08Х18Н10 или 12Х18Н10Т: чем отличаются и что выбрать

Коротко: в чём разница

Общая картина аустенитных и ферритных нержавеющих сталей, магнитность, молибден и PRE — в статье «Нержавеющая сталь: AISI 304, 430 и 12Х18Н10Т». Здесь — только пара 08Х18Н10 и 12Х18Н10Т и то, что из их разницы следует на практике.

Состав по ГОСТ 5632-2014

Обе стали — аустенитного класса. Кремний у обеих не более 0,80 %, марганец — не более 2,00 %, сера — не более 0,020 % (таблица 1). Нюансы, которые легко пропустить:

• Титан в 12Х18Н10Т — не более 0,80 %; нижний предел в электронной копии таблицы 1 выведен формулой-картинкой, поэтому сверяйте его по официальному тексту стандарта. У европейского аналога 1.4541 титан — от 5 × C до 0,70 % по EN 10088-3.
• Титан в 08Х18Н10 — может присутствовать как остаточный, до 0,50 % (п. 6.3). Стабилизацию он не гарантирует: нижнего предела нет, и в сертификате его может не быть вовсе.
• Остаточный молибден в 12Х18Н10Т допускается до 0,50 % (п. 6.7), в нелегированных молибденом сталях вообще — до 0,30 %.

Механические свойства прутков по таблице 3 ГОСТ 5949-2018 — на образцах после закалки с 1020–1100 °C с охлаждением на воздухе, в масле или в воде. У обеих марок σт не менее 196 Н/мм², δ5 не менее 40 %, ψ не менее 55 %; различается только σв — 470 и 510 Н/мм².

Межкристаллитная коррозия: откуда берётся

Deutsche Edelstahlwerke описывает механизм для 1.4301 так: на границах зёрен выделяются карбиды хрома, рядом с ними металл обедняется хромом, и сталь становится склонной к межкристаллитной коррозии. В агрессивной среде металл растворяется по этим обеднённым полосам, а само зерно остаётся целым, поэтому снаружи повреждение почти не видно.

Когда металл попадает в опасный интервал. Outokumpu называет 550–850 °C и перечисляет операции риска: сварка толстого металла, термообработка в этом интервале и медленное охлаждение после термообработки или горячей деформации. DEW для 1.4301 требует ограничивать время в интервале 400–850 °C и при изготовлении, и при переработке.

Защит две — меньше углерода или связать его:

• Низкий углерод. По Outokumpu, низкий углерод удлиняет время до заметной сенсибилизации, а стали с углеродом менее 0,03 % лучше переносят опасные операции. Российский пример — 03Х18Н11 с углеродом не более 0,030 %.
• Стабилизация. Элемент, образующий более стойкие карбиды, чем хром, — титан или ниобий, — связывает углерод раньше хрома. Так устроена 12Х18Н10Т.

Как работает титан в 12Х18Н10Т

В паспорте 1.4541 (аналог 12Х18Н10Т) DEW пишет прямо: углерод связан карбидообразователем титаном, поэтому сталь можно сваривать независимо от толщины без опасности межкристаллитной коррозии, и термообработка после сварки не нужна. По DIN EN ISO 3651-2 1.4541 стойка к МКК и в состоянии поставки, и после сварки. У 1.4301 стойкость подтверждена только в состоянии поставки, после сенсибилизации — нет.

Одна тонкость термообработки. ГОСТ 5949-2018 даёт для обеих марок закалку с 1020–1100 °C. Outokumpu предупреждает, что для титанистых сталей отжиг выше 1070 °C может ухудшить стойкость к МКК. Если прокат или деталь из 12Х18Н10Т закаливают сами, режим согласуйте с термистом и держитесь нижней части диапазона.

Сварка без последующей термообработки

Риск — в полосах основного металла по обе стороны от шва, которые при сварке прогреваются до интервала сенсибилизации. У 08Х18Н10 в этой полосе выделяются карбиды хрома. DEW пишет про 1.4301 прямо: в сварном состоянии сталь не стойка к МКК; при углероде у верхнего предела после сварки нужна закалка с аустенитизацией, а если термообработка не предусмотрена — лучше низкоуглеродистая 1.4307.

Что говорит приложение А ГОСТ 5632-2014:

• 12Х18Н10Т — для свариваемой аппаратуры в разных отраслях промышленности.
• 08Х18Н10Т — для сварных изделий в средах более высокой агрессивности, чем 12Х18Н10Т; стойкость к МКК у неё выше.
• 03Х18Н11 — для тех же целей, что 08Х18Н10Т, и для азотной кислоты и азотнокислых сред при повышенных температурах.
• 08Х18Н10 указана в одной строке с 12Х18Н9: холоднокатаный лист и лента для деталей, свариваемых точечной сваркой, и изделий, которые закаливают; сварные соединения, выполненные другими способами, склонны к МКК.

После сварки у обеих марок побежалость и окалину удаляют механически или травлением и пассивируют поверхность — так требует и паспорт DEW для 1.4541. Подготовка кромок, присадки и защита корня — в статье «Сварка нержавеющей стали», восстановление пассивной плёнки — в статье «Пассивация нержавеющей стали».

Испытание на стойкость к МКК по ГОСТ 6032-2017

ГОСТ 6032-2017 действует с 1 августа 2018 года взамен ГОСТ 6032-2003; в обозначении указаны ISO 3651-1 и ISO 3651-2. Он даёт семь методов — АМУ, АМУФ, АМ, ВУ, ДУ, В, Б; метод выбирают по составу стали и нормативу на оборудование. Для 08Х18Н10 и 12Х18Н10Т стандарт называет метод АМУ:

1. Из металла делают по четыре образца, два из них — контрольные, их в раствор не кладут.
2. Поверхность, которая будет растягиваться при изгибе, доводят до Ra не более 0,8 мкм без перегрева.
3. Образцы кипятят 8,00 ± 0,25 ч в растворе сернокислой меди и серной кислоты в контакте с медной стружкой или проволокой.
4. Образцы изгибают на 90 ± 5° и осматривают под лупой при увеличении 7–12 крат.
5. Нет трещин, кроме продольных и прямо на кромках, — сталь стойка. Трещины на испытанных образцах при целых контрольных — склонна к МКК.

Провоцирующий нагрев по таблице 2 стандарта имитирует нагрев при сварке, и здесь марки расходятся (п. 4.6). Стабилизированную 12Х18Н10Т, как и нестабилизированные стали с углеродом не более 0,03 %, перед испытанием провоцирующему нагреву подвергают. 08Х18Н10 — нестабилизированная, с углеродом до 0,08 % — испытывают без него, если нормативный документ на металлопродукцию не требует иного. Сварные образцы и металл шва провоцирующему нагреву не подвергают; стали, которые при изготовлении аппарата сваривать не будут, испытывают без него. Другие режимы нагрева допускаются по согласованию потребителя с изготовителем.

Две оговорки. Первая — эти методы оценивают только МКК: о стойкости к питтингу, сплошной коррозии или коррозионному растрескиванию результат ничего не говорит. Вторая — ГОСТ 5949-2018 (п. 7.1.10) требует испытания для проката 12Х18Н10Т в базовом исполнении; для 08Х18Н10 такого требования в стандарте нет, и если оно нужно, его оговаривают при заказе.

Полируемость и обработка резанием

Паспорта DEW прямо противопоставляют две марки. У 1.4301 полируемость — «да», сталь поставляют и полированной до блеска, и шлифованной, и матированной щёткой. У 1.4541 полируемость — «нет». Outokumpu о другой титанистой стали, 316Ti, пишет, что возможности полирования у неё ограничены именно из-за легирования титаном. Вывод: под зеркальную полировку, декоративные панели и детали с жёсткими требованиями к виду поверхности закладывают 08Х18Н10.

С резанием та же картина: у 1.4301 обрабатываемость DEW оценивает как среднюю, у 1.4541 — как плохую. DEW объясняет это склонностью к наклёпу и низкой теплопроводностью; обработку ведут быстрорежущим инструментом с хорошим охлаждением или твёрдым сплавом. Общие правила резания аустенита — в статье «Нержавеющая сталь».

Пищевое и химическое оборудование

По паспортам DEW обе стали применяют в пищевой промышленности: 1.4301 — ещё в декоративных изделиях, кухонном оборудовании и ёмкостях, 1.4541 — прежде всего в сварных деталях химической аппаратуры и пищевых производств. Логика выбора:

• Ёмкость, трубопровод, аппарат со сваркой, агрессивная среда, без термообработки после сварки — 12Х18Н10Т; для ещё более агрессивных сред — 08Х18Н10Т или 03Х18Н11.
• Изделие без сварки или со сваркой в неагрессивной среде, полированная поверхность — 08Х18Н10.
• Хлориды — рассолы, морская вода, хлорсодержащая мойка — ни та ни другая. По таблицам DEW в насыщенном растворе NaCl и морской воде у обеих есть опасность питтинга; нужен молибден — 03Х17Н14М3 (AISI 316L).

Допуск материала к контакту с пищевыми продуктами подтверждают документами на изделие, а не только маркой стали.

Аналоги

Составы EN и ASTM A276 взяты из паспортов DEW; DEW сам приводит для 1.4301 соответствие «08Ch18N10». Главное различие — углерод: в 12Х18Н10Т по ГОСТ его допускается до 0,12 %, а в 1.4541 и AISI 321 — до 0,08 %. Для ответственной замены сверяйте сертификат с чертежом.

Обе марки есть в конвертере марок стали. Плотность обеих по паспортам DEW — 7,9 кг/дм³, её же использует калькулятор массы металла.

Пример. Лист 2 × 1000 × 2000 мм из 12Х18Н10Т: m = 0,002 · 1 · 2 · 7900 = 31,6 кг. По 7850 кг/м³, как для углеродистой стали, вышло бы 31,4 кг.