Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
18.12.2022
200
Время чтения: 6 минут

Ферритная сталь: виды, маркировка, области применения

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Понятие ферритной стали
  • Характеристики ферритной стали
  • Виды и маркировка ферритной стали
  • Нюансы сварки ферритной стали

Понятие ферритной стали

Ферритная сталь – что это такое? Речь идет о сплавах, имеющих в структуре легированный феррит с небольшим процентом карбидов. Условиями для получения ферритной стали выступают низкая углеродистость и большое процентное содержание легирующих добавок.

При взаимодействии железа и углерода с легирующими компонентами, последние часто принимают участие в формировании разных фазовых состояний стали, таких как легированный феррит, легированный аустенит и легированный цементит.

В случае наличия в составе сплава ванадиевых, молибденовых, кремниевых и других добавок в концентрации выше некоторого определенного процентного значения, устойчив в разных температурных режимах именно легированный феррит – твердый раствор углерода в α-железе. Такой сплав принято относить к ферритным видам стали.

Благодаря образующим ферриты легирующим добавкам в стали ферритного класса сужается гамма- и увеличивается альфа-область твердого раствора. К таким элементам, используемым для легирования стали, относят хром, кремний, алюминий, молибден, вольфрам, ванадий, титан, ниобий и цирконий. Если концентрация этих добавок достаточно велика, сталь может приобрести полностью ферритную структуру за счет исключения гамма-железа.

Сочетанное легирование сплава феррито- и аустенитообразующими добавками соответственно формирует сталь, в составе которой будет как феррит, так и аустенит (аустенитно-ферритная сталь). Чаще всего, конструкционные марки стали имеют в основе своей структуры феррит, свойствами которого в значительной степени определяются характеристики такого металла.

Состав ферритной стали, процентное содержание тех или иных добавок определяют ее стоимость. Для недорогих сплавов характерны такие минусы, как повышенная зернистость и межкристаллическая коррозия, вызванная добавлением хрома.

Чтобы избавить сталь от этих недостатков, приходится либо вводить в ее состав дополнительные компоненты, либо прибегать к другим методам, также приводящим к удорожанию конечного продукта. Часто серьезным недостатком при эксплуатации изделий из ферритных типов стали становятся их магнитные качества.

Недорогая ферритная сталь чаще всего идет на изготовление деталей, не несущих в ходе эксплуатации серьезных нагрузок. Это фурнитура и другие изделия, широко применяемые в быту. Если говорить обо всех разновидностях стали ферритного класса, то спектр ее использования широк, вплоть до изготовления деталей, применяющихся в агрессивной среде и/или под воздействием экстремальной температуры.

Характеристики ферритной стали

В отличие от аустенитных типов стали, имеющих гранецентрированную кубическую решетку (FCC), для ферритных видов характерна объемоцентрированная кубическая кристаллическая решетка (BCC), свойственная α-железу. Такой структурой обусловлено наличие у стали ферритного класса особых магнитных свойств.

Характеристики ферритной стали

Ферритная сталь не упрочняется с помощью термической обработки, ее свойства обычно изменяют путем пластического деформирования, так как такой сплав устойчив к образованию холодных трещин. Для того чтобы сделать металл мягче, его отжигают.

Прочностные характеристики и устойчивость к коррозии у стали ферритных сортов ниже, чем у аустенитных. Но эти недостатки компенсируют отличные инженерные свойства. В большинстве своем ферритные виды стали обладают хорошей свариваемостью, однако отдельные марки проявляют склонность к образованию горячих трещин и зон напряжения вдоль сварного шва, где металл сильнее всего прогревается в процессе сваривания. Из-за таких проявлений область применения подобных сплавов ограничена.

Использование стандартных разновидностей ферритных типов стали экономически более оправдано по сравнению с их аналогами аустенитных марок.

В большинстве своем ферритные типы стали почти не имеют в составе никеля, а содержание хрома в них колеблется в диапазоне от 10 до 27 %. При выплавке специальных сортов нередко используют добавки молибдена, реже алюминия и титана.

Ферритная нержавеющая сталь делится на пять подгрупп, из которых первые три это стандартные марки, а две другие – специальные сорта металла.

По количеству выплавляемого металла на первом месте производство стандартных ферритных видов стали. При этом с каждым годом растет востребованность специальных нержавеющих сортов.

Виды и маркировка ферритной стали

Классификация стали ферритных марок регламентирована ГОСТ 5632 от 2014 года, заменившим устаревшие нормы советского ГОСТ 5632 от 1972 года. Регламент распространяется на стойкие к коррозии деформируемые типы стали на основе никеля или железа и никеля.

Виды и маркировка ферритной стали

По основным параметрам эти сплавы могут быть:

  • нержавеющими;
  • жаростойкими, то есть устойчивыми к химической коррозии при температуре выше +550 °С;
  • жаропрочными, сохраняющими свои характеристики при экстремальной температуре.

Согласно действующему ГОСТ, сплавы могут иметь мартенситную, мартенситно-ферритную, ферритную, аустенитно-ферритную, аустенитно-мартенситную и аустенитную структуру. В странах постсоветского пространства коррозионностойкие типы стали имеют буквенную и цифровую маркировку. Цифры здесь указывают на число элементов сплава, а буквами обозначают сами химические элементы и вариант выплавки.

Также существует международная система классификации или стандарт AISI – Американского Института Железа и Стали. Согласно этому стандарту европейский и североамериканский металлопрокат делят на 200-й, 300-й и 400-й классы. Ферритная сталь – это сплавы 400-й марки, которые в свою очередь разделяют на пять видов:

  • 430;
  • 409/410L;
  • 430Ti, 439, 441;
  • 434, 436, 444;
  • 446, 445, 447.

Структура стали 430-й марки, которая наиболее широко представлена на рынке, отличается высокой устойчивостью к воздействию агрессивных кислотных и щелочных сред, что делает ее относительно дешевой альтернативой аустенитным сплавам.

В составе нержавеющей ферритной стали марки 409/410L содержится хром в крайне малом количестве, из-за чего ее используют для изготовления деталей, эксплуатирующихся обычно в бытовых условиях, не подразумевающих высокой влажности, воздействия высокой температуры и ее резких скачков.

Международная система классификации или стандарт AISI

Стали марок 43Ti, 439 и 441 пластичны, хорошо обрабатываются механическими методами и свариваются. Изделия из таких сплавов устойчивы к воздействию минусовой температуры, влаги и могут работать под постоянным воздействием ультрафиолетовых лучей.

В сплавах марок 434, 436 и 444 содержится молибден в достаточно высокой концентрации, благодаря чему они устойчивы к коррозии. Эти типы стали специального назначения используют для изготовления легких, прочных и долговечных деталей. Коэффициент устойчивости к истиранию стали марки 444 ставит ее в один ряд с видами стали с большей удельной массой и делает ее востребованной при изготовлении подвижных частей механизмов.

Марки 446, 445, 447 относят к специальным. Их высокую коррозионную стойкость обеспечивает хром, который содержится здесь в максимально высокой процентной доле. Крайне высокая устойчивость к кислым средам делает эти сплавы очень востребованными, несмотря на их высокую стоимость. По данному важному показателю марка 447 аналогична титану. Если требуется придать стали этих сортов дополнительную прочность, в их состав вводят молибден.

Нюансы сварки ферритной стали

Сварка ферритной стали – интересная и противоречивая тема, которую необходимо разобрать отдельно.

Ферритные сорта обладают разной свариваемостью, зависящей от их химического состава. Для того чтобы повысить данный показатель, важно ограничить процентную долю углерода и азота в сплаве.

Нюансы сварки ферритной стали

При содержании этих элементов около 0,02 %, сталь обладает высокой пластичностью и ударной вязкостью, а значит, ее нагрев в процессе сварки не приводит к такому эффекту, как горячая хрупкость металла. Также на эту характеристику влияет то, в каких процентных долях в сплаве содержатся другие примеси внедрения.

При соединении элементов конструкции из ферритной стали важен правильный подбор материалов, что позволяет добиться высокой коррозионной стойкости сварных швов. Этот показатель крайне важен, когда изделиям предстоит эксплуатация в агрессивной среде.

Один из широко применяемых способов улучшения сварных соединений, дополнительно повышающий устойчивость к межкристаллической коррозии, заключается в легировании сплавов титаном и ниобием. Важной особенностью этого метода является сохранение стойкости на постоянном уровне даже при термообработке.

Приведенная ниже таблица содержит ряд рекомендаций относительно температурного режима при сварке деталей из ферритных сталей. Благодаря их соблюдению можно сохранить в ходе сваривания устойчивость металла к неблагоприятным воздействиям.

Рекомендуемые тепловые режимы для сваривания легированных хромом сплавов ферритного типа:

Марка стали
Температура подогрева (°С)
Время хранения до термической обработки в часах
Термообработка
08Х13
+150…+250
Не ограничено
Температура отпуска +680…+700 °С
08Х13 (плакирующий слой биметалла)
Без подогрева
08Х17Т, 15Х25Т
+150…+200
Не регламентируется
08Х17Т, 15Х25Т (плакирующий слой биметалла)
Без подогрева
08Х23С2Ю
+200...+250
Не допускается
Отжиг при +900 °С
ЭП 882-ВИ, ЭП 904-ВИ
Без подогрева
Не регламентируется

Кроме того, критически важен правильный выбор сварочного оборудования, расходных материалов, способа и режима сваривания. В зависимости от конкретных марок свариваемых сталей, соединение можно производить ручной дуговой, электронно-лучевой или лазерной сваркой.

Более подробно подбор способов и материалов для сварки хромистых ферритных сплавов рассматривает приведенная ниже таблица:

Марка стали
Способ сварки, сварочные материалы
Механические свойства сварных соединений
Удельная прочность шва МПа
KCU Дж/см2
08Х13
Ручная дуговая сварка: электроды Э-10Х25Н13Г2 ОЗЛ-6, ЦЛ-25, Э-10Х25Н13Г2Б ЦЛ-9, Э-08Х20Н15ФБ АНВ-9, Э-10Х20Н15Б АНВ-10
540
5
08Х13
Электроды Э-2Х13 УОНИ-13НЖ, АНВ-1, ЦЛ-51
590
5
08Х13
АДС: проволока Св-07Х25Н12Г2Т, Св-06Х25Н12ТЮ, Св-06Х25Н12БТЮ, флюс АН-26с, АНФ-14, ОФ-6, АН-18
540
5
08Х13
АРДС: проволока CB-06X25Н12Т, Cв-06Х25Н12БТЮ, Cв-07X25Н12Г2Т, аргон
540
5
08Х17Т
РДС: электроды Э-10Х25Н13Г2Б ЦЛ-9, УОНИ-10Х17Т. АДС: проволока Св-10ХI7Т, флюсы АНФ-6, ОФ-6
440
5
08Х23С2Ю
РДС: электроды ЦТ-33, ЦТ-38
500
5
04Х14Т3Р1Ф
Электронно-лучевая и лазерная сварка
500
5
ЭП 882-ВИ
РДС: электроды Э-10Х25Нl3Г2 ЦЛ-25, ЦТ-45, ЭА-400/10Т. АРДС: проволока Св-02ХI8М2Б-ВИ, аргон
372
5
ЭП 904-ВИ
РДС: электроды ЦТ-52
390
-
ЭП 904-ВИ
АРДС: проволока Св-02Х19Ю3Б-ВИ, аргон
372
5
15Х25Т
РДС: электроды 3иО-7, ЭА-48М/22, АНВ-9, АН9-10. АДС: проволока Св-07Х25Н 13, аргон. АДС: проволока Св-07Х25Н13, флюсы АН-26с, АНФ-14, ОФ-6, АН-16
440
5

Ферритная сталь широко применяется в различных областях современного промышленного производства. Выше мы рассмотрели особенности различных групп ферритных сплавов и рекомендации по свариванию деталей из них. Изложенные рекомендации призваны предотвратить возникновение проблем при работе с такими марками стали и не допустить утраты важных характеристик при их термической обработке.

Читайте также
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Яндекс.Метрика