Мартенситні нержавіючі сталі в Україні.
Марки мартенситних нержавіючих сталей та ціни.
Мартенситні нержавіючі сталі – це група корозійностійких сталей з унікальним поєднанням міцності, твердості та зносостійкості. Основним легуючим елементом є хром (11-18%), а вміст вуглецю варіюється від 0.1 до 1.2%.
Властивості | Діапазон значень | Особливості |
---|---|---|
Твердість | 30-64 HRC | Залежить від вмісту вуглецю та термообробки |
Межа міцності | 600-2200 МПа | Визначається маркою сталі та режимом термообробки |
Корозійна стійкість | Середня - висока | Залежить від вмісту хрому та структурного стану |
Сталь 20Х13 (AISI 420A, EN 1.4021, DIN X20Cr13)
Хімічний склад |
- C: 0.16-0.25% - Cr: 12-14% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після термообробки: - σв: 650-850 МПа - σт: 450-650 МПа - δ: 12-15% - ψ: 40-50% - HRC: 30-35 - KCU: 50-70 Дж/см² |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1000-1050°C - Витримка 30-60 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 650-700°C - Витримка 2-3 години |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: добра - Прісна вода: добра - Слабкі розчини: задовільна - Максимальна температура: 450°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: відмінна - Зварюваність: добра - Шліфованість: добра - Полірованість: добра - Схильність до деформації: низька |
Застосування |
- Лопатки турбін - Клапани - Вали та осі - Кріпильні деталі - Деталі насосів - Арматура для середньоагресивних середовищ |
Сталь 30Х13 (AISI 420F, EN 1.4028, DIN X30Cr13)
Хімічний склад |
- C: 0.26-0.35% - Cr: 12-14% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після термообробки: - σв: 1270-1470 МПа - σт: 650-850 МПа - δ: 12-15% - ψ: 35-40% - HRC: 45-50 - KCU: 35-40 Дж/см² |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1000-1050°C - Витримка 20-40 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 200-600°C - Витримка 1-2 години - Температура залежить від потрібних властивостей |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: добра - Прісна вода: добра - Слабкі розчини: середня - Максимальна температура: 450°C - Стійкість в умовах тертя: висока |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: добра - Зварюваність: задовільна - Шліфованість: добра - Полірованість: добра - Здатність до пружної деформації: висока |
Застосування |
- Пружини - Пружні елементи - Підшипники - Деталі арматури - Деталі насосів - Метизи - Різальний інструмент |
Сталь 40Х13 (AISI 420, EN 1.4034, DIN X40Cr13)
Хімічний склад |
- C: 0.36-0.45% - Cr: 12-14% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.6% - Ni: ≤0.6% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після гартування та відпуску: - σв: 1570-1760 МПа - σт: 850-1000 МПа - δ: 9-12% - ψ: 30-35% - HRC: 48-55 - KCU: 20-30 Дж/см² |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1020-1050°C - Витримка 20-40 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - Низький: 150-200°C (максимальна твердість) - Середній: 400-500°C (пружність) - Високий: 600-650°C (в'язкість) |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: висока - Прісна вода: добра - Слабкі кислоти: задовільна - Морська вода: низька - Максимальна температура експлуатації: 450°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність різанням: добра - Зварюваність: обмежена - Шліфованість: добра - Полірованість: відмінна - Схильність до деформації: середня |
Застосування |
- Різальний інструмент - Ножі різного призначення - Хірургічні інструменти - Пружини - Підшипники - Деталі клапанів - Форсунки |
Сталь 65Х13 (AISI 420B, EN 1.4037, DIN X65Cr13)
Хімічний склад |
- C: 0.60-0.70% - Cr: 12-14% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після термообробки: - σв: 1670-1870 МПа - σт: 1400-1600 МПа - δ: 7-10% - ψ: 25-30% - HRC: 52-56 - KCU: 25-30 Дж/см² |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1030-1060°C - Витримка 20-45 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 200-300°C (для максимальної твердості) - 400-600°C (для підвищеної в'язкості) - Витримка 1.5-2 години |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: висока - Прісна вода: добра - Слабкі кислоти: середня - Луги: задовільна - Максимальна робоча температура: 450°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: задовільна - Зварюваність: складна - Шліфованість: добра - Полірованість: відмінна - Схильність до деформації: підвищена |
Застосування |
- Підшипники кочення - Вимірювальний інструмент - Прецизійні деталі - Пружини відповідального призначення - Різальний інструмент - Деталі точних приладів - Технологічне оснащення |
Сталь 95Х18 (AISI 440C, EN 1.4125, DIN X105CrMo17)
Хімічний склад |
- C: 0.90-1.0% - Cr: 17-19% - Mo: ≤0.6% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після гартування та відпуску: - σв: 1900-2100 МПа - σт: 1600-1800 МПа - δ: 6-8% - ψ: 20-25% - HRC: 58-62 - KCU: 15-20 Дж/см² |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1030-1070°C - Витримка 15-30 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 150-200°C - Витримка 2-3 години - Дворазовий відпуск |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: відмінна - Прісна вода: відмінна - Морська вода: добра - Слабкі кислоти: добра - Максимальна температура: 500°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: складна - Зварюваність: погана - Шліфованість: відмінна - Полірованість: найвища - Схильність до деформації: висока |
Застосування |
- Прецизійні підшипники - Хірургічні інструменти - Різальний інструмент - Клапани високого тиску - Високоточні вимірювальні інструменти - Ножі преміум-класу - Зубні та медичні інструменти |
Сталь 90Х18МФ (AISI 440B mod, EN 1.4112, DIN X90CrMoV18)
Хімічний склад |
- C: 0.85-0.95% - Cr: 17-19% - Mo: 0.5-0.8% - V: 0.15-0.3% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після гартування та відпуску: - σв: 1800-2000 МПа - σт: 1500-1700 МПа - δ: 7-9% - ψ: 25-30% - HRC: 56-60 - KCU: 18-25 Дж/см² - Теплостійкість: до 500°C |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1050-1080°C - Витримка 20-40 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 200-300°C - Витримка 1.5-2 години - Дворазовий відпуск обов'язковий |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: відмінна - Прісна вода: висока - Морська вода: добра - Кислоти: середня - Луги: задовільна - Максимальна робоча температура: до 500°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: складна - Зварюваність: не рекомендується - Шліфованість: висока - Полірованість: відмінна - Червоностійкість: підвищена - Схильність до деформації: висока |
Застосування |
- Високоякісний різальний інструмент - Штамповий інструмент - Матриці - Прес-форми - Ножі для гарячого різання - Високонавантажені деталі - Інструмент для роботи при підвищених температурах |
Сталь 110Х18М-ШД (спеціальна марка)
Хімічний склад |
- C: 1.05-1.15% - Cr: 17-19% - Mo: 0.5-0.8% - V: 0.15-0.3% - Si: ≤0.8% - Mn: ≤0.8% - S: ≤0.025% - P: ≤0.030% |
Механічні властивості |
Після термообробки: - σв: 2000-2200 МПа - σт: 1700-1900 МПа - δ: 4-6% - ψ: 15-20% - HRC: 60-64 - KCU: 12-15 Дж/см² - Теплостійкість: до 550°C |
Термообробка |
Гартування: - Нагрів до 1060-1090°C - Витримка 15-25 хв - Охолодження в маслі Відпуск: - 150-250°C - Триразовий відпуск - Кожний цикл по 2 години - Охолодження на повітрі |
Корозійна стійкість |
- Атмосфера: найвища - Прісна вода: відмінна - Морська вода: добра - Кислоти: висока - Луги: добра - Робоча температура: до 550°C |
Технологічні властивості |
- Оброблюваність: надзвичайно складна - Зварюваність: не зварюється - Шліфованість: тільки алмазним інструментом - Полірованість: висока - Червоностійкість: максимальна - Схильність до деформації: дуже висока |
Застосування |
- Високоточний вимірювальний інструмент - Прецизійні підшипники - Калібри - Еталонні вироби - Спеціальний різальний інструмент - Деталі особливо точних приладів - Інструмент для роботи при підвищених температурах |
Порівняльний аналіз мартенситних нержавіючих сталей
Характеристика | 20Х13 | 30Х13 | 40Х13 | 65Х13 | 95Х18 | 90Х18МФ | 110Х18М-ШД | 14Х17Н2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Твердість (HRC) | 30-35 | 45-50 | 48-55 | 52-56 | 58-62 | 56-60 | 60-64 | 40-45 |
Міцність (МПа) | 650-850 | 1270-1470 | 1570-1760 | 1670-1870 | 1900-2100 | 1800-2000 | 2000-2200 | 850-1000 |
Ударна в'язкість (Дж/см²) | 50-70 | 35-40 | 20-30 | 25-30 | 15-20 | 18-25 | 12-15 | 30-40 |
Корозійна стійкість | Добра | Добра | Добра | Висока | Відмінна | Відмінна | Найвища | Найвища |
Зварюваність | Добра | Задовільна | Обмежена | Складна | Погана | Не реком. | Ні | Відмінна |
Оброблюваність | Відмінна | Добра | Добра | Задовільна | Складна | Складна | Дуже складна | Добра |
Теплостійкість (°C) | 450 | 450 | 450 | 450 | 500 | 500 | 550 | 450 |
Рекомендації щодо вибору марки сталі для конкретних застосувань
Галузь застосування | Рекомендовані марки | Обґрунтування вибору | Особливості використання |
---|---|---|---|
Різальний інструмент |
1. 95Х18 2. 90Х18МФ 3. 40Х13 |
- Висока твердість - Добра зносостійкість - Здатність тримати різальну кромку - Теплостійкість (90Х18МФ) |
- Ретельна термообробка - Контроль режимів різання - Якісне заточування - Захист від корозії |
Пружини та пружні елементи |
1. 30Х13 2. 65Х13 3. 40Х13 |
- Оптимальне поєднання міцності та пружності - Висока втомна міцність - Добра релаксаційна стійкість |
- Правильний режим відпуску - Контроль деформацій - Врахування робочих напружень - Захист від перевантажень |
Точне приладобудування |
1. 110Х18М-ШД 2. 95Х18 3. 14Х17Н2 |
- Максимальна точність - Висока зносостійкість - Стабільність розмірів - Корозійна стійкість |
- Прецизійна обробка - Суворий контроль розмірів - Спеціальні режими термообробки - Антикорозійний захист |
Морське обладнання |
1. 14Х17Н2 2. 20Х13 3. 95Х18 |
- Відмінна корозійна стійкість - Добра зварюваність (14Х17Н2) - Механічна міцність - Стійкість у морській воді |
- Додатковий антикорозійний захист - Регулярне обслуговування - Контроль стану поверхні - Захист зварних з'єднань |
Особливості термічної обробки мартенситних сталей
Етап обробки | Параметри | Особливості | Типові помилки |
---|---|---|---|
Попередня термообробка |
- Відпал: 750-800°C - Витримка: 2-4 години - Охолодження: повільне з піччю |
- Зниження твердості - Покращення оброблюваності - Підготовка до механообробки - Зняття напружень |
- Нерівномірний нагрів - Швидке охолодження - Недостатня витримка - Неправильна укладка |
Гартування |
- Температура: 1000-1080°C - Витримка: 15-60 хв - Охолодження: масло/повітря |
- Захист від окислення - Рівномірний нагрів - Контроль температури ±10°C - Правильний вибір середовища охолодження |
- Перегрів - Зневуглецювання - Нерівномірне охолодження - Деформація виробів |
Відпуск |
Низький: 150-250°C Середній: 350-450°C Високий: 550-650°C Час: залежно від перерізу |
- Вибір температури за призначенням - Кратність відпуску - Час витримки за перерізом - Швидкість нагріву та охолодження |
- Неправильний вибір температури - Недостатня витримка - Пропуск повторного відпуску - Нерівномірний нагрів |
Спеціальні види обробки |
- Обробка холодом - Ступінчасте гартування - Ізотермічне гартування - Старіння |
- Стабілізація структури - Зменшення деформацій - Підвищення в'язкості - Спеціальні властивості |
- Порушення технології - Неправильний вибір режимів - Відсутність контролю - Порушення послідовності |
Методи контролю якості термічної обробки мартенситних сталей
Метод контролю | Контрольовані параметри | Періодичність | Критерії оцінки |
---|---|---|---|
Вимірювання твердості |
- HRC (основний метод) - HB (для відпаленого стану) - HV (для тонких шарів) - Розподіл по перерізу |
- Після гартування - Після відпуску - При кінцевому контролі - Вибірковий контроль партії |
- За технічною документацією - Відхилення не більше ±2 HRC - Рівномірність по перерізу - Відповідність марці сталі |
Металографічний аналіз |
- Мікроструктура - Величина зерна - Карбідна фаза - Зневуглецьований шар - Розподіл включень |
- При освоєнні технології - При відхиленнях твердості - При появі браку - Періодичний контроль - За вимогою замовника |
- Мартенситна структура - Відсутність аустеніту - Розподіл карбідів - Глибина зневуглецювання - Однорідність структури |
Неруйнівний контроль |
- Тріщини - Внутрішні дефекти - Викривлення - Поверхневі дефекти - Структурна однорідність |
- Після гартування - Перед відпуском - При кінцевому контролі - При виявленні дефектів - Вибірковий контроль |
- Відсутність тріщин - Допустимі відхилення форми - Якість поверхні - Внутрішня суцільність - Допустимі розміри дефектів |
Механічні випробування |
- Межа міцності - Межа плинності - Відносне подовження - Ударна в'язкість - Втомна міцність |
- При атестації процесу - При зміні режимів - За вимогою замовника - При сертифікації - Періодичні випробування |
- Відповідність стандартам - Стабільність властивостей - Відсутність крихкості - Рівномірність властивостей - Відповідність вимогам |
Сучасні методи контролю та діагностики мартенситних сталей
Метод контролю | Обладнання | Можливості | Переваги |
---|---|---|---|
3D-сканування деформацій |
- 3D-сканери високої роздільної здатності - Спеціалізоване ПЗ - Системи обробки даних - Автоматизовані комплекси |
- Точність до 0.01 мм - Повний аналіз геометрії - Порівняння з CAD-моделлю - Візуалізація відхилень |
- Безконтактний метод - Висока швидкість - Повна документація - Автоматизація процесу |
Рентгенівська томографія |
- Промислові томографи - Системи реконструкції - Програми аналізу - Високоточні детектори |
- Внутрішня структура - Виявлення дефектів - 3D-візуалізація - Аналіз включень |
- Неруйнівний контроль - Висока інформативність - Точна діагностика - Повний аналіз виробу |
Електронна мікроскопія |
- Скануючі мікроскопи - Системи пробопідготовки - Аналізатори складу - Спеціальні камери |
- Аналіз мікроструктури - Хімічний аналіз - Фазовий аналіз - Дослідження дефектів |
- Надвисока роздільна здатність - Комплексний аналіз - Точна ідентифікація фаз - Документування результатів |
Автоматизований УЗК |
- Фазовані ґратки - Роботизовані системи - Багатоканальні дефектоскопи - Системи візуалізації |
- Виявлення дефектів - Контроль структури - Вимірювання товщини - Картографування дефектів |
- Висока продуктивність - Автоматична розшифровка - Повне документування - Відтворюваність результатів |
Перспективи розвитку методів контролю та діагностики мартенситних сталей
Напрямок розвитку | Поточний стан | Очікувані результати | Терміни реалізації |
---|---|---|---|
Штучний інтелект в контролі якості |
- Розробка алгоритмів - Створення баз даних - Тестування систем - Пілотні проекти |
- Автоматичне виявлення дефектів - Прогнозування властивостей - Оптимізація режимів - Зниження браку на 90% |
- Розробка: 1-2 роки - Впровадження: 2-3 роки - Масове використання: 3-5 років |
Цифрові двійники процесів |
- Моделювання процесів - Збір даних - Інтеграція систем - Тестування моделей |
- Повний контроль процесів - Предиктивна аналітика - Оптимізація виробництва - Зниження витрат на 40% |
- Розробка: 2-3 роки - Тестування: 1-2 роки - Впровадження: 3-4 роки |
Нанотехнології в діагностиці |
- Лабораторні дослідження - Розробка датчиків - Створення методик - Експериментальні зразки |
- Контроль на атомному рівні - Виявлення мікродефектів - Аналіз наноструктури - Нові методи діагностики |
- Розробка: 3-5 років - Впровадження: 5-7 років - Стандартизація: 7-10 років |
Інтегровані системи контролю |
- Об'єднання методів контролю - Розробка стандартів - Створення платформ - Пілотні проекти |
- Комплексна діагностика - Єдина база даних - Автоматизація рішень - Повна простежуваність |
- Розробка: 2-3 роки - Інтеграція: 3-4 роки - Повне впровадження: 4-6 років |
Економічні аспекти впровадження сучасних методів контролю
Технологія | Інвестиційні витрати | Економічний ефект | Термін окупності |
---|---|---|---|
Автоматизовані системи контролю |
- Обладнання: високі - Програмне забезпечення: середні - Навчання персоналу: середні - Інфраструктура: низькі |
- Зниження браку на 60-80% - Підвищення продуктивності на 40% - Економія ресурсів до 30% - Зменшення трудовитрат на 50% |
- Великосерійне виробництво: 1.5-2 роки - Середньосерійне: 2-3 роки - Дрібносерійне: 3-4 роки |
3D-сканування та томографія |
- Обладнання: дуже високі - ПЗ: високі - Навчання: високі - Обслуговування: середні |
- Попередження дефектів: 90% - Оптимізація процесів: 35% - Зниження рекламацій: 75% - Покращення якості: 45% |
- Високоточне виробництво: 2-3 роки - Відповідальні деталі: 3-4 роки - Стандартна продукція: 4-5 років |
Системи з штучним інтелектом |
- Розробка: дуже високі - Впровадження: високі - Адаптація: середні - Підтримка: низькі |
- Прогнозування дефектів: 95% - Оптимізація режимів: 50% - Економія ресурсів: 40% - Підвищення якості: 70% |
- Масове виробництво: 1-2 роки - Серійне: 2-3 роки - Індивідуальне: 3-4 роки |
Комплексні системи моніторингу |
- Інтеграція: високі - Обладнання: середні - Навчання: середні - Сертифікація: низькі |
- Зниження витрат: 35% - Підвищення ефективності: 55% - Оптимізація процесів: 45% - Покращення якості: 60% |
- Великі підприємства: 2-3 роки - Середні: 3-4 роки - Малі: 4-5 років |
Рекомендації щодо оптимізації витрат та підвищення ефективності контролю
Напрямок оптимізації | Рекомендовані заходи | Очікуваний ефект |
---|---|---|
Організація контролю |
- Впровадження статистичних методів - Оптимізація періодичності контролю - Автоматизація документообігу - Створення електронних паспортів |
- Зниження витрат на 25-30% - Підвищення точності на 40% - Скорочення часу на 50% - Покращення простежуваності |
Технічне оснащення |
- Модернізація обладнання - Використання універсальних приладів - Впровадження автоматизації - Інтеграція систем контролю |
- Підвищення продуктивності на 35% - Зниження енерговитрат на 20% - Зменшення простоїв на 45% - Покращення якості контролю |
Персонал |
- Навчання сучасним методам - Підвищення кваліфікації - Впровадження системи мотивації - Оптимізація робочих процесів |
- Підвищення ефективності на 30% - Зниження помилок на 60% - Покращення якості роботи - Зростання продуктивності |
Інформаційні технології |
- Впровадження MES-систем - Використання хмарних технологій - Створення єдиної бази даних - Автоматизація звітності |
- Оптимізація процесів на 40% - Прискорення прийняття рішень - Покращення аналітики - Зниження витрат на 30% |
Підсумкові висновки та рекомендації щодо контролю мартенситних сталей
Аспект | Ключові рекомендації | Очікувані результати |
---|---|---|
Вибір методів контролю |
- Комплексний підхід до контролю - Використання сучасних технологій - Оптимізація періодичності перевірок - Впровадження автоматизації |
- Підвищення якості продукції - Зниження витрат на контроль - Скорочення часу перевірок - Зменшення браку |
Технічне забезпечення |
- Модернізація обладнання - Використання цифрових технологій - Впровадження AI-систем - Інтеграція методів контролю |
- Підвищення точності контролю - Розширення можливостей діагностики - Автоматизація процесів - Покращення достовірності результатів |
Економічні аспекти |
- Оптимізація витрат - Впровадження ефективних методів - Раціональне використання ресурсів - Системний підхід до контролю |
- Зниження собівартості - Підвищення конкурентоспроможності - Оптимізація виробництва - Збільшення прибутковості |
Перспективи розвитку |
- Впровадження інновацій - Розвиток цифрових технологій - Використання предиктивної аналітики - Постійне вдосконалення методів |
- Підвищення ефективності контролю - Розширення можливостей діагностики - Покращення якості продукції - Зростання конкурентоспроможності |
Загальні рекомендації:
- Систематичний підхід до організації контролю якості
- Постійне підвищення кваліфікації персоналу
- Впровадження сучасних методів та технологій
- Оптимізація витрат на контроль якості
- Використання комплексних систем моніторингу
- Забезпечення простежуваності процесів
- Постійне вдосконалення методів контролю