Сталь 316 хим состав

Обновлено: 14.05.2024

Полный обзор Aisi 316: сфера применения, свойства и аналоги

Нержавеющая сталь марки AISI 316 – сплав из 300-й серии, который изготавливается в соответствии с требованиями The American Iron and Steel Institute, то есть стандартами Америки. 316 AISI представляет собой модернизированную версию 304 марки — добавлен молибден(Мо). 316-я обладает более высокой прочностью и имеет лучшее сопротивление ползучести в более высоких температурах, чем 304 АИСИ. Она также обладает отличными механическими и коррозионными свойствами в под-нулевых температурах. Российский аналог сплава – марка 03Х17Н14М3.

Наличие Мо способствует большей устойчивости к коррозии, что позволяет использовать нержавеющую сталь в агрессивных условиях и при высоких температурах. Молибден предотвращает восприимчивость сплава к питтинговой и щелевой коррозии в хлористой среде, морской воде и в парах уксусной кислоты.

316 AISI применяется для производства: химического оборудования, подвергающегося воздействиям агрессивных веществ; инструментов, вступающих в контакт с морской водой, корзин; оборудования для проявления фотопленки; корпусов котлов, используемых под высоким давлением; установок для переработки пищи; емкостей для отработанных масел для коксохимических установок, корзин и многого другого.

Обозначение по международным стандартам

Американский стандарт ASTM A240

Российский стандарт ГОСТ 5632-72

Применяемые стандарты и одобрения

Химический состав

Марка АИСИ 316 относится к нержавеющим высоколегированным хромо-никелевым нержавеющим сталям. Она довольно плохо проводит тепло и электроэнергию, может использоваться в качестве маломагнитного материала. Антикоррозийные свойства обусловлены большим содержанием хрома в металле. Молибден усиливает антикоррозийные свойства, защищая сплав от коррозии питтингового и щелевого типа в агрессивных средах. К примеру, в растворе хлора или соленой морской воде, в парах уксусной к-ты. Благодаря марганцу стабилизируется аустенитная структура, а за увеличение технологичности отвечает никель. Титан придает стали прочность и плотность, а кремний усиливает упругость, вязкость и кислотоустойчивость стали. Марганец эффективно повышает износостойкость металла, а также устойчивость к механическим нагрузкам.

Химический состав AISI 316 (стандарт ASTM A240)

Компоненты стали AISI 316

Масс. %

Химический состав марки AISI 316Ti и 316L

Марка нержавеющей стали

AISI 316Ti (Стандарт ASTM A240)

AISI 316L (Стандарт ASTM A240)

Механические свойства при комнатной температуре

Сталь нержавеющая AISI 304 легка в обработке при любых температурах, отлично сваривается различными способами.

Нержавеющая сталь AISI 316

Сопротивление на разрыв (σв),

Предел текучести (σ0,2),

Предел текучести (σ1,0),

Относительное удлинение (σ), %

Твердость по Бринеллю (HB)

Твердость по Роквеллу (HRB)

В соответствии с ASTM A 240

Нержавеющая сталь 316 лидирует в коррозийной стойкости, благодаря чему она востребована в промышленности и медицине. Ее стоимость примерно на 40% выше, чем у 304 марки.

Свойства при высоких температурах

Ниже указаны данные только для марок AISI 316 и AISI 316Ti, потому что показатели стали AISI 316L плохо себя проявляют при температуре свыше 425°С.

Максимальная прочность при повышенных температурах

Температура, °C

600

700

800

900

1 000

Rp m / Предел прочности (при растяжении), Н/мм², сопротивление на разрыв

Наименьшие величины предела упругости(ползучести) при повышенной температуре

550

650

Rp 1,0 / Пластичная деформация 1% (текучесть), Н/мм²

Максимальные температура эксплуатации АИСИ 316

Температура образования окалины (условия окисления):

Концентрация, % к массе

Код: 0 = хорошая степень защиты (скорость коррозии не превышает 100 мм/год); 1 = частичная защита (скорость варьируется от100m до 1000 мм/год); 2 = не пригоден/non resistant – (превышает 1000 мм/год).

Скорость коррозии (мм/год)

Свойства AISI 316 при низких температурах

Температура, ° по Цельсию

Предел прочности (актуально при растяжении материала), N/mm 2

Предел Упругости,(0.2%), (другими словами - условный предел текучести) N/mm2

Ударная вязкость, J

Физические свойства

Нержавейка AISI 316 обладает физическими свойствами, которые практически идентичны свойствам марки 304. Единственное, 316 имеет незначительно бОльшую плотность.

Плотность стали(вес) 316 — 7,88 г/см3.

Таблица физических свойств AISI 316 и AISI 316L

Наименование

Условные обозначения

Единица измерения

Температура

Значение

Средний коэффициент теплового расширения

Электрическое удельное сопротивление

Физико-механические параметры

Предел прочности при комнатной температуре, МПа

Предел упругости , МПа

Твердость по Бринеллю, НВ

Для непрерывного воздействия верхний предел рекомендованных t° составляет 870° по цельсию. Допускается прерывистая обработка при t° до 925. Сплав является одним из самых пластичных среди аналогичных, его можно подвергать различного формата холодным обработкам.

Технологические свойства

Технические характеристики стали AISI 316:

  • Предел текучести 220 МПа. С повышением температуры показатель падает.
  • Допускаемое напряжение сплава при тесте на разрыв составляет не менее целых 520 МПа. Это сравнительно высокий показатель среди всех нержавеющих сталей с подобным хим. составом.
  • Плотность – 7880 кг/м3. Это ощутимо выше, нежели у аналогичных сплавов.
  • Твердость по Роквеллу(HRB) насчитывается в пределах 85 единиц(максимально допустимо 100).

Продажа стали осуществляется в различных форматах – кругах, проволоке, листах, трубах, лентах и т.д.. Это позволяет быстро выбрать необходимый сортамент для изготовления нужных изделий.

Сопротивление коррозии

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 типов. Одно известное исключение — азотная кислота, которая служит для них сильным окислителем.

AISI 316 является наиболее стойким к серной кислоте, чем любые другие хромо- и никельсодержащие марки. При температурах около 50°C сталь стойко выдерживает воздействие этой к-ты в концентрации до 5 процентов. В температурных диапазонах до 40°C и выше 60°C имеет превосходное сопротивление более высоким концентрациям. В местах конденсации сернистых газов она является намного более стойкой, чем другие типы.

Он также широко используется в горячих органических и жирных кислотах, поэтому часто применяется в изготовлении и обработке некоторых продуктов и фармацевтических изделий.

Питтинговая (щелевая) коррозия

Сопротивление 316 сталей к питтинговой коррозии в присутствии хлорида увеличено более высоким содержанием элементов: Сr, Мо, 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 стойкость к питтингу за счет присутствия Мо.

  1. Лучшую стойкость к питтинговой коррозии обеспечивает более высокое содержание молибдена в сплаве.
  2. CCCT (Критическая Температура Щелевой Коррозии) и CPT (Критическая Температура Питтинговой Коррозии) скоррелированы с PREN.
  3. Сталь марки AISI 304 может сопротивляться 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, они не рекомендуются для такого использования. Применение этих марок предпочтительно в аэрозольной морской среде (фасады зданий около океана) и загрязненной городской среде (крыши, дымоходы).

Межкристаллитная коррозия

Содержание углерода в нержавеющих сплавах типа 316 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния. По этой причине использование низкоуглеродистой нержавеющей 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.

AISI 316L / SS 316L сталь

Квадрат

Характеристики марки стали 316L / SS 316L

ASTM A240 - Стандартные спецификации на хром- и никель-хромовые, хром- и марганец-никелевые нержавеющие стали для пластин, листов, полос, служащих для изготовления сосудов, работающих под давлением, а также для общего применения

Сталь AISI 316L - конструкционная криогенная аустенитная сталь. Эта сталь устойчива к коррозии в агрессивных средах, а также к большинству внешних воздействий. Сталь 316 L имеет свойство сохранять целостность структуры при повышении и понижении температур.

Химический состав в % стали 316 L

C Mn P S Si Cr Ni Mo Ti Fe
16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-3,0 Остальное

Благодаря низкому содержанию углерода в составе стали 316 L, она оптимальна для возведения сварных конструкций.

Молибден в составе защищает сталь 316L от разрушения в морской воде и парах уксусной кислоты.

Сплав железа и хрома образует на поверхности стали аиси 316 L защитный слой, устойчивый к механическим и химическим воздействиям.

Механические свойства материала 316 L

Предел прочности (временное сопротивление разрыву), мин., МПа 485
Предел текучести, 0,2%, МПа 170
Твердость по Бринеллю, HB макс, тип. 165
Усталостная прочность, N/mm 2 тип. 260
Органолептическая проба Эриксена, мм 10-11
Относительное удлинение, мин., % 40

Плотность стали (вес) 316L - 7,89 г/см 3 .

Характеристики при повышенных температурах

Температура, °C 600 700 800 900 1000
Предел прочности, МПа 46 320 190 120 70

Температура, °C 550 600 650 700 800
Предел текучести, МПа 160 120 90 60 20

Сопротивление коррозии в кислотных средах

0 = высокая степень защиты (скорость коррозии не превышает 100 mm/год);

1 = частичная защита (скорость коррозии составляет от 100m до 1000 mm/год);

2 = нет защиты (скорость коррозии превышает 1000 mm/год).

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 316 L

Сфера применения

Нержавейка aisi 316L, благодаря своим антикоррозийным показателям и механической прочности, применяется во многих промышленных отраслях. Также сталь аиси 316l соответствует гигиеническим требованиям, поэтому применяется:

  • в изготовлении резурвуаров и контейнеров для хранения химических веществ;
  • в пищевой, фармацевтической и медицинской сфере;
  • в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, бумажно-целлюлозной, машиностроительной отраслях;
  • в строительстве и архитектуре;
  • в изготовлении изделий и емкостей для работы в растворах большинства кислот (серная, щелочная, фосфорная, лимонная, молочная и пр.);
  • в изготовлении посуды и столовой утвари.

Сталь 316L легко поддается обработке, поэтому из нее изготавливают всевозможный металлопрокат: трубы, листы, профили и пр.

Сварка

Нержавеющая сталь 316 L / SS 316 L отлично сваривается стандартными методами. Обработка стали aisi 316L термическим способом после сварки не нужна, шов же необходимо очистить от окалины и пассивировать.

Обработка

Отжиг: при температуре 1010°C-1120°C; охлаждение - на воздухе или в воде.

Отпуск: при температуре 200-400°C.

Пассивация: 20-25 % раствор HNO3 при 20°C.

Очистка поверхности: раствор азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты в пропорциях: 10 % HNO 3 + 2% HF при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотный кислотный раствор в пропорциях:10 % H 2 SO 4 + 0.5 % HNO 3 ) при 60°C.

Горячая обработка: начальная температура - 1200°C; конечная – 930-980°C.

К сведению: после горячей обработки отжиг - обязателен.

Холодная обработка: сталь 316L пластична и легко поддается формовке растяжением, изгибу, глубокой и ротационной вытяжке.

AISI 316 / SS 316 сталь нержавеющая

Характеристики марки стали 316 / SS 316

ASTM A182 - Стандартные спецификации на кованые или катаные фланцы для труб, кованые фитинги, клапаны и детали из легированной и нержавеющей стали, предназначенные для эксплуатации при высоких температурах

ASTM A213 - Стандартные спецификации для бесшовных труб для котлов, пароперегревателей и труб теплообменников из ферритных и аустенитных сталей

ASTM A276 - Стандартные спецификации на готовые необработанные горячим или холодным методом бруски и блюмы, кроме кованых (вторично) брусков

ASTM A312 - Стандартные спецификации на бесшовные, сварные и прошедшие интенсивную холодную обработку трубы из аустенитной нержавеющей стали

Сталь AISI 316 – аустенитная конструкционная сталь, в состав которой добавлен молибден и никель. Благодаря этим элементам коррозионная устойчивость металла настолько высокая, что позволяет использовать сталь в криогенных условиях и агрессивных средах. Помимо этого, молибден защищает сталь 316 от питтинговой и щелевой коррозии в хлористой среде и в парах уксусной кислоты.

Нержавеющая сталь 316 характеризуется отличной прочностью, жаростойкостью, пластичностью и устойчивостью к любым кислотам. Особенную устойчивость она проявляет в среде серной кислоты и ее солей.

По сути, нержавеющая сталь аиси 316 – это улучшенная вариация стали AISI 304. Но нержавеющая сталь 304 и сталь 316 имеют важно отличие - последняя обладает лучшим сопротивлением ползучести в более высоких температурах. Также сталь 316 отсутствуют магнитные свойства.

Химический состав в % стали 316

C Mn P S Si Cr Ni Mo Fe
16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-3,0 Остальное

Механические свойства материала 316

Плотность стали (вес) 316 - 7,88 г/см 3 .

Температура, °C 600 700 800 900 1000
Предел прочности, МПа 460 320 190 120 70

Температура, °C 550 600 650 700 800
Предел текучести*, МПа 160 120 90 60 20

*деформация в 1% за 10 000 часов при заданной температуре.

Характеристики при низких температурах

Температура, °C -78 -161 -196
Предел прочности (временное сопротивление разрыву), МПа 400 460 580
Предел текучести, 0,2%, МПа 820 1150 1300
Ударная вязкость, J 180 165 155

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 316

Германия X5CrNiMo17-12-2
Европейские (EN) 1.4401
Япония (JIS) SUS 316
Россия (ГОСТ) 08Х17Н13М2

Нержавейка 316, благодаря своей высокой устойчивости коррозии и окислению, нашла широкое применение:

  • в химической промышленности (резервуары для хранения агрессивных веществ) и машиностроении;
  • в производстве оборудования для пищевой, фармацавтической, горнодобывающей и нефтехимической промышленности;
  • в организации металлических конструкций, кровли и архитектурных приложений;
  • в изготовлении емкостей для содержания коррозионных жидкостей;
  • в производстве бытовых и промышленных теплообменников;
  • в изготовлении изделий, которые эксплуатируются в условиях повышенных температур и нагрузок.

Нержавеющая сталь aisi 316 / SS 316 может свариваться разными методами. Обработка стали 316 термическим способом после сварки не нужна. Швы рекомендуется очистить от окалины, а затем пассивировать.

Обработка

Отжиг: при температуре 1010°C-1120°C; охлаждение - на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование.

К сведению: оптимальные антикоррозийные свойства стали достигаются при температуре +1070°C с последующим моментальным охлаждением в воде.

Отпуск: при температуре в диапазоне 200-400°С с последующим охлаждением на воздухе.

Пассивация: 20-25 % раствор HNO3 при 20°C.

Очистка поверхности: раствор азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты в пропорциях: 10 % HNO3 + 2% HF при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотный кислотный раствор в пропорциях:10 % H2SO4 + 0.5 % HNO3) при 60°C.

Горячая обработка: начальная температура - 1150 - 1200°C; конечная - свыше 900°C.

К сведению: для нарушения действия, ковка должна быть завершена между 930 и 980°C.

Холодная обработка: сталь 316 очень пластична, поэтому легко подвергается формовке растяжением, изгибу и глубокой и ротационной вытяжке, волочению.

AISI 316

Марка AISI 316 обозначает кислотостойкую нержавеющую сталь аустенитного класса с повышенным содержанием никеля и добавлением молибдена. Благодаря легирующим элементам она устойчива к различным видам коррозии в достаточно широком диапазоне температур. Сталь AISI 316 отличается высокой прочностью и пластичностью, жаростойкостью, хорошей твердостью и вязкостью. Сопротивление ползучести в более высоких температурах превосходит показатели марки AISI 304. Применение низкоуглеродной марки AISI 316L помогает устранить опасность коррозии в околошовных сварных зонах. Для противодействия сенсибилизации в течении длительного периода времени при температре 550-800 °С успешно используется сталь AISI 316Ti.

Нержавейка AISI 316 легко поддается формовке в холодном и горячем состоянии, сваривается без ограничений. Для нее характерна повышенная устойчивость к межкристаллитной коррозии в обычных и арессивных средах, а также низкая чувствительность к крекинговой коррозии.

Обозначение по международным стандартам

Сталь AISI 316 относится к высоколегированным хромоникелевым нержавеющим сталям. Наличие антикоррозионных свойств определяется хромом, а увеличение технологичности материала - никелем. Марганец помогает стабилизировать аустенитную структуру, а молибден защищает сталь от питтинговой и щелевой коррозии в агрессивных средах, например, в хлористом растворе, морской воде и парах уксусной кислоты.

Массовая доля элементов, %

МаркаУглерод (C)Кремний (Si)Марганец (Mn)Фосфор (P)Сера (S)Хром (Cr)Никель (Ni)Молибден (Mo)Титан (Ti)
AISI 316≤0,08≤0,75≤0,20≤0,045≤0,0316,0-18,010,0-14,02,0-3,0-
AISI 316L≤0,03≤0,75≤0,20≤0,045≤0,0316,0-18,010,0-14,02,0-3,0-
AISI 316Ti≤0,08≤0,75≤0,20≤0,045≤0,0316,0-18,010,0-14,02,0-2,55x(C+N)-0,7

Сталь AISI 304 легко поддается обработке в горячем и холодном состоянии, отлично сваривается различными способами.

Свойства при высоких температурах

Ниже указаны данные только для марок AISI 316 и AISI 316Ti, потому что показатели стали AISI 316L заметно снижаются после 425 °С.

Предел прочности при повышенных температурах

Температура, °C6007008009001 000
Rp m / Предел прочности (при растяжении), Н/мм²46032019012070

Минимальные величины предела упругости (ползучесть) при высокой температуре

Температура, °C550600650700800
Rp 1,0 / Пластичная деформация 1% (текучесть), Н/мм²160120906020

Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации

  • непрерывное воздействие - 925 °C;
  • прерывистые воздействия - 870 °C.

Свойства AISI 316 в низких температурах

Температура, °C-78-161-196
Rp m / Предел прочности (при растяжении), Н/мм²400460580
Rp 0,2 / Предел упругости 0,2% (условный предел текучести), Н/мм²8201 1501 300
Ударная вязкость, J180165155
НаименованиеУсловные обозначенияЕдиница измеренияТемператураЗначение
Плотностьd-4 °C8,0
Температура плавления-°C-1 440
Удельная теплоемкостьcJ/kg.K20 °C500
Тепловое расширениеkW/m.K20 °C15
Средний коэффициент теплового расширенияα10 -6 .K -1 20-100 °C
20-300 °C
20-500 °C
16,0
17,0
18,0
Электрическое удельное сопротивлениеρΩ mm²/m20 °C0,75
Магнитная проницаемостьμв 0.80 kA/m20 °C1,005
Модуль упругостиEMPa x 10³20 °C200

Сопротивление коррозии

Степень защиты металла в кислотных средах

Атмосферные воздействия

Окружающая средаСкорость коррозии (мкм/год)
AISI 316Алюминий-3SУглеродистая сталь
Сельская0,00250,0255,8
Морская0,00760,43234,0
Индустриальная морская0,00510,68646,2

Скорость коррозии рассчитана при 10-летнем воздействии.

Коррозионная стойкость в кипящих химикалиях для AISI 316L

Кипящая средаСкорость коррозии (мкм/год)
20%-ая уксусная кислота0,003
45%-ая муравьиная кислота0,531 - 0,594
1%-ая соляная кислота0,024 - 1,615
10%-ая щавелевая кислота1,130 - 1,224
20%-ая фосфорная кислота0,015 - 0,027
10%-ая сульфаминовая кислота3,030 - 3,155
10%-ая серная кислота16,137 - 16,718
10%-й бисульфат натрия1,427 - 1,816
50%-ая гидроокись натрия1,971 - 2,169

Межкристаллитная коррозия

Для изготовления конструкций с помощью сварки предпочтительно использовать низкоуглеродистую сталь AISI 316L. Низкое содержание углерода поддерживает реакцию осаждения вредных карбидов хрома в течении длительного времени в заданном диапазоне температур.

Тепловая обработка

Отжиг

Температурный режим отжига 1 050 ± 25 °C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование. Лучшее сопротивление коррозии получается при 1 070 °C и быстром охлаждении.

Отпуск

Снимать напряжение следует при температуре 200-400 °С с последующим воздушным охлаждением.

Травление (очистка поверхности)

  • Смесь азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты (10 % HNO3 + 2% HF) при комнатной температуре или 60 °C.
  • Серно-азотная кислотная смесь (10 % H2SO4 + 0,5 % HNO3) при 60 °C.
  • Паста для очистки от окалины в зоне сварки.

Пассивация

  • 20-25 % раствор HNO3 при 20 °C.
  • Пассивирующие пасты для зоны сварки.

Горячая обработка (ковка)

  • Начальная температура 1150 - 1200 °C.
  • Конечная температура свыше 900 °C.
  • Для нарушения действия, ковка должна быть завершена между 930 и 980 °C.
  • Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
  • Время для достижения однородности прогрева стали AISI 316 дольше чем для углеродистых примерно в 2 раза.

Холодная обработка (формовка)

К типичным вариантам обработки стали AISI 316 относится изгиб, волочение, формирование контура, ротационная вытяжка и другие. Для формовки используется стандартное оборудование, но требуется приложить усилий на 50-100 % больше чем для углеродистых сталей, что связано с высокой степенью упрочнения AISI 316.

Сварка

Сталь AISI 316 легко сваривается разными способами. После сварки термическая обработка не требуется. Сварные швы необходимо очистить от окалины механическим или химическим способом, а затем пассивировать.

Применение

Высокая устойчивость к окислению делает сталь AISI 316 оптимальным материалом для прокладки трубопроводов, по которым транспортируется как обычная вода, так и более коррозионные жидкости или газы. Из нержавейки данной марки изготавливают резервуары и оборудование, контактирующие с атмосферой, морской водой, отработанными маслами, продуктами питания, кислотами и другими агрессивнойыми средами. Поэтому сталь AISI 316 востребована в пищевой, химической, и фармацевтической промышленности.

Значительная прочность и жаростойкость AISI 316 позволяют изготавливать высоконагруженные детали для машиностроения, промышленный инструмент и технику, теплообменники, бытовые приборы.

В строительной отрасли нержавеющая сталь AISI 316 применяется для создания сварных конструкций, кровли, ограждений, элементов дизайна и архитектуры.

Читайте также: