Четыре класса нержавеющей стали
Нержавеющей сталь становится, когда в неё вводят не менее 10,5 % хрома: он образует на поверхности плотную оксидную плёнку, которая защищает металл от коррозии. Но добавка хрома, никеля, молибдена, титана и углерода в разных пропорциях формирует разную кристаллическую решётку — и именно она, а не марка сама по себе, определяет поведение стали.
| Параметр | Аустенитные | Ферритные | Мартенситные | Дуплексные |
|---|---|---|---|---|
| Основа легирования | Cr 16–26 % + Ni 6–22 % | Cr 11–30 %, без Ni | Cr 11–17 % + C 0,1–1,2 % | Cr 22–25 % + Ni 4–7 % + Mo |
| Структура решётки | ГЦК (аустенит) | ОЦК (феррит) | ОЦТ (мартенсит) | аустенит + феррит ~50/50 |
| Магнитится | нет* | да | да | да (слабо) |
| Упрочнение закалкой | нет | нет | да | нет |
| Свариваемость | отличная | ограниченная | плохая | хорошая |
| Коррозионная стойкость | высокая | средняя | низкая | очень высокая |
| Примеры марок (AISI) | 304, 316L, 321 | 430, 409, 439 | 410, 420, 440C | 2205, 2507 |
| ГОСТ-аналоги | 08Х18Н10, 12Х18Н10Т | 12Х17, 08Х13 | 20Х13, 40Х13 | 03Х22Н5АМ2 |
* Оговорка про магнитность: аустенит не магнитится только в отожжённом состоянии. После гибки, штамповки или резки в поверхностном слое появляется мартенсит деформации, и магнит начинает слабо притягиваться — это нормально и не означает подделку.
Аустенитные стали — 70 % всего рынка нержавейки
Самый распространённый класс. Основа — 18 % хрома и 8–10 % никеля (формула «18/8»), решётка гранецентрированная кубическая (ГЦК). Никель стабилизирует аустенит при комнатной температуре и даёт стали пластичность, вязкость и лучшую в своём роде свариваемость.
- Не магнитятся в отожжённом состоянии.
- Не упрочняются закалкой — только холодным наклёпом.
- Высокая коррозионная стойкость и работа в широком диапазоне температур — от криогенных до +800 °C.
- Отлично тянутся, гнутся, полируются до зеркала.
Ключевые марки: AISI 304 (08Х18Н10) — универсал для пищёвки и архитектуры; AISI 316L (03Х17Н14М2) — с молибденом для хлоридов и морской воды; AISI 321 (12Х18Н10Т) — с титаном для горячих сварных узлов. Как выбрать между ними — в статье AISI 304 vs 316L vs 321. Применение: ёмкости, трубопроводы, теплообменники, фасады, оборудование пищевой и фармацевтической промышленности.
Ферритные стали — на хроме, без никеля
Содержат 11–30 % хрома и практически не содержат никеля. Решётка объёмноцентрированная кубическая (ОЦК) — та же, что у обычной стали, поэтому феррит магнитится. Отсутствие дорогого никеля делает этот класс на 20–40 % дешевле аустенита при сопоставимой стойкости в мягких средах.
- Магнитятся в любом состоянии.
- Не упрочняются закалкой.
- Свариваемость ограничена — шов склонен к росту зерна и охрупчиванию.
- Хорошая стойкость к атмосферной коррозии и к хлоридному растрескиванию под напряжением (лучше, чем у аустенита).
Ключевые марки: AISI 430 (12Х17) — самая массовая; AISI 409 и 439 — для автомобильных выхлопных систем. Применение: бытовая техника (барабаны стиральных машин, мойки эконом-класса), элементы интерьера, выхлопные тракты, декоративная отделка. Там, где нет агрессивной среды и не нужна ответственная сварка, ферритная сталь закрывает задачу дешевле.
Мартенситные стали — единственные, что калятся
Содержат 11–17 % хрома и повышенный углерод (0,1–1,2 %). Именно углерод позволяет упрочнять эти стали закалкой до высокой твёрдости — как инструментальную сталь. После закалки решётка становится объёмноцентрированной тетрагональной (ОЦТ), сталь магнитится и достигает 55–60 HRC.
- Магнитятся.
- Упрочняются закалкой — единственный класс с этим свойством.
- Высокая твёрдость, прочность, износостойкость, держат режущую кромку.
- Плата за это — низкая коррозионная стойкость и плохая свариваемость.
Ключевые марки: AISI 410 (12Х13), AISI 420 (20Х13, 30Х13, 40Х13), AISI 440C. Применение: ножи и режущий инструмент, лопатки турбин, валы, крепёж, подшипники, хирургический и измерительный инструмент. Где нужна твёрдость и износостойкость, а не защита от кислот, — берут мартенсит.
Дуплексные стали — половина аустенита, половина феррита
Структура состоит примерно поровну из аустенита и феррита, отсюда название «дуплекс». Такое сочетание даёт двойную выгоду: прочность феррита плюс коррозионную стойкость и вязкость аустенита. Легируются 22–25 % хрома, 4–7 % никеля и молибденом.
- Предел текучести 450–550 МПа — вдвое прочнее аустенита, можно облегчить конструкцию.
- Очень высокая стойкость к хлоридам и к коррозионному растрескиванию под напряжением.
- Хорошо сваривается (лучше феррита), слабо магнитится.
- Дороже 304, но за счёт прочности итоговая конструкция бывает экономичнее.
Ключевые марки: AISI 2205 (03Х22Н5АМ2) — рабочая лошадка; AISI 2507 (супердуплекс) — для самых агрессивных сред. Применение: морские и оффшорные конструкции, опреснительные установки, химические и целлюлозно-бумажные производства, резервуары для агрессивных сред, мосты в приморском климате.
Как выбрать класс под задачу
- Пищёвка, архитектура, сварные ёмкости (нейтральная среда): аустенит AISI 304 — стандарт. Не магнитится, отлично варится и полируется.
- Хлориды, морская вода, фарма, химия: аустенит AISI 316L (с молибденом) или дуплекс 2205 — если нужна ещё и прочность.
- Горячие сварные узлы, пар, нефтехимия: аустенит AISI 321 (12Х18Н10Т) — титан защищает шов от межкристаллитной коррозии.
- Бытовая техника, выхлоп, отделка без агрессии, экономия: феррит AISI 430 — дешевле за счёт отсутствия никеля.
- Ножи, инструмент, валы, износостойкие детали: мартенсит AISI 420 (20Х13/40Х13) — калится до высокой твёрдости.
- Высоконагруженные конструкции в агрессивной среде: дуплекс 2205 — прочность плюс стойкость к хлоридам.
Быстрая проверка «на пальцах»: если сталь не магнитится — почти наверняка аустенит (304/316L/321). Магнитится и не калится — феррит. Магнитится и твёрдая после закалки — мартенсит. Полный сортамент по всем классам — в каталогах листа, трубы и круга, стандарты — в справочнике ГОСТов.
Частые вопросы
Сколько всего видов нержавеющей стали?
По структуре выделяют четыре основных класса: аустенитный, ферритный, мартенситный и дуплексный. Иногда отдельно рассматривают пятую группу — дисперсионно-твердеющие (PH) стали, например 17-4PH. Внутри каждого класса — десятки марок по ГОСТ 5632 и стандарту AISI, но именно тип кристаллической решётки определяет ключевые свойства: магнитность, свариваемость, способность к закалке и коррозионную стойкость.
Какая нержавейка не магнитится?
Не магнитится только аустенитный класс — AISI 304, 316L, 321 и другие хромоникелевые марки в отожжённом состоянии. Ферритные (430), мартенситные (420) и дуплексные (2205) стали магнитятся. Но после холодной деформации — гибки, штамповки, резки — даже аустенит может слабо притягивать магнит из-за мартенсита деформации. Подробный разбор — в статье магнитится ли нержавейка.
Чем аустенитная сталь отличается от ферритной?
Аустенитная содержит никель (6–22 %) и имеет гранецентрированную решётку (ГЦК) — она пластична, отлично сваривается, не магнитится и держит коррозию лучше. Ферритная почти без никеля, на одном хроме, с объёмноцентрированной решёткой (ОЦК) — она магнитится, дешевле, но хуже сваривается и менее стойкая. Ферритную (AISI 430) берут там, где важна цена и нет агрессивной среды: бытовая техника, выхлопные системы, отделка.
Какая нержавейка самая прочная?
По пределу текучести — дуплексные стали (AISI 2205, 2507): 450–550 МПа против 200–250 МПа у аустенита, то есть вдвое прочнее. По твёрдости — мартенситные (AISI 440C, 40Х13) после закалки до 55–60 HRC, но они хрупкие и слабо стойкие к коррозии. Дуплекс сочетает высокую прочность с отличной стойкостью к хлоридам, поэтому его применяют в морских конструкциях и химическом оборудовании, где нужны и прочность, и коррозионная стойкость.
Какой класс нержавейки дешевле?
Ферритный — в нём нет дорогого никеля, только хром. Тонна ферритной AISI 430 стоит на 20–40 % дешевле аустенитной AISI 304. Мартенситные тоже недорогие. Самые дорогие — дуплексные и высоконикелевые аустенитные марки (316L с молибденом). Если среда неагрессивна и не нужна свариваемость, ферритная сталь закрывает задачу дешевле аустенита — но проверьте стойкость к вашей среде.