Нержавеющая сталь astm a240
Обновлено: 19.05.2024
AISI 304 L используется там, где компоненты требуют прочной сварки с сопротивлением межкристаллитной коррозии. Эти компоненты могут использоваться без последующей обработки шва, независимо от толщины.
Основные характеристики
- хорошее общее сопротивление коррозии
- очень хорошая защита от МКК
- пригодность к криогенным приложениям
- отличная свариваемость
AISI 304 L имеет более низкое содержание углерода по сравнению с AISI 304, что улучшает ее сопротивление межкристаллитной коррозии в сварных швах и зонах медленного охлаждения.
Химический состав (% к массе)
| стандарт | марка | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A240 | AISI 304L | ≤0,030 | ≤0,75 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,030 | 18,00 - 20,00 | 8,00 - 12,00 |
Механические свойства
Механические свойства при высоких температурах
Физические свойства
| Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | d | - | 4°C | 7.93 |
| Температура плавления | °C | 1420 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10 -6 .K -1 | 20-100°C 20-200°C 20-400°C | 16.0 16.5 17.5 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.73 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0,8 kA/m | 20°C | 1.015 |
| Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
Сопротивление коррозии
AISI 304 Lимеет хорошее общее сопротивление влажной коррозии и особенно рекомендована там, где есть риск межкристаллитной коррозии.
AISI 304 Lимеет хорошую устойчивость к большинству пищевых продуктов и многочисленным химическим средам:
- разбавленные щелочные растворы в температуре окружающей среды,
- разбавленные органические кислоты в температуре окружающей среды,
- нейтральные или щелочные соляные растворы без галоидного соединения,
- большинство органических сред.
Кислотные среды
Cплавы AISI 304 и AISI 304 L устойчивы к умеренно агрессивным органическим кислотам, например, уксусной и растворам фосфорной кислоты. Однако в более агрессивных средах типа кипящих растворов соляной или серной кислот сплавы теряют коррозионностойкость.
Кипящая 50-процентная каустика (щелочь) - также слишком агрессивная среда для этих сплавов.
Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях
| Кипящая среда | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|---|
| 20%-ая уксусная кислота | Обычный металл Сваренный | |
| 45%-ая муравьиная кислота | Обычный металл Сваренный | 0.4 0.5 |
| 10%-ая сульфаминовая кислота | Обычный металл Сваренный | 1.3 1.4 |
| 1%-ая соляная кислота | Обычный металл Сваренный | 2.2 3.6 |
| 20%-ая фосфорная кислота | Обычный металл Сваренный | - - |
| 65%-ая азотная кислота | Обычный металл Сваренный | 0.2 0.2 |
| 10%-ая серная кислота | Обычный металл Сваренный | 16.8 22.3 |
| 50%-ая гидроокись натрия | Обычный металл Сваренный | 1.8 2.2 |
Межкристаллитная коррозия
Причиной незащищенности аустенитных нержавеющих сталей в диапазоне температур 425°C - 820°C является осаждение карбидов хрома на границах зерен. Такие стали "сенсибилизируются" и становятся подверженными межкристаллитной коррозии в агрессивных окружающих средах.
Именно поэтому сталь AISI 304L с низким содержанием углерода предпочтительна для изделий, в которых материал после сварки подвергается воздействию агрессивных сред. «Низкий углерод» увеличивает время, необходимое для осаждения «вредных» карбидов хрома, но не прекращает реакцию их осаждения на длительное время в данном диапазоне температур.
Тест на МКК (Межкристаллитную коррозию)
| ASTM A 262 Оценочные испытания | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|---|
| Practice B (Метод B) (гептагидрат сульфата железа - Серная кислота) | Обычный | 0.5 |
| Сваренный | 0.5 | |
| Practice E (Метод E) (пентагидрат сульфата меди - Серная кислота) | Обычный | Без трещин |
| Сваренный | Без трещин | |
| Practice A (Метод A) (Травление щавелевой кислотой) | Обычный | Ступенчатая структура |
| Сваренный | Ступенчатая структура |
Растрескивание (Крекинговая Коррозия) под напряжением
Из всех аустенитных нержавеющих сталей марки AISI 302, AISI 304, AISI 304L наиболее восприимчивы к коррозионному растрескиванию (SCC) при подвергании напряжению в галоидных соединениях благодаря относительно низкому содержанию в них никеля.
- присутствие ионов галоидного соединения (вообще хлоридов),
- остаточные напряжения при растяжении,
- температуры свыше 50°C.
Напряжения могут возникнуть из-за деформации сплава в холодном состоянии во время формования, или ротационной вытяжки, или в процессе сварки, из-за возникновения напряжения от смены тепловых циклов. Уровни напряжения могут быть снижены путем отжига или термической обработки после деформации в холодном состоянии.
Сварка
- Сталь легко свариваемая.
- После сварки термическая обработка не требуется.
- Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы.
Формовка
AISI 304L, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.
| число Эриксена характеристика обрабатываемости листового металла давлением | LDR предельный коэффициент вытяжки |
|---|---|
| 11.5 (мм) | 2.00-2.05 (мм) |
Свойства стали по гибкости аналогичны AISI 304
Обработка
Отжиг
Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование.
Отпуск
Для AISI 304L - 450-600 °C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации.
Листы нержавеющие по стандарту ASTM A240 из стали AISI 304
Для оформления заказа на листы нержавеющие по стандарту ASTM A240 из стали AISI 304 или получения консультации позвоните нам по телефону, указанному в шапке сайта, либо оставьте заявку через таблицу ниже.
Выберите файл с расширением (jpeg, jpg, png, xls, xlxs, doc, docx, rtf, txt, ppt, pptx, 7z, rar, zip, pdf).
Лист (sheet, plate) Gr. 304 – плоский прокат нержавеющей стали в виде плит и листов для производства сосудов и емкостей, рассчитанных на высокие рабочие температуры и нагрузки давлением, а также для общего применения.
Требования к листам из стали Grdae 304 охватывает стандартная спецификация ASTM A240 / A240M (ASME SA240 / SA240M).
Технология производства листа A240 TP304
По методу изготовления листовой прокат из жаропрочной нержавеющей стали делится на:
горячекатаные листы – выполняются посредством раскатки под давлением валов прокатного стана предварительно разогретого сплава. Для снятия напряжения в металле и достижения его однородности полученное полотно отжигается при температуре в диапазоне 1000 - 1100°C. В ходе термообработки возможно образование окалины, которая после остывания удаляется с помощью шлифовки или раствора кислоты. Прокат промывают, сушат и режут на листы ASME SA 240 Gr 304 заданных размеров;
Материал изготовления: свойства и состав
TP304 является одним из наименований нержавеющей стали AISI 304 / SS 304. Сплав легирован хромом, никелем и марганцем, благодаря которым устойчив к окислению и коррозии в агрессивных средах, сохраняет механические свойства при повышенных температурах, отличается стойкостью ко всем видам износа.
Химический состав в % стали AISI 304
| C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Fe |
| 18,0-20,0 | 8,0-10,5 | Остальное |
Механические свойства
Сталь имеет высокий предел прочности – 515 МПа. Минимальный предел текучести составляет 205 МПа, твердость – 170 МПа, относительное удлинение – 40%.
Материал листов A 240 M AISI 304 хорошо сваривается всеми стандартными методами. Сварной шов не требует дополнительной термической обработки – его очищают от окалины и пассируют.
Стандартные размеры листов 240 AISI 304:
ширина – в пределах от 1000 до 2000 мм;
По толщине плоский нержавеющий прокат делится на тонколистовую сталь толщиной от 0,3 до 5 мм, и толстолистовую – от 5 до 200 мм.
Вес одного листа ASTM A240 AISI 304 пропорционально указанным параметрам варьируется от 10,76 до 38256 кг.
Эксплуатационные характеристики и преимущества листов ASTM A 240 AISI 304
Выверенный химический состав в сочетании с технологией производства обуславливает ряд достоинств листового проката ASTM A240 Gr 304 перед аналогами из других сплавов:
Применение
По соотношению цены и качества нержавеющие листы SA240 TP304 занимают одну из лидирующих позиций в рейтинге плоского проката. Это надежный материал для изготовления труб и трубопроводной арматуры, резервуаров, емкостей и сосудов, работающих под давлением, систем кондиционирования и вентиляции, элементов перекрытий, лифтовых кабин. Листовая сталь а 240 304 высоко востребована в:
Где купить листы ASTM A240 Gr 304
Заказать и купить нержавеющие жаропрочные листы ASTM A 240 AISI 304 по рыночной цене можно на нашем сайте. Компания ЕМК организует прямые поставки металлопроката крупнейших европейских производителей в страны СНГ. Продукция проверяется на соответствие стандартам и сопровождается полным пакетом необходимых документов. Заявку на покупку листов ASME A 240M можно оставить, нажав «Заказать в 1 клик», через таблицу выше или указанному номеру телефона.
Безникилевые коррозионностойкие марки стали
Недорогие коррозионностойкие безникелевые хромистые стали марок AISI 409 и 430 (400-й серии) сегодня являются одними из наиболее востребованных на рынке металлопроката .
Согласно стандарту ASTM А240, безникелевые хромистые стали марок AISI 409 и 430 (серии AISI 400) относятся к категории общего применения и могут быть адаптированы к различным условиям эксплуатации в любых отраслях промышленности. К тому же это оптимальный выбор материала для решения целого комплекса технических задач.
Механические свойства листового проката из различных нержавеющих сталей в соответствии со стандартами ASTM A240 и А 176-99 приведены в табл. 1.
Следует отметить, что реальные величины предела прочности, предела текучести и относительного удлинения листового проката из сталей 409, 430 и 439 существенно превышают регламентируемые стандартом A240 значения ( В=500-550 МПа; 0,2 =250-350 МПа; 5=25-30%).
Механические свойства листового проката по стандарту ASTM A240
| Марка стали, ее приблизительный российский аналог и класс | Предел прочности, MПa (мин., кроме марки 420) | Предел текучести (0,2%), MПa (мин.) | Относительное удлинение, % (мин) | Твердость НВ (макс) |
|---|---|---|---|---|
| 304 (08Х18Н10), аустенитная | 515 | 205 | 40 | 201 |
| 316, (03Х17Н14М2), аустенитная | 515 | 205 | 40 | 217 |
| 321 (08Х18Н10Т), аустенитная | 515 | 205 | 40 | 217 |
| 409 (~08Х13), ферритная | 380 | 205 | 22 | 179 |
| 420 (20-40Х13), мартенситная* | макс.690 | 217 | ||
| 430 (08Х17), ферритная | 450 | 205 | 22 | 183 |
| 439 (08Х17Т), ферритная | 415 | 205 | 22 | 183 |
*) Мартенситная нержавеющая сталь (аналог отечественных сталей 20-40Х13), которая упрочняется термообработкой и обладает высокой износостойкостью. Эта сталь обладает хорошей пластичностью (в состоянии поставки), высокой ударной вязкостью, хорошей коррозионной стойкостью и жаростойкостью. В отожженном (умягченном) состоянии поставки структура стали представляет собой смесь ферритной и карбидной фазы. При нагревании до температуры 1000-1060 °С и последующей закалке (на воздухе или в масле) образуется мартенсит, твердость которого прямо пропорциональна содержанию углерода.
Образующиеся карбиды хрома дополнительно дисперсно упрочняют структуру стали, повышая ее твердость (до 55 HRC) и износостойкость после закалки и отпуска.
Стали серии 400 сохраняют достаточно высокие механические свойства при повышенных температурах эксплуатации, обеспечивая конструкционную прочность оборудования.
Если конструкции из нержавеющих сталей длительно эксплуатируются при высоких температурах, то следует учитывать температурно-временные факторы, которые могут негативно влиять на прочностные характеристики. Например, отечественные никельсодержащие нержавеющие стали и стали серии 300 (за исключением 321 и 347 марок), в отличие от сталей серии AISI 400, при эксплуатации в течение всего лишь нескольких часов в температурном диапазоне 450-750 °С могут быть подвержены очень опасному виду коррозионного разрушения — межкристаллитной коррозии (МКК). А хромистые ферритные стали серии 400 не склонны к высокотемпературной МКК при температуре до 1000 °С.
Одной из основных причин разрушения стальных нержавеющих конструкций часто является коррозия, обусловленная электрохимической гетерогенностью зон термического влияния сварных швов и основного металла. Поэтому уменьшение содержания углерода в сталях является важным фактором предотвращения щелевой и ножевой коррозии в сварных соединениях. Низкое содержание углерода в ферритных сталях серии AISI 400 (реально до 0,03 %) и низкая величина деформационного упрочнения по сравнению с никельсодержащими сталями обуславливают не только высокую стойкость против МКК, но и способность хорошо свариваться и сравнительно легко обрабатываться механически без наклепа, присущего аустенитным сталям.
Иногда при высокотемпературном нагреве фактор времени может повлиять на прочностные свойства и хромистых нержавеющих сталей. Сталь марки 430, содержащая 16-18% хрома, может потерять прочностные свойства при остывании, но только после очень длительной непрерывной эксплуатации (более 100 часов) в температурном диапазоне 425-530 °С вследствие так называемого 475-градусного охрупчивания. Экономнолегированная хромом сталь марки 409 не подвержена данному типу разрушения и, следовательно, более предпочтительна для использования в качестве материала для конструкций, подвергающихся подобному очень длительному нагреву (например, конвекционные печи непрерывного цикла, работающие в температурном диапазоне до 500 °С).
Технологические свойства различных групп сталей приведены в табл. 2.
Технологические свойства сталей 300/й и 400/й серий
Механическая обработка (фрезерование, токарная обработка) Удовлетворительно Хорошо
Упрочнение термообработкой Не упрочняются Не упрочняются
Вытяжка Отлично Отлично
Перфорация Удовлетворительно Хорошо
Резка гильотинными ножницами Удовлетворительно Хорошо
Листовая разделительная штамповка Удовлетворительно Хорошо
Штамповка Хорошо Хорошо
Шлифовка Удовлетворительно Удовлетворительно
Свариваемость Отлично Отлично*
*) При использовании аустенитных присадочных материалов, обеспечивающих высокие прочностные свойства и повышенную пластичность сварного шва.
Хромистая нержавеющая сталь по сравнению с никельсодержащей аустенитной нержавейкой обладает низким коэффициентом термического расширения (КТР) и повышенной теплопроводностью. Это предопределяет ее преимущественное использование (в том числе и трубного проката) в различных теплообменных конструкциях.
Сварные конструкции и трубопроводы из хромистых сталей существенно меньше изменяют размеры при колебаниях температуры, что снижает разрушающие усталостные нагрузки при перепадах температуры и предотвращает возможные утечки из гидравлических соединений.
Кроме того, обладая сравнительно низкой тепловой инерцией (удельной теплоемкостью), элементы конструкций из ферритных хромистых сталей быстрее прогреваются (и, соответственно остывают) при меньших энергозатратах. Это позволяет избежать возможного инерционного перегрева, что весьма актуально для широкого ряда пищевых производств.
Эти стали выдерживают высокие пиковые температурные нагрузки (до 950 °С) и могут непрерывно эксплуатироваться при температурах как минимум до 700°С.
Физические свойства различных групп сталей приведены в табл. 3.
Физические свойства нержавеющих сталей
| Марка стали | Плотность, кг/м3 | Модуль упругости, Гпа | Коэффициент термического расширения, x10/6/°C | Теплопроводность при 100° С, Вт/м·К | Удельная теплоемкость (0 — 100°С), Дж/кг·К | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 304 | 7900 | 193 | 17,2 | 17,8 | 18,4 | 16,2 | 500 |
| 316 | 7950 | 193 | 15,9 | 16,2 | 17,5 | 16,2 | 500 |
| 321 | 7900 | 193 | 16,6 | 17,2 | 18,6 | 16,1 | 500 |
| 409 | 7680 | 200 | 11,7 | 12 | 12,4 | 24,9 | 460 |
| 430 | 7750 | 200 | 10,4 | 11 | 11,4 | 26,1 | 460 |
Применение хромистых нержавеющих сталей
Пищевая и перерабатывающая промышленности
Хромистые нержавеющие стали, обладающие высокой коррозионной стойкостью во многих пищевых средах, могут быть использованы для изготовления технологического оборудования, применяемого на различных этапах пищевого производства (мойка или гигиеническая обработка сырья, продуктов и оборудования, измельчение, разделение и сортировка продукции, смешивание, тепловая обработка, расфасовка и упаковка, транспортировка и т.д.). Согласно заключению Всероссийского научно_исследовательского института коррозии стали, серии AISI 400, в соответствии с ГОСТ 13819, являются «весьма стойкими» или «стойкими» в кипящей питьевой воде, перегретом водяном паре, сырном зерне, кипящем растительном и животном жире, мясных продуктах, вине, этиловом спирте, пиве, пивном сусле, и т.п. Эти стали могут быть использованы, например, для изготовления оборудования солодовен (приготовление солода, солодоращение, емкости для мойки и замочки ячменя для приготовления солода, сушилки для зеленого солода, оборудование для очистки солода, росткоотбивные машины, устройства для удаления ростков и пыли и т.п.).
Применение безникелевых нержавеющих сталей в пищевой и перерабатывающей отраслях промышленности регламентировано и рекомендовано многочисленными стандартами и другими нормативными документами. Например, ГОСТ 27002 «Посуда из коррозионностойкой стали» указывает на то, что «для изготовления корпусов и крышек посуды должна применяться … сталь марок … 08Х13, 12Х13, 15Х25Т, 12Х17». В свою очередь, в перечне рекомендуемых нержавеющих сталей для изготовления моек в ГОСТ Р 50851 «Мойки из нержавеющей стали» обозначена сталь 08Х18Тч, а с 2001 года ГОСТ Р 516872000 «Приборы столовые и принадлежности кухонные из коррозионностойкой стали» регламентирует стали 30Х13, 40Х13 как материалы для изготовления кухонных ножей. Основной «нержавеющий» ГОСТ 5632, также регламентирует использование некоторых хромистых ферритных сталей в качестве заменителей аустенитных хромоникелевых сталей типа 12Х18Н10Т «для изготовления кухонной утвари и оборудования пищевой промышленности». Кроме того, на данные марки сталей имеются санитарно_эпидеомиологические заключения (№№ 77.ФУ.05.849.П.003098.12.03 от 11.12.2003; 50.РА.01.187.П.000842.03.04 от 16.03.2004 и др.) о возможности их использования в контакте с пищевыми продуктами.
Стали марок AISI 409, 420, 430, 439 и др. не только могут быть использованы в качестве заменителей никельсодержащих марок, но и, превосходя последние по ряду свойств, часто оказываются незаменимыми при производстве оборудования пищевой промышленности. Как уже было сказано, хромистые стали обладают низким КТР и повышенной теплопроводностью, и это предопределяет их преимущественное использование в таких теплообменных конструкциях, как охладительные градильни и т.п. Низкий КТР обеспечивает более надежное фиттинговое крепление и обеспечивает ускоренный теплообмен в системах охлаждения пищевых резервуаров (системы с охлаждением гликолем, водой и другими охлаждающими средами.
К тому же из-за низкой теплопроводности бытовая посуда из нержавеющей никельсодержащей стали часто производится с толстым теплораспределительным дном, что неминуемо приводит к повышению ее стоимости.
Конечно, выбор никельсодержащих сталей, особенно сталей, легированных молибденом, не подвергается сомнению в случаях контакта с высокоагрессивными кислотными или щелочными средами. Однако в подавляющем большинстве производств пищевой отрасли подобные среды не используются. Гораздо более актуально принимать во внимание стойкость к коррозии сталей серии 400 в таких умеренно агрессивных пищевых средах, как животные и растительные жиры, этиловый спирт, мясные соки, дрожжи, пивное сусло, сыры, крахмал, уксусная кислота, углекислота, дубильная кислота, окислительные растворы солей и т.п. Кроме того, стали типа 12Х18Н10Т являются наименее стойкими к коррозионному хлоридному растрескиванию под нагрузкой, а стали серии AISI 400, напротив, обладают максимальной стойкостью в подобных средах. Хромистые стали устойчивы в серосодержащих средах, а использование наиболее популярных никельсодержащих сталей в серосодержащих средах не рекомендовано в том числе и по ГОСТ 5632. Серосодержащие вещества, не говоря уже о различного рода хлоридах, широко применяются в пищевой промышленности (например, входят в состав консервантов и т.д.).
Строительство и архитектура
Листовой и трубный прокат может успешно использоваться для решения широкого спектра архитектурно-строительных, дизайнерских, технических и прочих задач. Например, для изготовления таких стационарных и модульных конструкций, как стеллажи, стенды, полки, элементы интерьера и экстерьера, опорные конструкции для торгового интерьера, торговые полки, витрины и т.п.
Высокотемпературное печное оборудование, дымоходы, вентиляционные короба, системы выхлопа
Во всем мире из ферритных хромистых сталей изготавливают элементы конструкций, эксплуатируемые в горячих газовых средах, которые образуются при переработке и сжигании топлива и содержат водяной пар, оксиды углерода, углеводороды, окислы азота, двуокись серы, сероводород и т.д. Стали серии AISI 400 коррозионно устойчивы к нефти и продуктам ее дистилляции, эфирным и машинным маслам и т.п. Кроме того, сера как составная часть продуктов сгорания нефтепродуктов в виде окислительной двуокиси серы оказывает разрушительное действие на никельсодержащие аустенитные стали. Присутствие в стали никеля приводит к образованию легкоплавкой эвтектики «сульфид никеля — никель», которая проникает вглубь стали по границам зерен, вызывая ее охрупчивание. Еще более опасным врагом никельсодержащих сталей является восстановительная среда сероводорода (H2S). А стали 400 серии сохраняют в таких условиях свои высокие коррозионные свойства.
Использование безникелевых нержавеющих сталей, конечно, не ограничивается приведенными примерами. Данные марки сталей могут применяться для изготовления различных конструкций нефтегазового машиностроения (рамки для каплеулавливателей в нефтяных сепараторах, тарелки и насадки ректификационных колонн и т.д.). Мартенситная сталь AISI 420 используется в тех случаях, когда необходимо сочетание высокой износостойкости и хорошей коррозионной стойкости: при изготовлении режущего и мерительного инструмента, кухонной утвари, деталей турбин и котлов, крепежа, пружин, карбюраторных игл, штоков поршневых компрессоров, деталей внутренних устройств аппаратов и других различных деталей, работающих на износ в слабоагрессивных средах до 450 °С.
AISI 304
Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:
- AISI 304 - Основной сорт
- AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) - Сорт глубокой вытяжки
- AISI 304 DDS (Extra deep drawing) - Сорт особо глубокой вытяжки
- хорошее общее сопротивление коррозии
- хорошая пластичность
- превосходная свариваемость
| стандарт | марка | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A240 | AISI 304 | ≤0.080 | ≤0.75 | ≤2.0 | ≤0.045 | ≤0.030 | 18.00 - 20.00 | 8.00 - 10.50 |
Все эти значения относятся к только AISI 304.
| Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | d | - | 4°C | 7.93 |
| Температура плавления | °C | 1450 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10 -6 .K -1 | 0-100°C 0-200°C | 17.5 18 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.80 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m DC или в/ч AC | 20°C μ μ разряж.возд. | 1.02 |
| Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.
304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:
- фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
- азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C - 50°C,
- муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
- уксусной кислоте при температуре 20°C - 50°C.
Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.
| Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Серная кислота | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Азотная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Фосфорная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Муравьиная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 2 | 1 | 0 |
Код: 0 = высокая степень защиты - Скорость коррозии менее чем 100мкм/год
1 = частичная защита - Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты - Скорость коррозии более чем 1000мкм/год
Атмосферные воздействия
Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).
| Окружающая среда | Скорость коррозии (мкм/год) | ||
|---|---|---|---|
| AISI 304 | Алюминий-3S | Углеродистая сталь | |
| Сельская | 0.0025 | 0.025 | 5.8 |
| Морская | 0.0076 | 0.432 | 34.0 |
| Индустриальная Морская | 0.0076 | 0.686 | 46.2 |
| Кипящая среда | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|---|
| 20%-ая уксусная кислота | Обычный металл Сваренный | 0.03 |
| 45%-ая муравьиная кислота | Обычный металл Сваренный | 1.4 1.3 |
| 10%-ая сульфаминовая кислота | Обычный металл Сваренный | 3.7 3.7 |
| 1%-ая соляная кислота | Обычный металл Сваренный | 2.5 2.8 |
| 20%-ая фосфорная кислота | Обычный металл Сваренный | |
| 65%-ая азотная кислота | Обычный металл Сваренный | 0.2 0.2 |
| 10%-ая серная кислота | Обычный металл Сваренный | 11.3 12.5 |
| 50%-ая гидроокись натрия | Обычный металл Сваренный | 3.0 3.3 |
Причиной незащищенности аустенитных нержавеющих сталей в диапазоне температур 425°C - 820°C является осаждение карбидов хрома на границах зерен. Такие стали "сенсибилизируются" и становятся подверженными межкристаллитной коррозии в агрессивных окружающих средах. Содержание углерода в марке AISI 304 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния.
| ASTM A 262 Оценочные испытания | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|---|
| Practice B (Метод B) (гептагидрат сульфата железа - Серная кислота) | Обычный | 0.5 |
| Сваренный | 0.6 | |
| Practice E (Метод E) (пентагидрат сульфата меди - Серная кислота) | Обычный | Без трещин на изгибе |
| Сваренный | Незначительные трещины на сварном шве (недопустимо) | |
| Practice A (Метод A) (Травление щавелевой кислотой) | Обычный | Ступенчатая структура |
| Сваренный | Глубокое растрескивание (недопустимо) |
Сталь марки AISI 304, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.
Дополнительно производятся сорта AISI 304 DDQ и AISI 304 DDS для глубокой и особо глубокой вытяжки.
О формовке с растяжением
В процессе формовки с растяжением заготовку подвергают «торможению» во время вытяжки. Стенки становятся более тонкими, и во избежание разрывов стали желательно предусмотреть свойства повышенного упрочнения при формовке.
Степень растяжения определяется эриксоновским испытанием на вытяжку (деформация производится до начала утончения стенок).
| Число Эриксена (Характеристика обрабатываемости листового металла давлением) | |
|---|---|
| AISI 430 | 8.7 мм |
| AISI 304 | 11.8 мм |
Тесты на Глубокую вытяжку
При чистой глубокой вытяжке на прессе заготовку не подвергают «торможению», а материалу дают свободно течь в инструментах. На практике такое бывает очень редко. Например, при вытяжке хозяйственной посуды всегда присутствует также элемент формовки с растяжением.
Характеристики листового материала при глубокой вытяжке описываются предельным коэффициентом вытяжки - LDR (отношение наибольшего возможного диаметра образца до момента разрыва к диаметру пресса) и пределом фестонообразования (при формовочном тесте – относительный размер образующихся язычков).
Испытание на выдавливание по Эриксену
| LDR * (При толщине образца 0.8 мм и диаметре пресса равном 20 мм) | |
|---|---|
| AISI 430 | 2.05 мм |
| AISI 304 | 2.0 мм |
*Limiting drawing ratio - предельный коэффициент вытяжки
Оценка фестонообразования
| Фестонообразование (Относительный размер образующихся язычков) | |
|---|---|
| AISI 430 | 5-7% |
| AISI 304 | 3-5% |
Гибка
Приближенные пределы изгиба:
Обратное распрямление больше, чем у углеродистой стали, ввиду чего «перегибать следует, соответственно, больше». При загибе обычного прямого угла на 90º получаем следующие показатели по выправлению:
- r = s обратное распрямление около 2°
- r = 6s обратное распрямление около 4°
- r = 20s обратное распрямление около 15°
Для аустенитной нержавеющей стали (в т.ч. AISI 304) минимальный рекомендуемый радиус изгиба составляет r = 2s, где s - толщина листа.
Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. Лучшее сопротивление коррозии достигается при отжиге на уровне 1070 °C и быстром охлаждении. После отжига необходимо травление и пассивирование.
Для AISI 304L - 450-600 °C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Для AISI 304 должна использоваться более низкая температура отпуска - максимум 400 °C.
Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
Следует обращать особое внимание на следующий факт: для нержавеющей стали для однородного прогрева требуется время, в 2 раза превышающее время для той же самой толщины углеродистой стали.
AISI 316, 316L, 316Ti
Все эти значения относятся только к AISI 316 и AISI 316 Ti. Для AISI 316L значения не приводятся, т.к. её прочность заметно уменьшается при температуре выше 425 °C.
Сопротивление на разрыв при повышенных температурах (AISI 316, AISI 316Ti)
| Температура (°C) | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
|---|---|---|---|---|---|
| Сопротивление на разрыв (при растяжении), Н/мм 2 | 460 | 320 | 190 | 120 | 70 |
Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации
Температура образования окалины:
Непрерывное воздействие 925°C
Прерывистые воздействия 870°C
Физические свойства (AISI 316L)
| Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | d | - | 4°C | 8.0 |
| Температура плавления | °C | 1440 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10 -6 .K -1 | 20-100°C 20-300°C 20-500°C | 16.0 17.0 18.0 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.75 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m | 20°C | 1.005 |
| Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
Общая Коррозия
Стали марок AISI 316, 316L являются наиболее стойкими из всех нержавеющих сталей 300-ой серии к атмосферным и другим умеренным типам коррозии. Все среды, в которых рекомендуется применять стали 300-ой серии, не представляют опасности для молибденсодержащих сортов. Одно известное исключение - азотная кислота, которая служит для них сильным окислителем.
AISI 316 является значительно более стойкими к серной кислоте, чем любые другие хром-никельсодержащие марки. При температурах около 50 °C AISI 316 стойка к этой кислоте в концентрации до 5 процентов. В температурах до 40°C и выше 60°C эта марка имеет превосходное сопротивление более высоким концентрациям. В местах конденсации сернистых газов она является намного более стойкой, чем другие типы. Однако следует тщательно следить за безопасной концентрацией.
Содержание молибдена в стали AISI 316 обеспечивает сопротивление окислению в большинстве применяемых окружающих средах. Как показывают лабораторные исследования, сплав обеспечивает превосходное сопротивление кипению 20%-ой фосфорной кислоты. Он также широко используется в горячих органических и жирных кислотах, поэтому часто применяется в изготовлении и обработке некоторых продуктов и фармацевтических изделий.
AISI 316 и AISI 316L могут одинаково хорошо применяться в средах, где существует риск возникновения межкристаллитной коррозии. Использование низкоуглеродистой AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка.
Степень защиты металла в кислотных средах
| Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Серная кислота | 0 | 1 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Азотная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Фосфорная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Муравьиная кислота | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
0 - высокая степень защиты - Скорость коррозии менее чем 100 мкм/год
1 - частичная защита - Скорость коррозии от 100 до 1000 мкм/год
2 - нет защиты - Скорость коррозии более чем 1000 мкм/год
Атмосферные воздействия
Сравнение AISI 316 с другими металлами в различных атмосферах
(Скорость коррозии рассчитана при 5-летнем воздействии).
| Окружающая среда | Скорость коррозии (мкм/год) | ||
|---|---|---|---|
| AISI 316 | Алюминий-3S | Углеродистая сталь | |
| Сельская | 0.0025 | 0.025 | 5.8 |
| Морская | 0.0076 | 0.432 | 34.0 |
| Индустриальная Морская | 0.0051 | 0.686 | 46.2 |
Коррозионностойкость в кипящих химикалиях для AISI 316L
| Кипящая среда | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|
| 20%-ая уксусная кислота | 0.003 |
| 45%-ая муравьиная кислота | 0.531 - 0.594 |
| 1%-ая соляная кислота | 0.024 - 1.615 |
| 10%-ая щавелевая кислота | 1.130 - 1.224 |
| 20%-ая фосфорная кислота | 0.015 - 0.027 |
| 10%-ая сульфаминовая кислота | 3.030 - 3.155 |
| 10%-ая серная кислота | 16.137 - 16.718 |
| 10%-й бисульфат натрия | 1.427 - 1.816 |
| 50%-ая гидроокись натрия | 1.971 - 2.169 |
Питтинговая коррозия
Сопротивление 316 сталей к питтинговой коррозии в присутствии хлорида увеличено более высоким содержанием хрома(Сr), молибдена(Мо), и азота (N). Относительная мера питтингостойкости определяется параметром, вычисляемым как PREN = Cr+3.3Mo+16N. PREN для сталей AISI 316 и AISI 316L(PREN=24.2) выше, чем для AISI 304 (PREN=19.0), что отражает лучшую питтингостойкость за счет присутствия молибдена.
Как показано в таблице ниже, лучшую стойкость к питтинговой коррозии обеспечивает более высокое содержание молибдена в сплаве.
CCCT (Критическая Температура Щелевой Коррозии) и CPT (Критическая Температура Питтинговой Коррозии) скоррелированы с PREN.
Сталь марки AISI 304 может сопротивляться питтинговой (щелевой) коррозии в воде, содержащей приблизительно до 100 ppm хлоридов, в то время как для AISI 316 и AISI 317 этот показатель составляет до 2000 и 5000 ppm хлоридов, соответственно.
Хотя эти сплавы использовались в морской воде (19 000 ppm хлоридов), они не рекомендуются для такого использования. Для применения в морской воде разработан сплав с 6.2 % Мо и 0.22 % N. Однако применение этих марок в аэрозольной морской среде (фасады зданий около океана) и загрязненной городской среде (крыши, дымоходы) возможно.
| Марка | Композиция | PREN 1 | CCCT 2 (°C) | CPT 3 (°C) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cr | Mo | N | ||||
| AISI 304 | 18.0 | - | 0.06 | 19.0 | - | |
| AISI 316 | 16.5 | 2.1 | 0.05 | 24.2 | 15 | |
| AISI 904L | 20.5 | 4.5 | 0.05 | 36.2 | 20 | 40 |
- 1 Pitting Resistance Equivalent — Эквивалент Сопротивления питтинговой коррозии, включая азот, PREN =Cr+3.3Mo+16N
- 2 Critical Crevice Corrosion Temperature — Критическая Температура Щелевой Коррозии, CCCT, в соответствии с ASTM G-48B (6%FeCl3 в течение 72 часов, с щелями)
- 3 Critical Pitting Temperature — Критическая Температура Питтинговой Коррозии, CPT, в соответствии с ASTM G-48A (6%FeCl3 в течение 72 часов)
Содержание углерода в AISI 316 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния. По этой причине использование низкоуглеродистой стали AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка. «Низкий углерод» увеличивает время, необходимое для осаждения «вредных» карбидов хрома, но не прекращает реакцию их осаждения на длительное время в данном диапазоне температур.
| ASTM A 262 Оценочные испытания | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) | |
|---|---|---|---|
| AISI 316 | AISI 316 L | ||
| Practice B (Метод B) (гептагидрат сульфата железа - Серная кислота) | Обычный | 0.9 | 0.7 |
| Сваренный | 1.0 | 0.6 | |
| Practice E (Метод E) (пентагидрат сульфата меди - Серная кислота) | Обычный | Без трещин на изгибе | Без трещин |
| Сваренный | Незначительные трещины на сварном шве (недопустимо) | Без трещин | |
| Practice A (Метод A) (Травление щавелевой кислотой) | Обычный | Расслоение ступенчатое | Расслоение ступенчатое |
| Сваренный | Глубокое растрескивание (недопустимо) | Расслоение ступенчатое | |
Аустенитные сплавы под воздействием напряжения восприимчивы коррозионному растрескиванию (SCC) в галоидных соединениях. Хотя 316-е сплавы несколько более стойкие к SCC из-за содержания молибдена, они все равно являются весьма восприимчивыми.
- присутствие ионов галоидного соединения (вообще хлоридов);
- остаточные напряжения при растяжении;
- температуры свыше 50 °C.
Напряжения могут возникнуть из-за деформации сплава в холодном состоянии во время формования, или ротационной вытяжки, или в процессе сварки, из-за возникновения напряжения от смены тепловых циклов.
Уровни напряжения могут быть снижены путем отжига или термической обработкой после деформации в холодном состоянии.
Низкоуглеродистый материал AISI 316L - лучший выбор при эксплуатации при воздействии напряжений, которые способствуют возникновению межкристаллитной коррозии.
Скорость растрескивания в зависимости от условий окружающей среды
- Сталь легко свариваемая
- После сварки термическая обработка не требуется
- Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы
AISI 316/316L, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.
| число Эриксена характеристика обрабатываемости листового металла давлением | LDR предельный коэффициент вытяжки |
|---|---|
| 11.0-11.5 (мм) | 2.00-2.05 (мм) |
Читайте также: