на механические и антикоррозионные свойства сплавов, увеличивает их хрупкость. Предельное количество таких примесей в составе стали 440 – не более 0,03% и 0,04%.
Классификация стали по структуре
Кроме химического состава, на технологические качества сплавов влияет их микроструктура, формируемая при медленном отжиге. Стали серии 400 относятся к мартенситному классу с игольчатой формой зерен. Такая кристаллическая структура определяет более высокую прочность и твердость по сравнению с другими типами.
Прочностные характеристики
В металлообработке используются такие прочностные характеристики сталей и сплавов, как предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и твердость по шкале Бринелля или Роквелла. Значения показателей для входящих в серию 440 марок приведены в таблице.
| Показатель | 440A | 440В | 440С |
| Предел прочности, МПа | 740 | 750 | 760 |
| Предел текучести, МПа | 420 | 430 | 460 |
| Твердость по Роквеллу, HRC | 56 | 58 | 60 |
| Относительное удлинение, % | 20 | 18 | 13 |
Приведенные данные показывают, что прочностные показатели лучше у сталей с более высоким содержанием углерода. Для каждой из марок их можно повысить с помощью термообработки, но в этом случае может увеличиться хрупкость материала.
Свариваемость
Стали серии 440 относятся к трудносвариваемым, они неприменимы для изготовления сварных узлов и строительных конструкций. При необходимости сплавление деталей из них выполняют по специальной технологии. В ней должны содержаться указания по режимам воздействия на вещества, предварительного и сопутствующего подогрева, охлаждения и термообработки, по используемым сварочным и присадочным материалам.
Аналоги
По своим механическим и технологическим качествам стали серии 440 не являются исключительными. Высокохромистые сплавы с аналогичными характеристиками изготавливаются по европейским, японским и российским стандартам.
Европейским аналогом является сталь марки 1.4125, японскими – вариант SUS440C по стандарту JIS или марки AUS-8 и AUS-10. Такими же характеристиками обладает российская шарикоподшипниковая коррозионно-стойкая высокопрочная сталь мартенситного класса 95Х18.
Назначение легирующих компонентов
Термин «легирование» означает «связывание» и «соединение». Введение в расплавы легирующих элементов приводит к их растворению в составе железа и образованию карбидов, интерметаллических соединений или несвязанных включений. Правильный выбор компонентов и их количества дает возможность изменять структуру и получать сплав различных свойств и характеристик.
Для коррозионно-стойких сталей, в т.ч. AISI 440, основным легирующим элементом является хром. В структуре железа он образует твердый раствор или карбиды. При введении в расплав более 12,5% этого металла на поверхности остывающего материала образуется прочная защитная оксидная пленка Cr2O3.
Аналогично взаимодействует с расплавом стали 440 молибден. Кроме этого, он способен образовывать в железе мелкозернистую структуру, обеспечивающую сплаву высокую прочность и твердость.
Функцией марганца и кремния в качестве легирующих элементов является раскисление стали – связывание растворенного кислорода за счет образования окислов, что оказывает влияние на повышение прочностных качеств, пластичности и прокаливаемости стали.
Достоинства и недостатки стали 440С
Любая сталь обладает набором характеристик, которые в зависимости от области назначения и применения могут по отдельности или в совокупности иметь плюсы и минусы для потребителя.
Сталь 440C выделяется высокими эксплуатационными качествами при изготовлении режущих инструментов, в т.ч. ножей и клинков, а также подшипников, специального и медицинского оборудования.
Достоинства стали 440C:
- прочность материала при воздействии различных по характеру и направлению нагрузок;
- высокая твердость, обеспечивающая сопротивление ударным нагрузкам;
- износоустойчивость, в т.ч. острых и заточенных кромок;
- коррозионная устойчивость при использовании в различных средах и условиях;
- доступность стали на рынке как в виде металлопроката, так и в виде готовых изделий в широком ассортименте.
Недостатки стали 440С считаются условными, связанными с возможностью найти на современном рынке предложений более достойный вариант:
- не самые высокие показатели износостойкости для режущего инструмента, которые достигаются при легировании ванадием и титаном;
- средние показатели коррозионной стойкости к химически агрессивным средам;
- необходимость тщательного ухода за режущим инструментом из стали 440 (такое требование можно распространить на любой вид специального или домашнего инвентаря).
Условия термообработки
В зависимости от назначения для изделий из сталей серии AISI 440 могут применяться различные виды термической обработки:
- Перед проведением механического воздействия для снижения твердости проводится отжиг при температуре +871…+899°С и с временем выдержки до 6 часов.
- Горячая ковка выполняется при температуре +1093…+1160°С и для достижения максимальной твердости может завершаться закалкой, которая включает в себя нагрев до +1010…+1038°С с быстрым охлаждением заготовки в воде или масле.
- Режим окончательного отпуска для получения равномерной структуры зависит от необходимой твердости. Диапазон температур для этого вида термообработки составляет +100…+500°С; после выдержки должно быть обеспечено медленное остывание изделия.
Для каких ножей подходит
Сталь этой серии специалисты и любители работы с металлом называют ножевой, т. к. она подходит для данных изделий и по технологическим свойствам, и по стоимости. Лучше других соответствуют своему назначению ножи из стали 440С.
Сталь 440: характеристики, плюсы и минусы марки для ножейОни изготавливаются разной формы и с отделкой – складные, с любым типом спуска и материалом ручки. Ими пользуются туристы, охотники, дайверы, строители, геологи и др. Из стали 440С производят специальные виды стоматологических и хирургических ножей. Наиболее широк выбор изделий для домохозяек и профессиональных поваров – от самодельного ножа для чистки картошки до фирменного японского набора Misono.
