12.10.2020
Нержавеющие стали для производства крепежа. Виды и свойства.
В последнее время, все большее распространение на рынке получают крепежные изделия, изготовленные из нержавеющей стали. Обладая, таким важным преимуществом, как стойкость к коррозии, крепеж из нержавейки постепенно становится все более популярным, как среди крупных производственных предприятий, так и среди частных лиц, использующих его для своих нужд.
ООО ПК «Железный век» поставляет нержавеющую сталь для производства крепежных изделий уже в течение многих лет. В данной статье мы дадим общую информацию о видах и свойствах нержавеющих сталей, используемых для производства крепежа.
Итак, что собственно такое «нержавеющая сталь»? Нержавеющая сталь –это легированная сталь (то есть, такая сталь, которая содержит, помимо углерода, другие элементы, улучшающие ее свойства), которая обладает коррозионной стойкостью в атмосфере и агрессивных средах. Элементом, который обеспечивает коррозионную стойкость стали, является хром (Cr). Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 10%.
Помимо хрома, в состав нержавеющей стали могут входить и другие легирующие элементы, такие как молибден (Mo), никель (Ni), Титан (Ti), фосфор (P), сера (S) и другие.
«Рецепт» нержавеющей стали был открыт в Великобритании в 1913 году. Однако, активная выплавка нержавеющей стали началась со второй половины 20 века. При этом мировыми центрами по разработке и выплавке нержавеющих сталей стали металлургические отрасли Германии, США и СССР. Каждая из этих стран разработала собственную классификацию и стандарты нержавеющих сталей:
AISI (American Iron and Steel Institute) в США
DIN (Deutsche Industrie Norm) в Германии
ГОСТ – в СССР
Помимо, перечисленных выше, в настоящее время действует еще европейский стандарт EN
Несмотря, на существующие различие во всех этих стандартах, наиболее распространенные нержавеющие стали, очевидно, имеют аналоги во всех существующих классификациях.
Таблица соответствия основных марок нержавеющей стали по разным стандартам и содержание легирующих добавок
|
Сталь |
DIN |
AISI |
ГОСТ |
Cr (хром) |
C (углерод) |
Mn (марганец) |
Ni (никель) |
Mo (молибден) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
C1 |
1.4021 |
420 |
20Х13 |
12-14 |
0,20 |
1,5 |
||
|
F1 |
1.4016 |
430 |
12Х17 |
16-18 |
0,08 |
1,0 |
||
|
А1 |
1.4305 |
303 |
12Х18Н10Е |
16-19 |
0,12 |
6,5 |
5-10 |
0,7 |
|
A2 |
1.4301 |
304 |
12Х18Н10 |
18-19 |
0,07 |
|||
|
1.4948 |
304H |
08Х18Н10 |
18-20 |
0,08 |
2,0 |
8-10,5 |
||
|
1.4306 |
304L |
03Х18Н11 |
18-20 |
0,03 |
2,0 |
10-12 |
||
|
А3 |
1.4541 |
321 |
08Х18Н10Т |
17-19 |
0,08 |
2,0 |
9-12 |
|
|
1.4401 |
316 |
03Х17Н14М2 |
16-18 |
0,08 |
2,0 |
10-14 |
2-2,5 |
|
|
А4 |
1.4435 |
316S |
03Х17Н14М3 |
16-18 |
0,08 |
2,0 |
12-14 |
2,5-3 |
|
1.4404 |
316L |
03Х17Н14М3 |
17-19 |
0,03 |
2,0 |
10-14 |
2-3 |
|
|
А5 |
1.4571 |
316Ti |
08Х17Н13М2Т |
16-18 |
0,08 |
2,0 |
11-12,5 |
2-3 |
Все нержавеющие стали можно разделить на 3 основные группы:
Мартенситные нержавеющие стали (C1). Твердая, магнитная сталь, содержащая относительно небольшое, до 14% хрома. Данные стали упрочняются закалкой и отпуском, как и обычные углеродистые стали. Данные стали используются преимущественно для изготовления столовых приборов, режущих инструментов, в общем машиностроении. Ввиду небольшого содержания хрома, данные стали наиболее подвержены коррозии. Практически не применяются для производства крепежных изделий.
Ферритные нержавеющие стали (F1). Данные стали намного мягче, по сравнению с мартенситными, в связи с меньшим содержанием углерода. Также обладают магнитными свойствами и также не нашли широкого применения для изготовления крепежа.
Аустенитные нержавеющие стали (А1, А2, А3, А4, А5). Данная группа нержавеющей стали получила наибольшее распространение в промышленности, в том числе и для производства крепежной техники. Данные стали содержат 16-20% хрома и 5-14% никеля, который обеспечивает значительную коррозионную стойкость данных сталей. Данные стали являются немагнитными, либо слабомагнитными, хорошо поддаются обработке давлением, сварке и тепловой обработке.
Аустенитные нержавеющие стали маркируются буквой А, данная маркировка была разработана в Германии и именно для упрощенный маркировки крепежных изделий.
Выделяют 5 основных подгрупп аустенитной нержавеющей стали, обозначаемых, соответственно: А1, А2, А3, А4 и А5.
Рассмотрим их свойства более подробно:
Нержавеющая сталь А1
Стали данный подгруппы (А1) характеризуется высоким содержанием серы, что делает их наиболее подверженными коррозии. При этом стали А1 обладают достаточно высокой твердостью и износостойкостью. Нержавеющие стали А1 используются при изготовление пружинных шайб, штифтов, шплинтов и деталей подвижных соединений.
Нержавеющая сталь А2
Самая распространенная марка нержавеющей стали для изготовления крепежных изделий. Бытовое название - «пищевая нержавеющая сталь». Данная сталь является нетоксичной, с высокой устойчивостью к коррозии в атмосфере или чистой воды. Изначально сталь А2 является немагнитной однако слабые магнитные свойства могут проявиться после холодной механической обработки данной стали – объемной штамповке или высадке. (При производстве крепежные изделий, таких как болты, винты, гайки и шайбы применяется штамповка). Поэтому, довольно распространенный бытовой метод определения нержавеющей стали с помощью магнита, зачастую, дает неверный результат – нержавеющая сталь может обладать слабомагнитными свойствами.
В немецкой классификации DIN, исходя из таблицы, такая сталь А2 может соответствовать одной из трёх нержавеющих сталей:
·DIN 1.4301(американский аналогAISI 304, советский ближайший аналог12Х18Н10),
·DIN 1.4948 (американский аналог AISI 304Н, советский ближайший аналог08Х18Н10),
· DIN 1.4306(американский аналогAISI 304L, советский ближайший аналог03Х18Н11).
Крепежные изделия из стали А2 не рекомендуется использовать в кислотах и хлорсодержащих жидкостях (в бассейнах, морской и соленой воде) – в этом случае их коррозионная стойкость оказывается недостаточной.
Нержавеющая сталь А3
Нержавеющая сталь подгруппы А3 имеет схожие свойства со сталями A2, но при этом дополнительно легированы титаном, ниобием или танталом. Это повышает коррозионную стойкость сталей при высоких температурах и придаёт пружинные свойства.
Используются при изготовлении деталей с высокой жёсткостью и пружинными свойствами (шайбы, кольца и др.)
Нержавеющая сталь А4
Вторая по распространенности подгруппа нержавеющих сталей для крепежа – подгруппа A4. Бытовое название - «кислотостойкая нержавеющая сталь» Стали А4 по своим свойствам тоже схожи со сталями A2, но дополнительно легированы добавлением 2-3% Молибдена. Молибден придаёт сталям А4 в значительной степени более высокую коррозионную стойкость в агрессивных средах и в кислотах.
Крепеж и такелажные изделия из сталей A4 хорошо сопротивляются воздействию хлорсодержащих сред и солёной воды, и поэтому рекомендуются для использования в судостроении.
Крепёж из сталей А4 сохраняет работоспособность вплоть до температур - 60˚C.
В немецкой классификации DIN, исходя из таблицы, такая сталь А4 может соответствовать одной из трёх нержавеющих сталей:
· DIN 1.4401(американский аналогAISI 316, советский ближайший аналог03Х17Н14М2)
· DIN 1.4404 (американский аналогAISI 316L, советский ближайший аналог 03Х17Н14М3)
· DIN 1.4435(американский аналогAISI 316S, советский ближайший аналог 03Х17Н14М3)
Так как подгруппа А4 обладает повышенной коррозионной стойкостью не только в атмосфере или воде, но и в агрессивных средах - поэтому народное название стали А4 "кислотостойкая" или ещё называют "молибденка" из-за содержания Молибдена в составе стали.
Нержавеющие стали подгруппы А4 практически не обладают магнитными свойствами.
Подгруппа А5
Сталь подгруппы А5 имеет свойства сходные одновременно со сталями A4 и со сталями А3, так как тоже дополнительно легирована титаном, ниобием или танталом, но с другим процентным содержанием легирующих добавок. Эти особенности придают стали А5 повышенную сопротивляемость высоким температурам.
Сталь А5 также, как А3, имеет пружинные свойства и применяется для изготовления различного крепежа с высокой жёсткостью и пружинными свойствами. При этом работоспособность крепежа из стали А5 сохраняется при высоких температурах и в агрессивной среде.
Применяемость нержавеющих сталей для изготовления крепежных изделий
Приведём краткую таблицу наиболее распространённых видов крепежа и соответствующих этим видам нержавеющих сталей:
|
Наименование крепежа |
Нержавеющая сталь |
|---|---|
|
Стержень резьбовой DIN 976 |
A2/A4 |
|
Болт метрический DIN 931 |
A2/A4 |
|
Гайка шестигранная DIN 934 |
A2/A4 |
|
Гайка самоконтрящаяся DIN 985 |
A2/A4 |
|
Шайба плоская DIN 125 |
A2/A4/A5 |
|
Шайба плоская увеличенная DIN 9021 |
A2/A4/A5 |
|
Шайба пружинная DIN 127 |
A1/A4/A5 |
|
Хомут затяжной |
A2/A4 |
|
Цепь длиннозвенная |
A4 |
|
Цепь короткозвенная |
A4 |
|
Трос стальнойDIN 3055 |
A4 |
|
Талреп |
A4 |
|
Коуш |
A4 |
|
Зажи для троса DIN 741 |
A4 |
|
Карабин пожарный |
A4 |