Химический состав нержавеющих сталей: таблицы по маркам
Химический состав определяет всё поведение нержавеющей стали — коррозионную стойкость, свариваемость, прочность, магнитные свойства и рабочий температурный диапазон. Ниже приведены нормативные допуски по основным маркам в системах AISI, ГОСТ и EN, а также разбор роли каждого легирующего элемента.
Роль легирующих элементов
Хром (Cr)
Главный элемент, дающий стали свойство «нержавеющей». При содержании от 10,5 % на поверхности образуется тонкая оксидная плёнка Cr₂O₃ толщиной в несколько нанометров. Плёнка самовосстанавливается при повреждении, если есть доступ кислорода — именно поэтому нержавейка «заживает» после царапин.
Увеличение хрома повышает стойкость к окислению и высоким температурам. Марки с 24–26 % хрома (310S) работают при 1000 °C и выше.
Никель (Ni)
Стабилизирует аустенитную структуру, делая сталь немагнитной, пластичной и хорошо свариваемой. Повышает стойкость в кислотных средах и сохраняет вязкость при отрицательных температурах.
Никель — самый дорогой компонент, на него приходится основная часть стоимости аустенитных марок. Отсюда популярность стали 201, где часть никеля заменена марганцем.
Молибден (Mo)
Резко повышает стойкость к точечной (питтинговой) и щелевой коррозии в хлоридных средах. Это ключевое отличие 316 от 304 — добавка 2–3 % молибдена.
Также улучшает прочность при повышенных температурах и стойкость к восстановительным кислотам.
Углерод (C)
Повышает прочность и твёрдость, но снижает коррозионную стойкость. При нагреве 450–850 °C углерод соединяется с хромом, образуя карбиды Cr₂₃C₆ по границам зёрен. Прилегающие зоны обедняются хромом ниже критических 10,5 % и теряют защиту — возникает межкристаллитная коррозия.
Отсюда марки с индексом L, где углерод ограничен 0,03 %.
Титан и ниобий (Ti, Nb)
Стабилизирующие добавки. Связывают углерод в стабильные карбиды TiC и NbC при более высокой температуре, чем образуются карбиды хрома. Хром остаётся в твёрдом растворе, межкристаллитная коррозия не развивается.
Норма ввода: титан не менее 5×C, ниобий не менее 10×C.
Марганец (Mg)
Стабилизатор аустенита, частичный заменитель никеля. Также связывает серу, улучшая горячую деформируемость. В марках серии 200 содержание достигает 5,5–7,5 %.
Азот (N)
Мощный стабилизатор аустенита и упрочнитель. Повышает предел текучести и стойкость к питтингу — в формуле PREN коэффициент при азоте равен 16, самый высокий из всех элементов. Применяется в дуплексных сталях и марках серии 200.
Кремний (Si)
Раскислитель при выплавке. В повышенных концентрациях (1,5–2,5 %) улучшает жаростойкость — используется в марках для печного оборудования.
Сера и фосфор (S, P)
Технологические примеси, содержание ограничивают. Исключение — автоматные стали типа 303, где серу вводят намеренно (0,15–0,35 %) для улучшения обрабатываемости резанием. Платой становится сниженная коррозионная стойкость.
Аустенитные стали серии 300
Значения в массовых процентах. Прочерк — элемент не нормируется.
| Марка | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | Прочее |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 301 | ≤0,15 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0–18,0 | 6,0–8,0 | — | — |
| 302 | ≤0,15 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 17,0–19,0 | 8,0–10,0 | — | — |
| 303 | ≤0,15 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,20 | ≥0,15 | 17,0–19,0 | 8,0–10,0 | — | — |
| 304 | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 18,0–20,0 | 8,0–10,5 | — | — |
| 304L | ≤0,03 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 18,0–20,0 | 8,0–12,0 | — | — |
| 304H | 0,04–0,10 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 18,0–20,0 | 8,0–10,5 | — | — |
| 309S | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 22,0–24,0 | 12,0–15,0 | — | — |
| 310S | ≤0,08 | ≤1,5 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 24,0–26,0 | 19,0–22,0 | — | — |
| 316 | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0–18,0 | 10,0–14,0 | 2,0–3,0 | — |
| 316L | ≤0,03 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0–18,0 | 10,0–14,0 | 2,0–3,0 | — |
| 316Ti | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 16,0–18,0 | 10,0–14,0 | 2,0–3,0 | Ti ≥5×C |
| 317L | ≤0,03 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 18,0–20,0 | 11,0–15,0 | 3,0–4,0 | — |
| 321 | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 17,0–19,0 | 9,0–12,0 | — | Ti ≥5×C |
| 347 | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 17,0–19,0 | 9,0–13,0 | — | Nb ≥10×C |
| 904L | ≤0,02 | ≤1,0 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,035 | 19,0–23,0 | 23,0–28,0 | 4,0–5,0 | Cu 1,0–2,0 |
Аустенитные стали серии 200
Марганец-азотистые марки, где часть никеля замещена. Дешевле серии 300, но коррозионная стойкость ниже.
| Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni | N |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 201 | ≤0,15 | ≤1,0 | 5,5–7,5 | 16,0–18,0 | 3,5–5,5 | ≤0,25 |
| 202 | ≤0,15 | ≤1,0 | 7,5–10,0 | 17,0–19,0 | 4,0–6,0 | ≤0,25 |
| 205 | 0,12–0,25 | ≤0,5 | 14,0–15,5 | 16,5–18,0 | 1,0–1,75 | 0,32–0,40 |
Ферритные стали
Хромистые марки без никеля. Магнитны, дешевле аустенитных.
| Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni | Прочее |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 409 | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤1,0 | 10,5–11,75 | ≤0,5 | Ti 6×C–0,75 |
| 410S | ≤0,08 | ≤1,0 | ≤1,0 | 11,5–13,5 | ≤0,6 | — |
| 430 | ≤0,12 | ≤1,0 | ≤1,0 | 16,0–18,0 | ≤0,75 | — |
| 439 | ≤0,03 | ≤1,0 | ≤1,0 | 17,0–19,0 | ≤0,5 | Ti 0,2–1,1 |
| 441 | ≤0,03 | ≤1,0 | ≤1,0 | 17,5–18,5 | ≤0,5 | Ti + Nb |
| 446 | ≤0,20 | ≤1,0 | ≤1,5 | 23,0–27,0 | ≤0,75 | N ≤0,25 |
Мартенситные стали
Закаливаемые марки для инструмента и нагруженных деталей.
| Марка | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 410 | 0,08–0,15 | ≤1,0 | ≤1,0 | 11,5–13,5 | ≤0,75 | — |
| 420 | 0,16–0,25 | ≤1,0 | ≤1,0 | 12,0–14,0 | — | — |
| 431 | ≤0,20 | ≤1,0 | ≤1,0 | 15,0–17,0 | 1,25–2,5 | — |
| 440A | 0,60–0,75 | ≤1,0 | ≤1,0 | 16,0–18,0 | — | ≤0,75 |
| 440C | 0,95–1,20 | ≤1,0 | ≤1,0 | 16,0–18,0 | — | ≤0,75 |
Дуплексные стали
Двухфазная структура: примерно поровну аустенита и феррита.
| Марка | C | Cr | Ni | Mo | N | PREN |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2304 | ≤0,03 | 21,5–24,5 | 3,0–5,5 | 0,05–0,6 | 0,05–0,20 | 25 |
| 2205 | ≤0,03 | 21,0–23,0 | 4,5–6,5 | 2,5–3,5 | 0,08–0,20 | 35 |
| 2507 | ≤0,03 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 3,0–5,0 | 0,24–0,32 | 43 |
| Zeron 100 | ≤0,03 | 24,0–26,0 | 6,0–8,0 | 3,0–4,0 | 0,20–0,30 | 40 |
Российские марки по ГОСТ 5632-2014
| Марка | C | Cr | Ni | Ti | Mo | Аналог AISI |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 08Х18Н10 | ≤0,08 | 17,0–19,0 | 9,0–11,0 | — | — | 304 |
| 03Х18Н11 | ≤0,03 | 17,0–19,0 | 10,5–12,5 | — | — | 304L |
| 12Х18Н10Т | ≤0,12 | 17,0–19,0 | 9,0–11,0 | 5×C–0,8 | — | 321 |
| 10Х17Н13М2 | ≤0,10 | 16,0–18,0 | 12,0–14,0 | — | 2,0–3,0 | 316 |
| 03Х17Н14М3 | ≤0,03 | 16,0–18,0 | 13,0–15,0 | — | 2,7–3,0 | 316L |
| 20Х23Н18 | ≤0,20 | 22,0–25,0 | 17,0–20,0 | — | — | 310S |
| 12Х17 | ≤0,12 | 16,0–18,0 | ≤0,6 | — | — | 430 |
| 08Х13 | ≤0,08 | 12,0–14,0 | ≤0,6 | — | — | 409 |
| 20Х13 | 0,16–0,25 | 12,0–14,0 | ≤0,6 | — | — | 420 |
| 06ХН28МДТ | ≤0,06 | 22,0–25,0 | 26,0–29,0 | 0,5–0,9 | 2,5–3,0 | 904L |
Как читать сертификат качества
В сертификате на партию указывается фактический состав плавки — он всегда попадает в нормативный диапазон, но может смещаться к нижней или верхней границе.
На что смотреть:
- Углерод — если в марке L заявлено ≤0,03, а по факту 0,029, запас минимален. Для ответственной сварки лучше искать партию с 0,015–0,020.
- Молибден в 316 — нижняя граница 2,0 % против верхней 3,0 % даёт разницу PREN около 3 единиц. Для морских условий предпочтительнее верхняя часть диапазона.
- Никель — производители часто держат по нижней границе из-за стоимости. На коррозионную стойкость влияет умеренно.
- Соотношение Ti/C в марке 321 — если титана менее чем 5×C, стабилизация неполная.
Частые вопросы
Почему в сертификате состав не совпадает с таблицей?
Таблицы приводят нормативные диапазоны по стандарту. Сертификат показывает фактический состав конкретной плавки — он должен укладываться в диапазон, но точное значение у каждой партии своё.
Что важнее для коррозионной стойкости — хром или молибден?
Зависит от среды. В атмосфере и слабых кислотах решает хром. В хлоридных средах — морская вода, реагенты, бассейны — определяющим становится молибден.
Можно ли по составу отличить 304 от 201?
Да, однозначно. У 201 никель 3,5–5,5 % против 8,0–10,5 %, а марганец 5,5–7,5 % против ≤2,0 %. Разница видна в любом спектральном анализе.
Зачем в стали 303 повышенная сера?
Сера образует включения сульфида марганца, которые дробят стружку при точении. Обрабатываемость резко улучшается, но коррозионная стойкость падает — марка не для агрессивных сред.
Что означает запись Ti ≥5×C?
Содержание титана должно быть не менее пятикратного содержания углерода. При C = 0,06 % титана нужно минимум 0,30 %. Это гарантирует связывание всего углерода.
Влияет ли медь в составе на свойства?
Медь повышает стойкость в серной и фосфорной кислотах и улучшает деформируемость. Вводится в марку 904L и некоторые дуплексные стали.