Сталь 316 магнитные свойства

Обновлено: 16.05.2024

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

Химический состав

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

Механические свойства при комнатной температуре

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

Температура образования окалины (условия окисления):

  • 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

Физические свойства

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.

AISI 316 / SS 316 сталь нержавеющая

Квадрат

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 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

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 .

Характеристики при повышенных температурах

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

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

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

Сфера применения

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.

Сварка

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 и AISI 430 сравнение сталей

Если внимательно рассмотреть химический состав данных сталей, то можно легко отметить, что отличие 316 от 430 определяется отсутствием в нержавеющей стали 430 никеля. При этом обе стали характеризуются, как нержавеющие.

AISI 316 - коррозионностойкая обыкновенная сталь, улучшенный вариант 304.

AISI 430 - ферритная, хромистая коррозионностойкая и жаропрочная сталь.

При сравнении добавок в химический состав данных сплавов, можно найти и другие отличия

в 316 до 0,08 % в 430 0,05-0,12 %

Кремний, сера, фосфор, хром:

Практически аналогичное содержание

В 316 до 2 %, в 430 – только от 0,7 % до 1,0 %

В 416 10-14 %, в 430 – отсутствует.

В 316 2-3 %, в 430 – отсутствует.

Полный химический состав обеих сталей см. табл.

Марки C Mn P S Si Cr Ni Mo Fe
AISI 430 16,0-18,0 - -
Остальное
AISI 316 16,0-18,0 10,0-14,0 2,0-3,0
Остальное

Исходя из различий в добавках сплавов, можно определить, что 430 и 316 сталь при схожести во многих свойствах, имеют определённые отличия.

Свойства стали aisi 316 430

Молибден в составе сплава марки 316 существенно повышает его стойкость к образованию коррозии. Более того, этот элемент является отличной защитой стали от такого типа коррозии, как щелевая и питтинговая. То есть, сплав отлично работает, в парах кислот, при прямом контакте с соединениями хлора, в холодной морской воде.

При этом из-за отсутствия молибдена в составе стали 430, её усталостные свойства в сварных конструкциях существенно ниже, и данную сталь не рекомендовано использовать для изготовления элементов и конструкций, которые подвергаются растяжению. И выбирая для производства сталь 316 или 430, нужно обязательно учитывать данный факт.

С точки зрения финансовой целесообразности использования данных сплавов, необходимо помнить, что отсутствие никеля в 430 стали, существенно снижает его стоимость, а значит удешевляет всё строительство, в котором используются конструкции из данной стали.

Сплавы aisi 316 характеризуются высокой прочностью, а конструкции из них – устойчивостью к нагрузкам. Они невосприимчивы к высоким температурам, сохраняют изначальные свойства в агрессивных средах, пластичны, отлично формуются и свариваются. Не имеют магнитных свойств, что очень важно при выборе нержавейка 430 или 316.

Несмотря на то, что в составе нержавеющего сплава 430 нет молибдена и никеля, их успешно заменяют марганец и азот в отличном соотношении. А это позволяет не только аустеничную структуру, но и классифицировать данную сталь, как равную по свойствам и качествам сталям 304, 316.

Данный сплав отличается высокой пластичностью, прочностью. Изделия из него легко поддаются сварке и штамповке, гибке. Они прекрасно работают в условиях резких перепадов температур, в средах, содержащих слабый раствор серы, в средне агрессивной атмосфере.

Сферы использования рассматриваемых сталей

Для использования в производстве, и решения - сталь 430 и 316, отличия в свойствах играют решающую роль.

Так, сплав 316 рационально использовать для изготовления конструкций, узлов и элементов, эксплуатация которых может проходить в сложных условиях. Это такие сферы, как нефтехимическая, нефтегазовая, горнодобывающая, судостроительная. Их данного нержавеющего материала изготавливают:

  • Элементы резервуаров и ёмкостей для хранения и перевозки агрессивных веществ в жидком и твердом виде.
  • Оборудование и технику для химической, пищевой, фармацевтической сфер.
  • Трубы для транспортирования для кислот и щелочей.
  • Металлоконструкции общего назначения.

Если выбирать какую марку стали 430 и 316 использовать, то по свойствам, сплав 416 целесообразно применять в гражданском строительстве, а также для изготовления крепежа, валиков и втулок. Для элементов сосудов и ёмкостей, эксплуатирующихся в условиях слабой агрессии - в серной, уксусной, азотной кислотах.

Магнитится или нет "нержавейка"?

Магнитится или нет

Большую часть изделий мы делаем из нержавеющей стали. В обязательном порядке из нержавейки изготавливается второе дно дымника - эта деталь принимает на себя горячий дым из трубы, поэтому требования к антикоррозийной защите здесь повышенные.

Иногда наши клиенты пытаются проверить качество нержавеющей стали с помощью магнита - есть такой "народный способ". Но не спешите обвинять поставщика в обмане, если вдруг обнаружили магнитные свойства у "нержавейки". На самом деле сейчас выпускается более 250 марок стали, которая имеет общее название "нержавеющая", но по составу и свойствам сильно отличается и вполне может быть магнитной.

Современная классификация нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – это разновидность легированной стали, устойчивая к коррозии за счет содержания хрома. В присутствии кислорода образуется оксид хрома, который создает на поверхности стали инертную пленку, защищающую все изделие от неблагоприятных воздействий.


Не каждая марка нержавеющей стали демонстрирует устойчивость хромоксидной пленки к механическим и химическим повреждениям. Хотя пленка восстанавливается под воздействием кислорода, были разработаны специальные марки нержавейки для применения в агрессивных средах.

Первый условный тип разбиения на группы:

  • Пищевая
  • Жаропрочная сталь
  • Кислотостойкая сталь

Второй тип классификации - по микроструктуре:

  • Аустенитные (Austenitic) - не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
  • Мартенситные (Martensitic) - значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше поддвержены коррозии.
  • Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами.

Маркировка нержавеющей стали

В России и странах СНГ принята буквенно-цифровая система, согласно которой цифрами обозначается содержание элементов стали, а буквами — наименование элементов. Общими для всех обозначениями являются буквенные обозначения легирующих элементов: Н — никель, Х — хром, К — кобальт, М — молибден, В — вольфрам, Т — титан, Д — медь, Г — марганец, С — кремний.



Стали нержавеющие стандартные, согласно ГОСТ 5632-72, маркируют буквами и цифрами (например, 08Х18Н10Т). В США существует несколько систем обозначения металлов и их сплавов. Это объясняется наличием нескольких организаций по стандартизации, к ним относятся АMS, ASME, ASTM, AWS, SAE, ACJ, ANSI, AJS. Вполне понятно, что такая маркировка требует дополнительного разъяснения и знания при торговле металлом, оформлении заказов и т. п.

Европа (EN)

Германия (DIN)

США (AISI)

Япония (JIS)

СНГ (ГОСТ)

Подробнее про марки нержавеющей стали, которые мы используем

Из-за низкого содержания углерода - самая пластичная, сравнительно легко гнётся. Высокий процент хрома обеспечивает высокий уровень защиты. Сохраняет свои свойства в коррозионно опасных и серосодержащих средах, устойчива к резким перепадам температуры. Нержавейку AISI 430 мы используем для гибки планок, декоративных изделий, заборных колпаков, дымников (если нет газа и дизеля), внешней изоляции дымоходов на сэндвич трубах.

  • Нержавейка AISI 304 (Российский стандарт 08Х18Н10);

Это самая востребованная нержавейка, которая пользуется большим спросом во всех отраслях промышленности, втом числе и нашем гибочном производстве. Имеет высокий уровень устойчивости к коррозии. У нас основное применение такого вида нержавейки - это дымники, проходка дизель и газ, внутренняя труба на сэндвич трубах для дымохода и в других изделиях, которые будут использоваться в агрессивных средах. Нержавеющая сталь марки AISI 304 является хромоникелевой и относится к аустенитной группе сталей, то есть является не магнитной. Так же как ее аналоги стали 08Х18Н10, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и др.

Однако при определенных физических воздействиях металлопрокат данной группы может проявлять магнитные свойства. Так, например, при сварке любого типа, под воздействием высокой температуры, происходит выгорание легирующих элементов и изменение структуры металла в месте сварного шва. Соответственно в этом месте металл начинает проявлять магнитные свойства. Изменение структуры кристаллической решетки металла также происходит при механическом воздействии, как то ковка металла, накатка резьбы, воздействие прессом, изгиб металла и т.д. Что также ведет к проявлению магнитных свойств. При этом общие химические и физические свойства стали не меняются.

Нержавейка AISI 316 получается, если добавить в 304-ю нержавейку молибден, что еще больше повышает коррозионную устойчивость и способность к сохранению свойств в агрессивных кислотных средах, а также при высоких температурах. Эта нержавеющая сталь дороже, чем 304, но её использование необходимо для изделий, работающих при высокой температуре (дымники). Гнётся плохо.

Помимо изготовления материалов из нержавеющей стали, мы также продаём дымоходы «Вулкан» - здесь тоже всё непросто по выбору марки нержавеющей стали. Например, для изготовления линейных труб и фасонных изделий (тройники, отводы, кронштейны и т. д.) используются высоколегированные нержавеющие аустенитные стали, специально разработанные для применения в условиях агрессивной среды. Внутренний контур элементов дымохода изготовляется из стали марки AISI 321, обладающей повышенной жаростойкостью (до 850°С), механической и химической прочностью. Внешний контур - из аустенитной полированной нержавеющей стали AISI 304. За счет повышенной доле никеля в ее формуле, сталь AISI 304 является глубоко аустенитной - те есть стабильной по структуре и не склонной к межкристаллитной коррозии. Помимо этого, сталь устойчива к воздействию окружающей среды, перепадам температуры, может использоваться в любых климатических условиях.

Магнитность - немагнитность нержавейки зависит от содержания никеля в ее составе. Классическая нержавейка - 12х18н10т, в ней десять процентов никеля. Если процент никеля снизить до 9 и ниже то нержавейка начинает магнитить, даже если это нержавейки аустенитного класса. Например 06Х22Н6Т. В ней всего 6 проц. никеля - она магнитит. И структура ее состоит не из чистого аустенита, а из смеси аустенита с ферритом (который магнитит). Но все же немного теории - когда в железо добавляют хром, то после 12. 13 процентов хрома резко, скачком увеличивается коррозионная стойкость сплава. То есть, при 10 процентах хрома коррозионная стойкость еще низкая, а при 13 процентах - на порядок выше. И неважно какую структуру имеет сталь (хоть аустенит, хоть феррит, хоть мартенсит). Казалось бы - чем больше хрома тем лучше? Нет.


Выбор марки нержавеющей стали в нашем случае определяется выбором по следующим характеристикам:

  • пластичность (для гибки сложного профиля)
  • способность к сварным соединения
  • коррозионная стойкость на высоких температурах
  • цена

Таблица характеристик и рекомендации по применению для изделий из нержавеющей стали
(у нас на складе постоянно есть ASIS 304 и ASIS 430, остальные марки - под заказ)

Читайте также: