Сталь 12Х18Н10Т: состав, характеристики, ГОСТ и аналог AISI 321

Химический состав 12Х18Н10Т

Марка читается так: 12 — до 0,12 % углерода, Х18 — около 18 % хрома, Н10 — около 10 % никеля, Т — титан. По ГОСТ 5632-2014 сталь относится к аустенитному классу. Основное назначение — коррозионно-стойкая, но стандарт допускает её применение и как жаростойкой, и как жаропрочной.

Титана в 12Х18Н10Т должно быть не меньше пятикратной доли углерода: при 0,10 % углерода — от 0,50 %. Остаточный молибден ГОСТ 5632-2014 ограничивает 0,50 %, для авиационной промышленности — 0,30 %. В ASTM A240 для AISI 321 дополнительно нормирован азот — до 0,10 %, а ASTM A276 на пруток допускает кремний до 1,00 %.

Механические свойства по ГОСТ и ASTM

Прокат из 12Х18Н10Т поставляют после закалки: по ГОСТ 7350-77 — нагрев до 1000–1080 °C, по ГОСТ 5949-2018 — до 1020–1100 °C, охлаждение в воде или на воздухе. Для аустенитной стали это не упрочнение, а растворение карбидов: после закалки металл самый мягкий и пластичный.

* По ГОСТ 9940-81 и ГОСТ 9941-81 предел текучести труб проверяют по требованию потребителя. Для круга ГОСТ 5949-2018 дополнительно нормирует относительное сужение — не менее 55 %, ASTM A276 для прутка — не менее 50 %. Твёрдость AISI 321 по ASTM A240 — не более 217 HB (95 HRB).

Закалкой 12Х18Н10Т не упрочняется, прочность поднимают только холодной деформацией. Нагартованный тонкий лист по ГОСТ 5582-75 имеет σв 880–1080 МПа при удлинении не менее 10 %, полунагартованный — σв от 740 МПа при удлинении от 25 %.

Плотность и физические свойства

Плотность 12Х18Н10Т — 7,9 г/см³, или 7900 кг/м³. Это значение приводят EN 10088-1 для аналога 1.4541 и ГОСТ 11068-81 для расчёта массы труб. В других документах встречаются 7,92 и 7,95 г/см³: разница меньше 1 %, на массу партии она влияет слабо.

Пример расчёта при 7,9 г/см³: лист толщиной 1 мм весит 7,9 кг на квадратный метр, круг Ø 20 мм — 2,48 кг на метр. Массу других размеров удобно считать в калькуляторе веса металлопроката.

ГОСТы на прокат из 12Х18Н10Т

Марку и химический состав задаёт ГОСТ 5632-2014 — он общий для всех видов проката. Механические свойства, допуски и методы испытаний описаны в технических условиях на конкретный вид продукции, форма и размеры — в стандартах на сортамент.

ГОСТ 5582-75, ГОСТ 7350-77, ГОСТ 9940-81, ГОСТ 9941-81 и ГОСТ 5949-2018 требуют, чтобы прокат из 12Х18Н10Т не был склонен к межкристаллитной коррозии. Проверяют это по ГОСТ 6032. Тексты стандартов собраны в справочнике ГОСТов.

Аналоги: AISI 321, 1.4541 и другие

Все эти марки — аустенит 18/10, стабилизированный титаном, и в большинстве задач они взаимозаменяемы. Тождественными их считать нельзя: в 12Х18Н10Т допускается в полтора раза больше углерода, чем в AISI 321 и 1.4541, а никель ограничен 11 % вместо 12 %. По углероду к AISI 321 ближе 08Х18Н10Т — ГОСТ 5632-2014 рекомендует её для сред более высокой агрессивности, чем 12Х18Н10Т.

Если проект требует конкретного стандарта, его указывают в заказе, а соответствие подтверждают сертификатом с химическим анализом плавки. Плавка 12Х18Н10Т с 0,09–0,12 % углерода в AISI 321 уже не попадает. Обратное тоже не гарантировано: по углероду AISI 321 всегда укладывается в ГОСТ, но никеля, серы и фосфора ASTM A240 допускает больше.

Чем 12Х18Н10Т отличается от 08Х18Н10 и AISI 304

Главное отличие — титан. При нагреве до 450–850 °C, например в околошовной зоне, углерод в стали без стабилизатора соединяется с хромом в карбиды по границам зёрен. Соседние участки обедняются хромом и в агрессивной среде разрушаются — это межкристаллитная коррозия. В 12Х18Н10Т титан заранее связывает углерод в карбиды TiC, и хром остаётся в твёрдом растворе. Механизм и методы проверки разобраны в статье межкристаллитная коррозия.

В остальном стали близки: тот же хром, никель, структура и плотность. В хлоридах 12Х18Н10Т держится не лучше 304 — молибдена в ней нет. Для морской атмосферы и рассолов берут молибденовые стали типа 316L, а для кипящей фосфорной и 10 %-ной уксусной кислоты ГОСТ 5632-2014 рекомендует 10Х17Н13М2Т.

Сварка, магнитность, температуры и применение

• Свариваемость. Без ограничений: сталь варят без подогрева и без термообработки после сварки. Титан плохо переходит через дугу, поэтому присадку чаще берут с ниобием — электроды ЦЛ-11, проволоку Св-07Х19Н10Б или ER347. Подробнее — в статье как варить нержавейку.
• Магнитность. После закалки 12Х18Н10Т практически не магнитится. ГОСТ 5632-2014 отмечает, что ферритной фазы в ней больше, чем в 12Х18Н12Т, поэтому швы и отдельные плавки могут слабо реагировать на магнит. После гибки, вытяжки и нагартовки магнитность растёт.
• Нагрев. По ГОСТ 5632-2014 как жаростойкая сталь — до 800 °C длительно (до 10 000 часов), интенсивная окалина на воздухе начинается с 850 °C. Как жаропрочную, под нагрузкой, её рекомендуют до 600 °C на срок больше 10 000 часов. В серосодержащих газах ГОСТ считает марку неустойчивой.
• Холод. Марочник сталей и сплавов относит 12Х18Н10Т к криогенным сталям: детали под давлением работают от −196 °C.

Назначение по ГОСТ 5632-2014: сварная аппаратура в разных отраслях, трубы, теплообменники, муфели, реторты, детали печной арматуры, патрубки и коллекторы выхлопных систем. По данным марочника, из 12Х18Н10Т делают сварные аппараты и сосуды для разбавленных растворов азотной, уксусной и фосфорной кислот, щелочей и солей. Для деталей под давлением марочник ограничивает рабочую температуру 600 °C, а в агрессивных средах — 350 °C.