Учитывая тот факт, что нержавейка сегодня выпускается в большом разнообразии марок, нельзя однозначно ответить на вопрос о том, магнитится она или нет. Магнитные свойства зависят от химического состава и, соответственно, от внутренней структуры сплавов.
Портативный анализатор металлов позволяет быстро определить содержание химических элементов и сделать заключение о качестве нержавеющей стали
От чего зависят магнитные свойства материалов
Магнитное поле с определенным уровнем своей напряженности (Н) действует на помещенные в него тела таким образом, что намагничивает их. При этом интенсивность такого намагничивания, которая обозначается буквой J, прямо пропорциональна напряженности поля. В формуле, по которой вычисляется интенсивность намагничивания определенного вещества (J = ϞH), также учитывается коэффициент пропорциональности Ϟ – магнитная восприимчивость вещества.
В зависимости от значения данного коэффициента все материалы могут входить в одну из трех категорий:
- парамагнетики – коэффициент Ϟ больше нуля;
- диамагнетики – Ϟ равен нулю;
- ферромагнетики – вещества, магнитная восприимчивость которых отличается значительной величиной (такие вещества, к которым, в частности, относятся железо, кобальт, никель и кадмий, способны активно намагничиваться, даже будучи помещенными в слабые магнитные поля).
Магнитные свойства, которыми обладает нержавейка, связаны еще и с ее внутренней структурой, которая может включать в себя аустенит, феррит и мартенсит, а также их комбинации. При этом на магнитные свойства нержавейки оказывают влияние как сами фазовые составляющие, так и то, в каком соотношении они находятся во внутренней структуре.
Нержавеющие стали с хорошими магнитными свойствами
Хорошими магнитными свойствами отличается нержавейка, в которой преобладают следующие фазовые составляющие:
- Мартенсит – является ферромагнетиком в чистом виде.
- Феррит – данная фазовая составляющая внутренней структуры нержавейки в зависимости от температуры нагрева может принимать две формы. Ферромагнетиком такая структурная форма становится в том случае, если сталь нагревают до температуры, находящейся ниже точки Кюри. Если же температура нагрева нержавейки находится выше этой точки, то в сплаве начинает преобладать высокотемпературный дельта-феррит, который является выраженным парамагнетиком.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что магнитится та нержавейка, во внутренней структуре которой преобладает мартенсит. Как и обычные углеродистые стали, такие сплавы реагируют на магнит. По данному признаку их и можно отличить от немагнитных.
Сталь марки 30Х13 менее пластична, чем сплав 20Х13, несмотря на сходный состав (нажмите для увеличения)
В данную категорию также входит сплав марки 20Х17Н2, который отличается повышенным содержанием хрома в своем химическом составе, что значительно усиливает его коррозионную устойчивость. Почему такая нержавейка популярна? Дело в том, что, кроме высокой устойчивости к коррозии, она характеризуется отличной обрабатываемостью при помощи холодной и горячей штамповки, методов резания. Кроме того, изделия из такого материала хорошо свариваются.
ФерритныеРаспространенной магнитной сталью ферритного типа, которая из-за невысокого содержания углерода в своем химическом составе отличается более высокой мягкостью, чем мартенситные сплавы, является 08Х13, активно используемая в пищевом производстве. Из такой нержавейки изготавливают изделия и оборудование, предназначенные для мойки, сортировки, измельчения, сортировки, а также транспортировки пищевого сырья.
Мартенситно-ферритные
Популярной маркой магнитной нержавейки, внутренняя структура которой состоит из мартенсита и свободного феррита, является 12Х13.
Коррозионная стойкость стали марки 12Х13 (другое название 1Х13)
Нержавеющие стали, не обладающие магнитными свойствами
К нержавеющим сталям, которые не магнитятся, относятся хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые. Их принято разделять на несколько групп.
АустенитныеНаиболее популярной маркой таких нержавеющих сталей, которые занимают ведущее место среди немагнитных стальных сплавов, является 08Х18Н10 (международный аналог по классификации AISI 304). Стали данного типа, к которым также относятся 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, активно используются в производстве оборудования для пищевой промышленности; кухонной посуды и столовых приборов; сантехнического оснащения; емкостей для пищевых жидкостей; элементов холодильного оборудования; емкостей для пищевых продуктов; предметов медицинского назначения и др.
Большие преимущества такой нержавейки, не обладающей магнитными свойствами, – это ее высокая коррозионная устойчивость, демонстрируемая во многих агрессивных средах, и технологичность.
Аустенитно-ферритныеСтали данной группы, наиболее популярными марками которых являются 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т и 12Х21Н5Т, отличаются высоким содержанием хрома, а также пониженным содержанием никеля. Для придания такой нержавейке требуемых характеристик (оптимального сочетания высокой прочности и хорошей пластичности, устойчивости к межкристаллитной коррозии и коррозионному растрескиванию) в ее химический состав вводят такие элементы, как медь, молибден, титан или ниобий.
Плотность | 7630 кг/м.куб. |
Назначение | детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от —196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С.; сталь аустенитного класса |
Модуль упругости | |
Модуль сдвига | |
Свариваемость | Сваривается без ограничений |
Температура ковки | Начала 1200, конца 850. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. |
Химический состав | Кремний:0.8,Марганец:2.0,Медь:0.30,Никель:9.0-11.0, Сера:0.020,Углерод:0.12,Фосфор:0.035, Хром:17.0-19.0,Титан:0.6-0.8, |
А2, А4 — Характеристика крепежных изделий из нержавеющих сталей
Нержавеющие стали А2, А4: структура, механические свойства, химический состав. Крепеж из стали А2, А4 (нержавеющие болты, винты, гайки, шайбы, шпильки и т. д.): механические свойства, значения моментов затяжки и усилий предварительной затяжки.
Аустенитные стали содержат 15-26% хрома и 5-25% никеля, которые увеличивают сопротивление коррозии и практически не магнитны.
Именно аустенитные хромникелевые стали обнаруживают особенно хорошие сочетание обрабатываемости, механических свойств и коррозионной стойкости. Эта группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
Стали аустенитной группы обозначаются начальной буквой «A» с дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:
Аустенитная структура
Группа стали | Номер материала | Краткое обозначение | Номер по AISI |
X 5 CrNi 18-10 / X 4 CrNi 18-12 | AISI 304 / AISI 305 |
||
X 6 CrNiTi 18-10 | |||
X 5 CrNiMo 18-10 / X 2 CrNiMo 18-10 | AISI 316 / AISI 316 L |
||
X 6 CrNiMoTi 17-12-2 |
Сталь A2 (AISI 304 = 1.4301 = 08Х18Н10) — нетоксичная, немагнитная, незакали-ваемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Ближайшие аналоги — 08Х18Н10 ГОСТ 5632, AISI 304 и AISI 304L (с пониженным содержанием углерода).
Крепеж и изделия из стали A2 подходят для использования в общестроительных работах (например, при монтаже вентилируемых фасадов, витражных конструкций из алюминия), при изготовлении ограждений, насосной техники, приборостроения из нерж. стали для нефтегазодобывающей, пищевой, химической промышленности, в судостроении. Сохраняет прочностные свойства при нагреве до 425oС, а при низких температурах до -200oС.
Сталь A4 (AISI 316 = 1.4401 = 10Х17Н13М2) — отличается от стали А2 добавлением 2-3% молибдена. Это значительно увеличивает ее способность сопротивляться коррозии и воздействию кислот. Сталь А4 имеет более высокие антимагнитные характеристики и абсолютно не магнитна. Ближайшие аналоги — 10Х17Н13М12 ГОСТ 5632, AISI 316 и AISI 316L (с низким содержанием углерода).
Крепеж и такелажные изделия из стали A4 рекомендуются для использования в судостроении. Крепеж и изделия из стали A4 подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Может использоваться при температурах от -60 до 450°С.
Классы прочности
Все аустенитные стали (от «А1» до «А5») подразделяются на три класса прочности независимо от марки. Наименьшую прочность имеют стали в отожженном состоянии (класс прочности 50).
Поскольку аустенитные стали не упрочняются закалкой, наибольшую прочность они имеют в холоднодеформированном состоянии (классы прочности 70 и 80). Наиболее широко используется крепеж из сталей А2-70 и А4-80.
Основные механические свойства аустенитных сталей:
Тип по ASTM (AISI) | |||||
Удельный вес (гр/см) | |||||
Механические свойства при комнатной температуре (20°С) |
|||||
Твердость по Бринеллю - НВ | В отожжённом состоянии | ||||
Твердость по Роквеллу - HRB/HRC | |||||
Предел прочности при растяжении, H/мм 2 | |||||
Предел прочности при растяжении, H/мм2 | |||||
Относительное удлинение | |||||
Ударная вязкость | KCUL (Дж/см 2) | ||||
KVL (Дж/см 2) | |||||
Механические свойства при нагревании |
|||||
Предел текучести при растяжении, H/мм2 | |||||
Основные механические свойства болтов из сталей А2, А4 различных классов прочности:
Химический состав нержавеющей стали:
Класс стали | Группа | Химический состав (мас.%) 1) Выдержка из DIN EN ISO 3506 |
|||||||||
Примечание |
|||||||||||
Аустенитная | 0,15 | 1,75 | |||||||||
16 | 10,5 | ||||||||||
16 | 10,5 | ||||||||||
1) Максимальные значения, если не были указаны другие значения.
2) Серу можно заменять селеном.
3) Если массовая доля никеля ниже 8%, то массовая доля марганца должна составлять минимум 5%.
4) Для массовой доли меди нет минимального предела, если массовая доля никеля составляет больше 8%.
5) Молибден допускается по усмотрению изготовителя. Если для определенных случаев применения необходимо ограничение содержания молибдена, это должно быть указано клиентом.
6) Молибден также допускается по усмотрению изготовителя.
7) Если массовая доля хрома ниже 17%, то массовая доля никеля должна составлять минимум 12%.
8) В аустенитной стали с массовой долей углерода максимум 0.03% азот должен составлять максимум 0.22%
9) Для стабилизации должен содержаться титан ≤ 5xC максимум до 0.8% и быть обозначен в соответсвиии с этой таблицей или ниобий и/или тантал ≤ 10xC до максимум 1% и быть обозначен в соответствии с этой таблицей.
Аустенитные хромоникелевые стали обнаруживают особенно хорошее сочетание обрабатываемости, механических свойсв и коррозионной стойкости. Поэтому они рекомендованы для множества применений и являются самой значительной группой нержавеющих сталей. Важнейшим свойством этой группы сталей является высокая коррозионная стойкость, повышающаяся с ростом содержания легирующих, особенно хрома и молибдена.
Является самым популярным материалом, из которого изготавливается тара и посуда, контактирующая с продуктами питания. Нержавейка отличается хорошими антикоррозийными свойствами, долговечностью и малым весом. Однако стоит учитывать, что этот материал не всегда устойчив к агрессивным средам, в этом случае применяются специальные составы пищевого назначения.
Разумеется, хранить продукты питания лучше всего в стальной или стеклянной посуде, так как популярный сегодня пенопропилен не отвечает всем необходимым требованиям. Кроме этого, его срок службы намного меньше, чем у изделий, изготовленных из стали.
Многие интересует, как отличить пищевую нержавейку от материала, непригодного для хранения продуктов питания? Чтобы ответить на этот вопрос, стоит рассмотреть плюсы, особенности и классификацию этого металла.
Преимущества пищевой нержавеющей стали
Если говорить о плюсах пищевой нержавейки, то стоит выделить:
- экологическую безопасность материала;
- простоту обслуживания;
- устойчивость материала к большинству химических веществ;
- износостойкость;
- соответствие нормативам растворения тяжелых металлов.
Кроме этого, уже давно доказано, что вместо сковород с антипригарным покрытием намного полезнее использовать посуду, изготовленную из пищевой нержавейки. Из этого же материала изготавливаются самые лучшие варочные плиты и поверхности холодильников.
Какая нержавейка считается пищевой
Пригодная для хранения и приготовления продуктов питания - это высоколегированный металл, в состав которого входит 25% хрома. Именно благодаря этому химическому элементу сплавы славятся своими антикоррозийными характеристиками. В случае контакта с агрессивной средой на поверхности металла образуется специальная защитная пленка. Благодаря этому поверхностному слою металл не ржавеет.
Кроме этого, в пищевую нержавейку добавляются титан, молибден, никель и прочие химические компоненты, дополнительно повышающие антикоррозийные свойства материала.
ГОСТ и марки нержавейки
Если говорить о государственных стандартах, то в них не прописаны правила, относящиеся к нержавеющей стали. Именно поэтому специалисты затрудняются ответить, какой именно материал рекомендуется использовать в пищевой промышленности. В свою очередь производители этого нержавеющего металла отвечают, что независимо от его марки он подходит для пищевых продуктов.
Неужели действительно в нормативах ничего не говорится о пищевой нержавейке? ГОСТ 5632-72 - это, пожалуй, самый близкий нормативный документ, который можно использовать при выборе лучшего сплава для применения в быту. В этом Государственном стандарте говорится о марках и коррозийно-стойких и Рассмотрим подробнее эту классификацию.
08Х18Н10
Под этой маркой изготавливают аустенитную коррозийно-стойкую нержавейку. Европейский аналог - Данный материал не является магнитным. Его применяют во всех промышленных и коммерческих отраслях.
Этот материал отличается низкой ценой и хорошим качеством. Его часто используют в пищевой промышленности, но только при условии, что металл не будет контактировать с каустической содой или сульфаминовыми растворами.
12Х18Н10Т
Европейский аналог этой марки - AISI 321. Эта жаропрочная сталь также не является магнитной. Нержавейку этой марки часто используют при изготовлении элементов печных арматур, теплообменников и коллекторов выхлопных систем. Все дело в том, что эта сталь подходит для использования при высоких температурах от 600 до 800 градусов.
08Х13
Европейским аналогом этого материала является AISI 409. Данная сталь широко применяется при производстве кухонной утвари и столовых приборов. Такая пищевая нержавейка чаще всего встречается в магазинах. Такую популярность материал получил благодаря высокой степени адгезии и способности адаптироваться к разным эксплуатационным условиям.
Данную посуду можно смело нагревать или хранить в ней продукты в морозильной камере.
20Х13-40Х13
Сталь этого типа относится к категории композитных материалов, поэтому она часто используется при изготовлении бытовых и промышленных моек, а также для производства посуды для гигиенической или тепловой обработки продуктов питания. Европейский аналог этой марки - AISI 420. Если на посуде стоит одна из этих маркировок, то ее смело можно покупать для использования в быту. Эта нержавейка не ржавеет, хорошо переносит резкую смену температуры, а также является довольно пластичным и износостойким материалом.
12Х13
В Европе этот материал выпускается с маркировкой AISI 410. Сталь этого типа чаще используется при производстве оборудования для виноделия, переработки пищевых продуктов и изготовления спирта. Кроме этого, данный материал отличается повышенной жаропрочностью в условиях слабоагрессивной среды.
08Х17
В Европе эта сталь выпускается под маркой Такая нержавейка является незаменимой, если пища в посуде подвергается термической этого типа отличается самой высокой прочностью. Однако этот материал быстро деформируется в условиях серной среды. При этом нержавейка не ржавеет и выдерживает механические нагрузки. Из этого материала рекомендуется покупать сковороды, так как 08Х17 характеризуется высоким коэффициентом теплопроводности.
Все прочие материалы используются в особых условиях, их стоимость намного выше. Однако далеко не всю нержавеющую сталь можно смело применять для приготовления и хранения пищи. Чтобы не вникать, чем отличается пищевая нержавейка от технической, намного проще прочитать несколько полезных рекомендаций. Они позволят быстро определить, подходит ли данный материал для продуктов питания. Это полезно знать каждому потребителю, волнующемуся о своем здоровье.
Как отличить пищевую нержавейку от технической?
Чтобы определить состав антикоррозийного сплава, а также возможность его использования в быту, можно выписать марки, которые были перечислены выше. Если такая маркировка стоит на посуде, то она подходит для приготовления и хранения пищи.
Но иногда бывает, что перед глазами материал неизвестной марки, а продавец настойчиво утверждает, что данный сплав - абсолютно экологически чистый и не может нанести вреда человеку. В этом случае достаточно поместить металл в 2-процентный уксусный раствор и дождаться реакции. Если оттенок материала изменился, он стал темным, то его лучше не использовать. Неизменность цвета говорит о том, что нержавейка действительно является пищевой. Ее можно использовать.
Существует еще один метод, который часто используют потребители, начитавшись информации о том, как определить пищевую нержавейку. Они используют для этого магнит. Но стоит понимать, что данный метод совершенно бездейственный, так как нержавеющая сталь бывает магнитящаяся и немагнитящаяся. Соответственно, использование магнита никак не поможет определить, можно ли применять материал для продуктов питания.
Чтобы выбрать лучший металл, стоит изучить информацию о товаре и попросить у продавца сопроводительные документы. Любая посуда должна производиться в соответствии с определенными нормами и требованиям. Если на изделии отсутствует маркировка, то от такого товара лучше отказаться. В противном случае можно приобрести некачественную и опасную для здоровья человека утварь.