Сталь 304 сталь 316l

Обновлено: 27.04.2024

Что касается базовых классов Американского института железа и стали (AISI), то единственное практическое различие между 304/316 и 304L/316L - это содержание углерода; [L] означает более низкое содержание углерода.

Диапазон содержания углерода составляет максимум 0,08% для 304 и 316 и максимум 0,030% для типов 304L и 316L. Все остальные диапазоны элементов практически одинаковы (диапазон никеля для 304 составляет 8,00-10,50%, а для 304L - 8,00-12,00%).

Есть две европейские стали типа 304L, 1.4306 и 1.4307. 1.4307 - наиболее часто предлагаемый вариант за пределами Германии. 1.4301 (304) и 1.4307 (304L) имеют углеродный диапазон максимум 0,07% и максимум 0,030%, соответственно. Диапазоны хрома и никеля одинаковы, никель для обоих марок имеет минимум 8%. 1.4306 по сути является немецкой маркой и имеет минимум 10% Ni. Это снижает содержание феррита в стали и считается необходимым для некоторых химических процессов.

Европейские марки для типов 316 и 316L, 1.4401 и 1.4404, соответствуют всем элементам с диапазоном содержания углерода максимум 0,07% для 1,4401 и максимум 0,030% для 1.4404. В системе EN также имеются версии с высоким содержанием Mo (минимум 2,5% Ni) 316 и 316L, соответственно 1.4436 и 1.4432. Для дальнейшего усложнения вопросов также существует сорт 1.4435, который имеет высокое содержание Мо (минимум 2,5%) и Ni (минимум 12,5%).

Влияние углерода на коррозионную стойкость

Варианты с более низким содержанием углерода (316L) были установлены в качестве альтернативы стандартному (316) классу углеродного диапазона для преодоления риска межкристаллитной коррозии (разрушения сварного шва), которая была определена как проблема в первые дни применения этих сталей. Это может произойти, если сталь выдерживается в диапазоне температур от 450 до 850 ° C в течение нескольких минут, в зависимости от температуры, и впоследствии подвергается воздействию агрессивных агрессивных сред. Коррозия затем происходит рядом с границами зерна.

Если уровень углерода ниже 0,030%, то эта межкристаллитная коррозия не происходит после воздействия этих температур, особенно в течение времени, обычно испытываемого в зоне термического влияния сварных швов в толстых сечениях стали.

Влияние уровня углерода на свариваемость

Существует мнение, что низкоуглеродистые типы легче сваривать, чем стандартные виды углерода.

Кажется, нет четкой причины для этого, и различия, вероятно, связаны с более низкой прочностью низкоуглеродистого типа. Низкоуглеродистый тип может быть легче формировать, что, в свою очередь, может также влиять на уровни остаточного напряжения, оставшегося в стали после формирования и подгонки для сварки. Это может привести к тому, что стандартным типам углерода понадобится больше силы, чтобы удерживать их в положении после установки для сварки, с большей склонностью к возврату пружины, если не удерживать ее должным образом.

Сварочные материалы для обоих типов основаны на низкоуглеродистом составе, чтобы избежать риска межкристаллитной коррозии в затвердевшем слепке или от диффузии углерода в основной (окружающий) металл.

Двойная сертификация низкоуглеродистых композиционных сталей

Коммерчески производимые стали с использованием современных методов производства, как правило, производятся как низкоуглеродистый тип, как само собой разумеющееся из-за улучшенного контроля в современном производстве стали. Следовательно, готовые стальные изделия часто предлагаются на рынок с двойной сертификацией для обоих обозначений марок, поскольку они могут затем использоваться для изготовления изделий с указанием любого сорта в рамках определенного стандарта.

Нержавеющая сталь 316/304 и 316L / 304L

Нержавеющие стали AISI-304 -321 -316L: технический обзор

Красноломкость - свойство металлов давать трещины при горячей обработке давлением (ковка, штамповка, прокатка) в области температур красного или жёлтого каления (850-1150°C).

Хладноломкость - склонность металла растрескиваться и ломаться при холодной механической обработке.

Определение нержавеющей стали

Нержавеющая сталь (коррозионностойкие стали) - легированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах.

Классификация

Нержавеющие стали делят на 3 группы:

1. Коррозионностойкие стали - от них требуется стойкость к коррозии в несложных промышленных и бытовых условиях (из них можно изготавливать детали оборудования для нефтегазовой, легкой, машиностроительной промышленности, хирургические инструменты, бытовую нержавеющую посуду и тару).

2. Жаростойкие стали - от них требуется жаростойкость, то есть стойкость к коррозии при высоких температурах в сильно агрессивных средах, например, на химических предприятиях.

3. Жаропрочные стали - от них требуется жаропрочность, то есть хорошая механическая прочность при высоких температурах.

По химическому составу нержавеющие стали делятся на 3 группы:

1. Хромистые

Мартенситные;
Полуферритные (мартенисто-ферритные);
Ферритные.

2. Хромоникелевые

Аустенитные;
Аустенитно-ферритные;
Аустенитно-мартенситные;
Аустенитно-карбидные.

3. Хромомарганцево-никелевые

Стали марки AISI-304 -321 -316L относятся к хромоникелевым сталям, аустенитному классу высоколегированных сталей, образующих при кристаллизации преимущественно однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической (ГЦК) решеткой, которая сохраняет форму при охлаждении материала до криогенных температур. Содержание другой фазы - высоколегированного феррита (δ-Fe с объёмно-центрированной кристаллической (ОЦК) решеткой) изменяется от 0 до 10%.

Это позволяет использовать аустенитные стали в качестве коррозионностойких, жаропрочных, жаростойких, криогенных конструкционных материалов в химических, теплоэнергетических и атомных установках, где они подвергаются совместному сочетанию воздействия напряжений, высоких температур и агрессивных сред.

Обозначения стандартных нержавеющих сталей по AISI включают в себя три цифры и следующие за ними в ряде случаев одну, две или более буквы. Первая цифра обозначения определяет класс стали. Так, обозначения аустенитных нержавеющих сталей начинаются с цифр 2ХХ и 3ХХ, в то время как ферритные и мартенситные стали определяются по классу 4ХХ.

Дополнительные буквы, следующие за цифрами, используемые для обозначения нержавеющих сталей по AISI означают:

Низкое содержание углерода

Нормальное содержание углерода

Повышенное содержание серы и фосфора

Расширенный интервал содержания углерода

Основным преимуществом сталей аустенитного класса AISI-304 -321 -316L являются их высокие эксплуатационные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения.

Теоретически изделия из аустенитных нержавеющих сталей при нормальных условиях - немагнитные, но после холодного деформирования (любой механической обработки) могут проявлять некоторые магнитные свойства (часть аустенита превращается в феррит).

Таблица стандартов

Различия сталей AISI

AISI-304

Аустенитная, с низким содержанием углерода. Модификация стали AISI-304 имеет широкую сферу применения и большой спрос у потребителей, поскольку является универсальным продуктом. AISI-304 обладает лучшими (относительно других марок) показателями по свариваемости, сопротивлению коррозии и окислению. Сталь этой марки обладает отличными низкотемпературными свойствами и одновременно рекомендована к использованию при высоких температурах. Среди множества других сплавов ее также выделяют механические свойства, химический состав и относительно невысокая стоимость. AISI 304 обладает высокой пластичностью для таких операций механической обработки как прокат, волочение.

AISI-316L

Сталь аналогичная AISI-304 с очень низким содержанием углерода и добавлением молибдена около 2,5%. Стальной сплав AISI-316L представляет собой оптимизированный вариант версии AISI-304, который дополнительно обогащен молибденом. Для этого сплава характерно более высокое содержание никеля. Данная версия стали имеет в разы большую способность к сопротивлению коррозии в агрессивных средах. В условиях паров уксусной кислоты, едкого хлора или морской воды добавление молибдена позволяет стали приобрести устойчивость к различным видам коррозии, среди которых можно назвать, в том числе, питтинговую (точечную) и щелевую. Более низкая общая коррозионная устойчивость в относительно малоагрессивных средах позволяет показывать прекрасное сопротивление коррозии в загрязненном воздухе и в приморской зоне.

AISI-321

Хромоникелевая сталь с добавкой титана (Ti). Модификация стали AISI-321 обладает отличными характеристиками устойчивости к коррозии и высоким температурам, однако при этом она недостаточно сопротивляется воздействию серосодержащих сред. Данную сталь рекомендуется использовать при температурах от 600°С до 800°С. Стоит отметить, что срок ее службы может быть очень длительным. Сталь AISI321 не подвержена межкристаллитной коррозии, поскольку в ее составе есть титан, применяемый для придания сплавам высокой твердости. Особое внимание стоит обратить на то, что в сваренном состоянии сталь AISI-321 не должна применяться в чрезмерно кислых агрессивных средах. Сталь более устойчива к механическому воздействию в отличии от AISI-304 -316L.

Применение сталей AISI

Это наиболее распространенная в применении сталь. Она обладает высокой пластичностью, что позволяет широко использовать AISI-304 в штампованных изделиях с высоким уровнем вытяжки и сложным рельефом, например при изготовлении моек, раковин и тому подобных предметов быта. Благодаря низкому содержанию углерода сталь AISI-304 обладает улучшенными сварочными характеристиками.

Пищевая промышленность: изготовление различных емкостей, передающих устройств. Изготовление дымоходов, систем дымоудаления и вентиляции. Практически во всех молочных и пивоваренных производствах используется сталь AISI-304 в качестве основного материала для изготовления оборудования, инструмента и приборов.

Вторыми по значимости отраслями промышленности, которые без преувеличения не могут обойтись без стали AISI-304, можно назвать фармацевтическую и медицинскую. В этих отраслях AISI-304 применяют при производстве медицинского и фармакологического оборудования и инструмента, имплантатов и медицинской мебели.

Самый большой объем потребления стали AISI-304 приходится на нефтехимические и химические производства. Благодаря высокой сопротивляемости агрессивным средам трубы из AISI-304 в этих отраслях применяются повсеместно. Также, в нефтегазовой сфере большой объем потребления приходится на производство скважинных фильтров, плоских щелевых решеток, плоских щелевых сит, которые изготавливаются из профилированной нержавеющей проволоки.

Из-за своего выдающегося сопротивления коррозии и окислению, выдающихся механических свойств и технологичности, AISI-316 применяется во многих секторах промышленности. Некоторые из них включают: баки и судна для хранения коррозионных жидкостей, специализированное промышленное оборудование в химическом, продовольственном, бумажно-целлюлозном, горнодобывающем, фармацевтическом и нефтехимическом секторах экономики, архитектурные конструкционные элементы, находящиеся в коррозионных средах.

Нержавеющая сталь AISI-321 применяется во многих областях производства.

Машиностроение и металлообработка: для изготовления деталей механизмов и машин.

Пищевая и химическая промышленность: для изготовления резервуаров и трубопроводов (труб и трубопроводной арматуры), контактирующих с кислыми и щелочными средами, в том числе, с продуктами питания.

Производство оборудования, работающего в диапазоне высоких температур: печной арматуры, теплообменников, корпусов тепловых и паровых котлов.

Нефтегазовая промышленность: для производства емкостей и цистерн высокой прочности, предназначенных для хранения веществ (сжатых и сжиженных газов) под давлением.

Монтаж сварных конструкций (опор, колонн, балок), взаимодействующих с агрессивными средами.

Значение химических элементов, присутствующих в нержавеющих сталях AISI

углерод

С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита - очень твердой и хрупкой фазы. Твердость цементита превышает твердость феррита примерно в 10 раз, поэтому прочность и твердость стали растут с повышением содержания углерода, а пластичность и вязкость, наоборот снижаются.

кремний

Содержание кремния как технологической примеси обычно не превышает 0,37%. Кремний как технологическая примесь влияния на свойства стали не оказывает. В сталях, предназначенных для сварных конструкций, содержание кремния не должно превышать 0,12-0,25%.

марганец

Марганец вводят в стали как технологическую добавку для повышения степени их раскисления и устранения вредного влияния серы. Марганец считается технологической примесью, если его содержание не превышает 0,8%. Марганец как технологическая примесь существенного влияния на свойства стали не оказывает.

фосфор

Пределы содержания фосфора как технологической примеси составляют 0,025-0,045%. Фосфор, как и сера, относится к наиболее вредным примесям в сталях и сплавах. Увеличение его содержания, даже на доли процента, повышая прочность, одновременно повышает текучесть, хрупкость и порог хладноломкости, снижает пластичность и вязкость. Вредное влияние фосфора особенно сильно сказывается при повышенном содержании углерода.

Вредная примесь. Повышение содержания серы существенно снижает механические и физико-химические свойства сталей, в частности, пластичность, ударную вязкость, сопротивление истиранию и коррозионную стойкость. При горячем деформировании сталей и сплавов большое содержание серы ведет к красноломкости. Кроме того, повышенное содержание серы снижает свариваемость готовых изделий.

Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное количество азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250°С.

Основной легирующий элемент, обеспечивающий коррозионную стойкость стали в любых средах, в том числе окислительных. Хром образует на своей поверхности защитную оксидную пленку и благодаря этому приобретает высокую химическую стойкость. При добавлении хрома в сталь с концентрацией не менее 11,7 % он прочно соединяется с железом и придает ему антикоррозионные свойства, причем эти свойства увеличиваются пропорционально содержанию хрома.

никель

В сталях является элементом, способствующим образованию и сохранению аустенита. Никель повышает упрочняемость сталей. В комбинации с хромом и молибденом никель еще больше повышает способность сталей к термическому упрочнению, способствует повышению вязкости и усталостной прочности сталей. Растворяясь в феррите, никель повышает его вязкость. Никель увеличивает сопротивление коррозии хромоникелевых аустенитных сталей в неокисляющих кислотных растворах.

молибден

Молибден повышает коррозионную стойкость сталей и поэтому широко применяется в высоколегированных ферритных нержавеющих сталях и в хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталях. Высокое содержание молибдена снижает склонность нержавеющей стали к точечной (питтинговой) коррозии. Молибден оказывает очень сильное упрочнение твердого раствора аустенитных сталей, которые применяются при повышенных температурах.

титан

Титан повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

AISI 304 и AISI 316 сравнение сталей

Сравнивать 316 304 просто, поскольку AISI 316, это улучшенный вариант стали 304. Данная сталь получила по своим характеристикам название «морская нержавеющая сталь» или «корабельная сталь/сплав». Это обусловлено небольшими изменениями в её химическом составе по сравнению с базовым сплавом 304.

Химический состав aisi 304 316

Изменения в составе 316 заключаются в добавках в состав молибдена, уменьшением углерода и увеличением количества никеля. Во всём остальном химический состав обоих металлов идентичен.

AISI 316/304:

Полный список их химических составов и свойств см. в табл.

Марки	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Mo	Ti
AISI 304						18,0-20,0	8,0-10,5	-	-
AISI 316						16,0-18,0	10,0-14,0	2,0-3,0

Свойства 304 316 стали

И тем не менее, несмотря на несущественные, казалось бы, изменения в химическом составе сплава, свойства 316 значительно отличаются от 304 по некоторым показателям.

Благодаря легированию молибденом, сплав 316 приобретает способность противостоять коррозионным поражениям типа щелевым и питтинговым. Особенно при прямом контакте конструкций из данного сплава в таких агрессивных средах, как кислотные пары, соединения хлора, морская вода (холодная). Общеизвестно, что питтинговая (точечная) коррозия, поражающая избирательно в труднодоступных местах, особенно опасна для конструкций. Поэтому для конструкций, которые эксплуатируются в подобных условиях, даже не поднимается вопрос - aisi 304 aisi 316 что лучше, настолько это очевидно. Это же касается конструкций и изделий, эксплуатация которых проходит в условиях соприкосновения с парами многих кислот - муравьиной, фосфорной, уксусной, борной, щавелевой, серной или молочной.

При сравнении стали aisi 304 316 понятно, что сплав AISI 316 имеет существенно высокие эксплуатационные свойства и технологические характеристики, включая прочностные показатели. Причём, что особенно важно при эксплуатации конструкций из 316, эти свойства сохраняются в течение всего времени службы, и не меняются даже при температуре, стремящейся к нулю ˚С.

Сталь 316 имеет большую, по сравнению с 304, прочность, а также намного большее сопротивление ползучести при более высоких температурных режимах эксплуатации. Это отличие 316 от 304 обусловлено добавкой молибдена.

За счёт высокого уровня сопротивления коррозийным образованиям, и неподверженности окислению, aisi 316 характеризуется физическими свойствами, которые практически ничем не отличаются от свойств aisi 304 (незначительное увеличение плотности мало влияет на эксплуатационные свойства).

Сферы использования сплавов - aisi 304 и 316 разница

Учитывая особенности свойств aisi 316, сталь 304 и 316 различия имеют и при применении. Хотя при обычных условиях эксплуатации они полностью взаимозаменяемы.

За счёт своей стойкости к образованию всех видов коррозии в морской воде, прежде всего сплав 316 незаменим в кораблестроении и транспортной области – контейнеры, агрегаты и установки на суднах, элементы морских приборов. Также он широко используется в нефтехимической промышленности, нефтеперерабатывающей, - добывающей, в химической и горнодобывающей отрасли. Из данного сплава выгодно изготавливать баки и контейнеры для хранения и транспортирования агрессивных жидкостей, так как они наиболее долговечны.

Во всех сферах, в которых используются обе стали, нет необходимости решать, aisi 304 aisi 316 что лучше, поскольку по всем другим эксплуатационным показателям они аналогичны.

Чем различаются стали AISI 304 и 316

Выбор марки стали требует квалифицированного подхода и достоверной информации о возможностях сплава для каждой конкретной ситуации использования.

Состав и применение Aisi 304

Аустенитный нержавеющий сплав, помимо железа, содержит следующие добавки, %:

углерод до 0,08, медь до 1,0, марганец до 2,0;
хром от 18 до 20;
никель 8,0 ‒ 10,5.

Содержание фосфора и серы не превышает сотых долей процента.

Свойства:

устойчивость к кислотам;
способность выдерживать температуру до 900оС;
свариваемость любым способом;
парамагнетизм;
соотношение хрома и никеля отвечают за образование оксидного слоя, предохраняющего поверхность от разрушающего воздействия.

Металлические листы выпускают горячекатаным и холоднокатаным способом. Используют металлоизделия для изготовления:

дымоходов, систем вентиляции;
котлов, теплообменников;
химического, медицинского оборудования;
строительных металлоконструкций;
сосудов, работающих под давлением;
оснащения предприятий общественного питания.

Из стали AiSi 304 делают сварные, бесшовные трубы и арматурные элементы, например, отводы.

Российский аналог сплава AiSi 304 ‒ марка стали 08Х18Н10, для AiSi 304L подходит 03Х18Н11.

Состав и применение Aisi 316

На базе AiSi 304 путём добавления молибдена создана аустенитная нержавейка AiSi 316. В состав материала, кроме железной основы и незначительных количеств углерода, кремния, фосфора, серы, азота, входит:

хром 16 ‒ 18%;
никель 10 ‒ 14%;
марганец до 2,0 молибден до 3,0%.

Добавка молибдена к основе аиси 304 делает сталь устойчивой к воздействию морской воды, способной сопротивляться питтинговой коррозии. Как и другие аустенитные составы обладает устойчивостью к высоким температурам, плохо проводит тепло и электричество.

Сталь применяется в разных областях в зависимости от подтипа:

базовый тип задействуют в пищевой, нефтеперерабатывающей, атомной отрасли;
316L с уменьшенным содержанием углерода устойчива к межкристаллической коррозии, подходит для изготовления медицинских имплантатов;
316F с меньшим процентом молибдена используют для серийного производства деталей;
316N содержит количество азота, повышающее устойчивость к воздействию агрессивных веществ, что позволяет делать инструменты и ёмкости для целлюлозно-бумажной, химической промышленности;
316T получают при добавлении титана и применяют в машиностроении, для производства оборудования.

Для прокладки труб, контактирующих с морской средой или агрессивными химическими средами, а также изготовления отводов, применяют именно этот тип долговечной, устойчивой к определённым видам коррозии стали.

Аналогом AiSi 316 в СНГ считают 08Х16Н11М3.

Разница между AISI 304 и 316

AiSi 316, «морская нержавейка», это усовершенствованная версия стали общего назначения AiSi 304. Основное отличие ‒ повышенное содержание никеля и добавка молибдена. Это сказывается на следующих характеристиках «корабельной стали» по сравнению с 304:

усиленное противостояние питтинговой и щелевой коррозии в морской воде, в кислой среде;
повышенная прочность и сопротивление ползучести при более высоком температурном пределе;
удорожание процесса производства.

Эксплуатационные характеристики при обычных условиях схожи, поэтому в данном разрезе стали взаимозаменяемы.

Читайте также: