Марки нержавеющей стали: состав, свойства и как выбрать

Перила у бассейна покрылись точечной (питтинговой) коррозией за один сезон — вместо коррозионно более стойкой AISI 304 на них взяли дешевую AISI 201. Сварной бак из AISI 304 дал межкристаллитную коррозию по шву: горячая среда сенсибилизировала металл, и хром выпал в карбиды по границам зерен — хотя для такой службы есть стабилизированная титаном AISI 321. За супераустенит AISI 904L переплатили там, где морскую воду уверенно держит вчетверо более дешевая AISI 316. Случаи разные, причина одна: марку выбрали не под среду, а по привычке или по нижней цене.

В обиходе металлоторговли семь ходовых марок нержавеющей стали, и за их номерами стоит разная химия. Добавьте к базовому составу 2–3 % молибдена — получите стойкость к хлоридам и морской воде. Уберите никель — сталь станет ферритной, магнитной и заметно дешевле. Замените часть никеля марганцем и азотом — выйдет экономичная серия 200. За каждым номером стоит свой набор легирующих элементов и своя область применимости. Эта статья сводит все марки раздела в одну таблицу состава, расшифровывает, за что отвечает каждый элемент, и показывает, как выбрать марку под конкретную задачу, а не по номеру.

Как читать марку: что говорит химический состав

Номер марки — это лишь ярлык, а реальное поведение задает химический состав. Шесть элементов определяют, где сталь служит десятилетиями, а где разрушится за сезон.

• Хром (Cr) — основа нержавеемости. От содержания около 10,5 % хром образует на поверхности тонкую пассивную пленку оксида, которая самовосстанавливается на воздухе. Чем больше хрома, тем выше жаростойкость (окалиностойкость) и стойкость к коррозии: 16–18 % хватает массовым маркам для нержавеемости в обычных средах, а 24–26 % у AISI 310S — это запас под окалиностойкость в печах.
• Никель (Ni) — стабилизатор аустенита. Именно никель делает сталь немагнитной, пластичной, вязкой при низких температурах и легко свариваемой. Его в составе 8–10 % у AISI 304 и до 25 % у AISI 904L; в ферритной AISI 430 никеля практически нет — отсюда ее магнитность и хрупкость на холоде.
• Молибден (Mo) — стойкость к хлоридам. Молибден укрепляет пассивную пленку и резко повышает сопротивление точечной (питтинговой) и щелевой коррозии в соленых средах. Он есть у AISI 316 (2–3 %) и AISI 904L (4–5 %) и отсутствует у AISI 304, AISI 321 и AISI 430 — поэтому для морской воды годятся только первые две.
• Титан (Ti) — защита сварного шва. В AISI 321 титан связывает углерод в стабильные карбиды TiC и не дает выпадать карбидам хрома при нагреве. Это снимает риск межкристаллитной коррозии после сварки без послесварочного отжига — почему марку и называют стабилизированной.
• Марганец и азот (Mn, N) — заменители никеля. В серии 200 (AISI 201) часть дорогого никеля замещена марганцем (5,5–7,5 %) и азотом (до 0,25 %): они тоже стабилизируют аустенит, но дешевле. Азот вдобавок повышает прочность. Платой становится более низкая коррозионная стойкость.
• Углерод (C) — прочность и риск. Углерод повышает прочность, но при сварке в интервале 425–860 °C связывает хром в карбиды по границам зерен (сенсибилизация) — и шов теряет стойкость к межкристаллитной коррозии. Поэтому для сварных конструкций берут либо низкоуглеродистые версии (марки с буквой L), либо стабилизированную титаном AISI 321.

Запомнив эти шесть строк, таблицу состава ниже можно читать не как набор процентов, а как карту применимости: где марка выстоит, а где сдаст.

Три класса нержавейки: аустенит, феррит, супераустенит

Структура кристаллической решетки определяет магнитность, способ упрочнения и свариваемость еще до разговора о коррозии. Семь марок раздела распределяются по трем классам.

Аустенитные (AISI 201, 304, 310S, 316, 321). Основной и самый массовый класс: гранецентрированная решетка, стабилизированная никелем (или марганцем с азотом у AISI 201). В отожженном состоянии практически немагнитны, отлично свариваются, пластичны и вязки вплоть до криогенных температур. Закалкой не упрочняются — только холодной деформацией (нагартовкой). После сильной гибки или вытяжки часть аустенита переходит в мартенсит деформации, и кромка становится слабомагнитной — это норма, а не признак подделки.

Ферритная (AISI 430). Объемноцентрированная решетка без никеля. Магнитна во всех состояниях — это свойство структуры, а не показатель качества. Дешевле аустенитных за счет отсутствия никеля, но хуже сваривается, не работает на холоде (порог хладноломкости феррита) и уступает по коррозионной стойкости. Ниша — недорогие декоративные и бытовые изделия в сухих неагрессивных средах.

Супераустенитная (AISI 904L). Высоколегированный аустенит на железоникелевой основе: около 25 % никеля, 4–5 % молибдена и добавка меди. Стабильный аустенит, рассчитанный на сильноагрессивные кислоты: практически немагнитна даже в нагартованном виде (после сильной холодной деформации возможна лишь слабая остаточная магнитность, заметно слабее массовых аустенитов). Это материал для специальных задач, а не общепромышленная сталь.

Отсюда первый практический вывод: если изделие должно быть немагнитным и хорошо свариваться — это аустенит (AISI 304 и родственники); если важна цена, а среда сухая и неагрессивная — подойдет ферритная AISI 430; кислотостойкость под тяжелые среды дает супераустенит AISI 904L.

Таблица химического состава семи марок

Главное различие марок видно по четырем элементам: хром, никель, молибден и стабилизирующая добавка (титан или марганец с азотом). Состав приведен по американскому стандарту ASTM A240/A276 (база обозначений AISI) — единым коридором, чтобы марки сравнивались на одной шкале. Значения в процентах по массе; «≤» означает верхний предел (примесь), «—» — элемент не легируется или не нормируется.

Коридоры по ГОСТ 5632-2014 и европейскому EN 10088 местами уже или смещены относительно ASTM. Например, у AISI 304 ГОСТ-аналог 08Х18Н10 нормирует хром 17–19 % и никель 9–11 %, а EN 1.4301 — хром 17,5–19,5 %; у AISI 316 по ГОСТ никель выше (12–14 %). Это не разные стали, а допуски разных стандартов на одну марку — при замене сверяют химию конкретного сертификата. Полные коридоры с привязкой к каждому стандарту приведены на странице каждой марки в разделе Марки стали.

Две строки выбиваются из ряда осознанно. AISI 201 экономит никель (3,5–5,5 % против 8–10 у AISI 304), компенсируя его марганцем и азотом, — отсюда более низкая цена и более низкая коррозионная стойкость. AISI 904L, наоборот, перелегирована никелем, молибденом и медью под кислотостойкость, и стоит кратно дороже остальных.

Сводка: класс, коррозия, температура, магнитность

Состав предсказывает поведение. Та же семерка марок, но через прикладные свойства — структурный класс, российский аналог по ГОСТ, стойкость к питтингу (число PREN), магнитность и рабочую температуру.

PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) — расчетное число стойкости к точечной коррозии по формуле Cr + 3,3×Mo + 16×N. Это сравнительный ориентир, а не паспортная величина: чем выше, тем дольше сталь сопротивляется хлоридам. Разрыв нагляден — у AISI 304 PREN ≈18–20, для морской воды этого мало, а у AISI 316 с молибденом уже ≈24–26; для постоянного погружения в теплую морскую воду нужен PREN выше 40, и даже AISI 904L (≈34–36) работает на пределе. Высокий PREN жаростойкой AISI 310S дает хром, а не молибден, поэтому в хлоридах эта марка ведет себя хуже, чем подсказывает число, — ее стихия высокая температура, а не соленая среда.

Рабочая температура — это два разных предела, которые нельзя смешивать. Жаростойкость (окалиностойкость) — до какой температуры металл не покрывается окалиной на воздухе; длительная прочность под нагрузкой ниже, поскольку при нагреве сталь теряет несущую способность (ползучесть). Так, аустениты держат геометрию против окалины до 800–900 °C, но под нагрузкой их потолок около 600 °C.

Разбор по маркам: где каждая на своем месте

Таблицы дают числа, но решение принимают по нише. Ниже — что отличает каждую марку и где она оправдана.

AISI 201 — интерьерная

AISI 201 — экономичный аустенит серии 200: дешевле AISI 304 и держит товарный вид в сухих помещениях и под навесом, но проигрывает по коррозионной стойкости — на улице у воды и в пищевых средах с солью дает точечную коррозию. Правильная ниша — интерьерные перила, мебельные каркасы, торговое и рекламное оборудование без контакта с агрессивной средой. Полный разбор и состав — на лендинге AISI 201.

AISI 304 — универсальная пищевая

AISI 304 (08Х18Н10) — самая распространенная нержавейка и точка отсчета для остальных. Классический аустенит 18/10: немагнитна, отлично сваривается, нейтральна к пищевым средам, стойка в пресной воде и атмосфере без хлоридов. Слабое место — хлориды: у моря, в бассейне и на реагентах появляется питтинг, и тогда нужен молибденовый AISI 316. Где применять и как не переплатить — в гиде AISI 304: где применять и как выбрать и на лендинге AISI 304.

AISI 310S — жаростойкая печная

AISI 310S (20Х23Н18) — высоколегированный аустенит 25/20 для высоких температур. Большое содержание хрома (24–26 %) держит окалиностойкость на воздухе до ~1050 °C непрерывно — это материал печных муфелей, реторт, газоходов, корзин и поддонов для термообработки. По коррозии в хлоридах она не выделяется: высокий PREN здесь дает хром, а не молибден. Состав и режимы — на лендинге AISI 310S.

AISI 316 — морская хлоридостойкая

AISI 316 (08Х17Н13М2) отличается от AISI 304 добавкой 2–3 % молибдена, и эта добавка решает все в соленых средах: морская и прибрежная зона, рассолы, противогололедные реагенты, серная и горячие органические кислоты. Тот самый разрыв в стойкости к питтингу (см. PREN в сводке выше) и дал ей репутацию «морской» стали. Для сварных коррозионных конструкций берут ее низкоуглеродистую версию AISI 316L. Подробно — в гиде AISI 316: где применять и как выбрать и на лендинге AISI 316.

AISI 321 — стабилизированная титаном

AISI 321 (12Х18Н10Т) — это AISI 304 со стабилизацией титаном: за счет нее марка не сенсибилизируется и держит стойкость к межкристаллитной коррозии в сварных узлах, работающих горячими (механизм разобран выше, в блоке про элементы). Ниша — выхлопные и газоотводящие системы, компенсаторы, сильфоны, дымоходы, теплообменники. По стойкости к хлоридам она равна AISI 304 (молибдена нет). Разбор — в гиде AISI 321: где применять и как выбрать и на лендинге AISI 321.

AISI 430 — бытовая декоративная

AISI 430 (12Х17) — единственная ферритная марка в подборке: 17 % хрома, без никеля. Она магнитна во всех состояниях, дешевле аустенитных, но хуже сваривается, не работает на холоде и уступает по коррозионной стойкости. Ниша — недорогие декоративные и бытовые изделия в сухих неагрессивных средах: панели и баки бытовой техники, облицовка, столовые приборы. Почему она магнитится и где это уместно — в гиде AISI 430: где применять и как выбрать и на лендинге AISI 430.

AISI 904L — кислотостойкая

AISI 904L (условный аналог 06ХН28МДТ) — супераустенит на железоникелевой основе с ~25 % никеля, 4–5 % молибдена и медью. Это материал под сильноагрессивные кислоты: производство и хранение серной кислоты концентраций 20–85 %, фосфорная кислота, травильные линии. Стоит кратно дороже остальных — брать ее имеет смысл там, где запаса AISI 316 уже не хватает. Состав и применение — на лендинге AISI 904L.

Как выбрать марку под задачу

Выбор начинается не с номера, а со среды. Пройдите по схеме сверху вниз: первый же вопрос, на который ответ «да», и задает марку.

Та же логика таблицей — по типовым задачам металлоторговли:

Частые ошибки выбора

Большинство отказов нержавейки — это не брак металла, а промах марки. Четыре ошибки повторяются чаще всего.

Недобор марки. AISI 304 ставят там, где есть хлориды — у моря, в бассейне, на реагентах, — и через сезон получают точечную коррозию. Экономия на молибдене оборачивается заменой узла; для таких сред изначально нужна AISI 316.

Перебор марки. Обратная крайность — AISI 904L или AISI 316 там, где хватает AISI 304. Для пресной воды и пищевых сред без соли переплата за молибден и никель не дает выигрыша по сроку службы.

Подмена AISI 304 на AISI 201. Внешне марки не различить, а AISI 201 беднее никелем и заметно хуже сопротивляется коррозии — отсюда риск получить ее под видом более стойкой AISI 304.

Путаница ГОСТ и AISI. 08Х18Н10 — это близкий аналог AISI 304, но допуски ГОСТ и ASTM по хрому и никелю не совпадают до процента. При ответственной замене сверяют не обозначение, а химию конкретного сертификата.

Коротко главное

• Свойства марки задает не номер, а химический состав: хром отвечает за базовую нержавеемость, никель — за аустенит и пластичность, молибден — за стойкость к хлоридам, титан — за защиту шва, марганец с азотом — за экономию никеля.
• Шесть из семи марок аустенитные (немагнитные, хорошо свариваются); AISI 430 ферритная (магнитная, дешевая, для сухих сред); AISI 904L супераустенитная (под кислоты).
• Для хлоридов и морской воды нужен молибден — AISI 316 (PREN ≈24–26 против ≈18–20 у AISI 304); для сильных кислот — AISI 904L.
• Для высоких температур разделяйте окалиностойкость и прочность под нагрузкой: жаростойкая AISI 310S держит окалину до ~1050 °C, но под нагрузкой потолок аустенитов около 600 °C.
• AISI 321 стабилизирована титаном — для горячих сварных узлов без риска межкристаллитной коррозии; по хлоридам она равна AISI 304.
• AISI 201 экономит никель и подходит для сухого интерьера, но не для улицы у воды и пищевых сред.
• Магнит не определяет марку и не доказывает подлинность — это делает сертификат и химический анализ.

Что есть у нас

Нержавеющий металлопрокат всех семи марок — со склада в Краснодаре с отгрузкой по всей России и СНГ. Характеристики, состав и аналоги каждой марки — в разделе Марки стали: AISI 201, AISI 304, AISI 310S, AISI 316, AISI 321, AISI 430, AISI 904L. Сортамент — лист, труба, круг, фасонный и сортовой прокат, арматура и фитинги — в каталоге продукции. Не знаете, какая марка нужна под вашу среду, — оставьте заявку в форме рядом, и мы подберем марку и сортамент, проверим наличие и рассчитаем цену.

Источники

• ГОСТ 5632-2014 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки» — химический состав ГОСТ-аналогов
• ASTM A240/A240M и A276/A276M — состав и свойства нержавеющих сталей по обозначениям AISI/UNS (плита, лист, полоса, пруток)
• EN 10088-1/10088-2 — европейская классификация и состав нержавеющих сталей (номера 1.4301, 1.4401, 1.4541 и др.)
• Справочники AZoM, MakeItFrom, British Stainless Steel Association (BSSA) — свойства марок, сопоставление AISI / EN / UNS
• IMOA / ISSF, материалы по числу PREN — роль молибдена и азота в стойкости к точечной коррозии
• Выверенные датасеты марок раздела Марки стали Зенит Сталь — состав сведен 1:1 с приведенными стандартами