Нержавеющая сталь AISI 420 и AISI 430

AISI 420(20X13)

Мартенситная нержавеющая сталь, обладает высокой износостойкостью, пластичностью, устойчива квысоким температурам икоррозии. Посравнению сбазовой мартенситной маркой AISI 410(10X13), сталь AISI 420(20X13), обладая высоким содержанием углерода, имеет более высокую твердость иизносостойкость.

Область применения:

Применяется втехслучаях, когда необходимо сочетание высокой прочности ихорошей коррозионной стойкости. Аименно:

• режущий, мерительный инструмент, пружины, карбюраторные иглы, стоки поршневых компрессоров, детали внутренних устройств аппаратов идругие различные детали, работающие наизнос вслабоагрессивных средах до450°С;
• детали турбин икотлов;
• тепловые исепарационные экраны, фильтры.

Сталь AISI 420(20X13) может быть использована дляизготовления технологического оборудования, применяемого наразличных этапах пищевого производства(мойкаили гигиеническая обработка сырья, измельчение, разделение исортировка продукции, смешивание, тепловая обработка).

AISI 430(12X17)

Это наиболее широко применяемые ферритные хромистые стали. Имеют хорошие прочностные имеханические характеристики, чтообеспечивается высоким содержанием хрома инизким содержанием углерода; хорошо деформируются, используются впроцессах вытяжки иштамповки. Вотличие отаустенитных никельсодержащих сталей, низкоуглеродистые хромистые ферритные стали устойчивы кпроцессам коррозии вразличных серосодержащих средах. Поэтому изделия изстали AISI 430(12X17) могут быть использованы всистемах дляперекачивания газа, нефти ичистых нефтепродуктов. Конструкции изAISI 430(12X17) меньше изменяют размеры приколебаниях температур.

Область применения:

Благодаря низкому коэффициенту термического расширения, сталь оптимальна дляизделий, испытывающих перепады температур, авысокая теплопроводность определяет преимущества использования этой стали всистемах теплообмена. Обладая сравнительно низкой тепловой инерцией(удельной теплоемкостью), сталь AISI 430(12X17), применьших энергозатратах, быстрее прогревается иохлаждается, чтопозволяет избежать возможного перегрева впроцессе приготовления пищевых продуктов.

AISI 430– на сегодняшний день наиболее широко применяемая коррозионностойкая ферритная хромистая сталь общего применения (в соответствии со стандартом ASTM A240), в которой сочетаются:

• высокая прочность и высокие механические свойства;
• высокая коррозионная стойкость, в том числе атмосферная. Коррозионная стойкость обеспечивается высоким содержанием хрома и низким содержанием углерода в стали;
• великолепная обрабатываемость (как хорошая пластическая деформируемость, так и применимость к процессам штамповки, вытяжки, перфорации отверстий в ней и т.п.)

Химический состав

Состав %	C	Mn	P	S	Si	Cr
по ASTM A240	0.12 макс	1.0 макс.	0.045 макс.	0.03 макс.	1.0 макс.	16.0-18.0
Типично	менее 0.05	0.7	0.020	0.025	0.65	17

Краткая характеристика и области применения стали AISI 430

Общая коррозионная стойкость данной марки стали во многих средах применения сравнима со стойкостью отечественной аустенитной стали 12Х18Н10Т. Помимо этого, в отличие от никельсодержащих аустенитных сталей типа "18Cr-10Ni", ферритные низкоуглеродистые хромистые стали устойчивы так же и в различных серосодержащих средах. В результате, изделия из стали AISI 430, включая, например, проволочные сетки и т.п., могут быть использованы в системах для перекачивания нефти и газа, а также чистых нефтепродуктов, различных углеводородов. Также данная марка стали используется в технологических установках газо- и нефтепереработки. Безусловно, при использовании той или иной стали желательно проводить индивидуальные тесты на коррозионную стойкость, определяемую температурой, контактом с другими материалами, нагрузкой и степенью непосредственного контакта с технологическими средами, длительностью непрерывной работы, абразивным воздействием продуктов, агрессивным влиянием моющих и/или дезинфицирующих растворов, а также другими специфическими условиями.

В целом сталь марки AISI 430 позиционируют по химическому составу как непосредственный аналог отечественной марки стали 12Х17. Однако, из-за низкой концентрации углерода в стали обуславливается ненужность ее дополнительной стабилизации титаном, так как реальное содержание углерода на уровне 0,020-0,035% гарантирует отсутствие склонности стали к межкристаллитной коррозии при повышенных температурах (интенсивное карбидообразование в стали 430 начинается лишь при температуре свыше 1000 0С) и, помимо этого, обеспечивает отличную свариваемость. Поэтому, по своим эксплуатационным характеристикам данная сталь является улучшенным аналогом отечественной марки стали 08Х17Т, которая, в свою очередь, по ГОСТ 5632-72 "рекомендуется в качестве заменителя стали марок 12Х18Н10Т и 12Х18Н9Т". Кроме того, дополнительными преимуществами является тот факт, что в отличие от этих никельсодержащих аустенитных марок, сталь 430 нечувствительна к коррозионному межкристаллитному разрушению в температурном интервале 500-800 ?С, а также гораздо менее чувствительна к хлоридному растрескиванию под нагрузкой.

Благодаря низкому коэффициенту термического расширения, сталь оптимально подходит для изделий, испытывающих значительные перепады температур, а высокая теплопроводность определяет преимущества при использовании этой стали в системах теплообмена. Обладая достаточно низкой тепловой инерцией (удельной теплоемкостью), сталь марки 430 при меньших энергозатратах гораздо быстрее прогревается и охлаждается, что позволяет избежать возможного инерционного перегрева (например, сухарей, сушек, колбасных изделий и т.п.).

Ниже мы приводим некоторые сравнительные характеристики сталей марок AISI 430 и 12Х18Н10Т.

Марка стали	Удельная тепло-емкость (Дж/г •К) при 20 °С	Теплопроводность, (Вт/ м •К) при 20 °С	Коэффициент термического расширения (106 °С-1) усредн.	Сопротивление коррозионному хлоридному растрескиванию, МПа	Магнитные свойства
AISI 430	0,44	25	10	350	Да
12Х18Н10Т	0,52	15	17.5	140	Нет

Сталь AISI 430 широко применяется в следующих промышленных отраслях:

• гражданское машиностроение;
• дизайн и архитектура;
• пищевая промышленность;
• изготовление кухонных приборов, столов, сервировочного инструмента, сливов, моек, барабанов и поддонов для посудомоечных машин, частей стиральных машин, и т.п.;
• автомобилестроение (например, декоративные системы выхлопа и т.п.);
• изготовление различных видов внутренней и наружной фурнитуры;
• оборудование для теплообменников;
• и многие другие.

Использование экономнолегированных безникелевых нержавеющих сталей (т.е. аналогов марки стали 430) в пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности регламентировано стандартами, а так же другими нормативными документами.

Основной документ по нержавеющим сталям - ГОСТ 5632, также регламентирует использование хромистых ферритных сталей марок 12Х17 и 08Х17Т в качестве заменителей аустенитных хромоникелевых сталей 12Х18Н9Т и 12Х18Н10Т, в том числе и "для изготовления оборудования пищевой промышленности и предметов домашнего обихода кухонной утвари".

Сталь типа AISI 430 могет использоваться для изготовления деталей машин и аппаратов для винодельческой промышленности. Эти марки стали разрешено применять в непосредственном контакте с вином, суслом, коньячным спиртом, продуктами переработки отходов виноделия и прочее. Разрешено применять эти стали (08Х17Т) для изготовления оборудования, используемого в молочной и мясной промышленности при температуре 30-140 ?С и т.п. [Солнцев Ю.П. и др., Оборудование пищевых производств. Материаловедение: Учебник для вузов. - СПб.: Изд-во "Профессия", 2003. -526 с.]

Сталь марки AISI 430 используется для изготовления технологического оборудования, применяемого на разных этапах пищевого производства (мойка или гигиеническая обработка сырья, продуктов и оборудования, измельчение, разделение и сортировка продукции, смешивание, тепловая обработка, расфасовка и упаковка, транспортировка и т.д.).

Стали серии AISI 400 (в том числе и сталь 430) не только могут быть использованы в качестве заменителей никельсодержащих марок, но и, благодаря превосходству над последними по целому ряду свойств, зачастую оказываются незаменимыми при производстве оборудования пищевой промышленности.

Сталь AISI 430 соответствует санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (заключение Департамента государственного санитарно-эпидемиологического надзора РФ №введем, как получим.) и является весьма перспективной для применения в производстве оборудования для различных отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности: мясной, масложировой, хлебопекарной, спиртовой, пивобезалкогольной, ликеро-водочной, кондитерской, и многих других. Изделия из этой стали могут быть использованы на технологических этапах пищевого производства, таких как мойка или гигиеническая обработка сырья, продуктов и оборудования; измельчение, разделение и сортировка изготавливаемой продукции; смешивание, тепловая обработка, расфасовка, упаковка и транспортировка. Высокая коррозионная стойкость марки стали AISI 430, обусловлена меньшим содержанием углерода в сочетании с высоким содержанием хрома (16-18%).

Поскольку, в сравнении с аустенитными никельсодержащими марками сталей, хромистые стали обладают низким коэффициентом термического расширения (КТР) и повышенной теплопроводностью, что предопределяет их преимущественное использование и применение в таких теплообменных конструкциях как охладительные градильни и т.п. Низкий коэффициент термического расширения обеспечивает более надежное фиттинговое крепление и обеспечивает более быстрый теплообмен в системах охлаждения пищевых резервуаров (системы с охлаждением гликолем, водой, а так же другими охлаждающими средами). Сварные конструкции и трубопроводы из хромистых сталей существенно меньше изменяют размеры при колебаниях температуры, что предопределяет снижение разрушающих усталостных нагрузок при перепадах температуры и позволяет предотвратить возможные утечки из гидравлических соединений.

Сталь AISI 430 великолепно зарекомендовала себя как материал весьма устойчивый в газовых средах, образующихся при сжигании различных видов топлива. Эти среды могут содержать как продукты полного (двуокись углерода, водяной пар, азот и т.п.), так и неполного (оксид углерода, углеводороды, окислы азота, двуокись серы, сероводород и т.д.) сгорания. Так же сталь AISI 430 применяется для изготовления корпусов и труб систем нейтрализации, рециркуляции, улавливания и выхлопа отработавших газов.

Свойства при повышенных температурах

Сталь AISI 430 не упрочняется термообработкой и обладает хорошей стойкостью к образованию окалины вплоть до 850?С, сохраняя при этом свои полезные эксплуатационные механические свойства до высоких температур.Временное сопротивление при повышенных температурах:

Температура, °C	300	400	500	600
Предел прочности, МПа	450	430	250	145

Сталь марки AISI 430 классифицируется как жаростойкая при эксплуатации до температуры 850 °C. Реальные эксплуатационные температуры зависят от условий окружающей среды.

Сварка

Данная марка стали превосходно сваривается любыми известными способами. При условии, если предприняты послесварочные операции протравливания/очистки и пассивации, потеря коррозионных свойств в месте сварки (включая зону термического влияния) не будет иметь место.

Лучшим вариантом является использование дуговой сварки в инертных газах при соблюдении минимального энерговклада в свариваемый шов. Рекомендуется сварка "сверху" (т.е., когда свариваемая поверхность расположена ниже сварочного инструмента). В качестве присадочного материала используют аустенитную проволоку 309L, Cв-07Х25Н13, Св-08Х25Н13БТЮ и т.п. Также можно использовать электроды или присадочные проволоки на основе ферритной хромистой стали марки AISI 430.

Для того, чтобы гарантированно обеспечить адекватную коррозионную стойкость необходимо убрать окалину и цвета побежалости травлением либо механической обработкой щетками из нержавеющей стали и пропассивировать холодным 10-20% раствором азотной кислоты. Обязательна последующая тщательная промывка холодной водой и сушка.