Сталь aisi 304 характеристики гост
Обновлено: 05.05.2024
Марка AISI304 является наиболее универсальной и наиболее широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Её химический состав, механические свойства, свариваемость и сопротивление коррозии/окислению обеспечивает лучший выбор в большинстве Приложений за относительно низкую цену. Эта сталь также имеет превосходные низко-температурные свойства. Если межкристаллическая коррозия происходит в зоне высоких температур, так же рекомендуется ее применение.
Область применения
304 используется во всех индустриальных, коммерческих и внутренних областях из-за ее хорошей антикоррозийной и температурной устойчивости. Вот некоторые ее применения:
- Резервуары(Танки) и контейнеры для большого разнообразия жидкостей и сухих веществ;
- Промышленное оборудование в горнодобывающей, химической, криогенной, пищевой, молочной и фармацевтических отраслях промышленности.
Дифференциация марки 304
При производстве стали могут быть заданы следующие особые свойства, что предопределяет ее применение или дальнейшую обработку:
- Улучшенная свариваемость
- Глубокая вытяжка, Ротационная вытяжка
- Формовка растяжением
- Повышенная прочность, Нагартовка
- Жаростойкость C, Ti (углерод, титан)
- Механическая обработка
Химический Состав (ASTM A240)
| C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | |
| 304 | 0.08 max | 2.0 | 0.045 | 0.030 | 1.0 | 18.0 до 20.0 | 8.0 до 10.50 |
| 304L | 0.03 max | max | max | max | max | 18.0 до 20.0 | 8.0 - 12.0 |
Типичные Свойства в Отожженном Состоянии
Свойства, указанные в этой публикации типичны для производства одного из заводов и не должны быть расценены как гарантируемые минимальные значения для целой спецификации.
1. Механические Свойства при комнатной температуре
| 304 | 304L | |||
| Типичн | Min | Типичн | Min | |
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | 600 | 515 | 590 | 485 |
| Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2 | 310 | 205 | 310 | 170 |
| A5 относительное удлинение, % | 60 | 40 | 60 | 40 |
| Твердость по Бринеллю - НВ | 170 | - | 170 | - |
| Усталостная прочность, N/mm2 | 240 | - | 240 | - |
При необходимости, прочность аустенитной стали можно повысить следующим образом:
- добавлением в сталь азота (напр.,304LN)
- формоупрочнением стали на заводе (неоднократной дрессировочной прокаткой; нагартовкой; растяжением; давлением)
Азотированная нержавеющая сталь используется, в частности, в таких объектах как крупные резервуары, колонны и транспортные контейнеры, в которых более высокая расчетная прочность (Rp0,2) стали позволяет уменьшить толщину стенки и добиться экономии в расходах на материалы.
Другими областями применения аустенитной стали, подвергнутой формоупрочнению, служат, например, различные формовочные плиты для производства транспортных средств, сварные трубы, обручи для кегов, цепи, планки и опорные элементы.
2. Свойства при высоких температурах
Все эти значения относятся к 304 только. Для 304L значения не приводятся, потому что её прочность заметно уменьшается выше 425oC.
Предел прочности при повышенных температурах
| Температура, oC | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | 380 | 270 | 170 | 90 | 50 |
Минимальные величины Предела Упругости при высокой температуре (деформация в 1 % за 10 000 часов)
| Температура, oC | 550 | 600 | 650 | 700 | 800 |
| Rp1,0 1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2 | 120 | 80 | 50 | 30 | 10 |
Максимум, рекомендованных Температур Обслуживания (Температура образования окалины)
Непрерывное воздействие 925oC
прерывистые воздействия 850oC
3. Свойства в низких Температурах (304 / 304L)
| Температура | oC | -78 | -161 | -196 |
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | N/mm2 | 1100/950 | 1450/1200 | 1600/1350 |
| Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести) N/mm2 | N/mm2 | 300/180 | 380/220 | 400/220 |
| Ударная вязкость | J | 180/175 | 160/160 | 155/150 |
4. Сопротивление Коррозии
4.1 Кислотные среды
примеры приводятся для некоторых кислот и их растворов (наиболее общие значения)
| Температура, oC | 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 100 mm/год
1 = частичная защита - Скорость коррозии от 100m до 1000 mm/год
2 = non resistant - Скорость коррозии более чем 1000 mm/год
4.2 Атмосферные воздействия
Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии рассчитана при 10-летнем подвергании).
| Окружающая среда | Скорость коррозии (mm/год) | ||
| AISI 304 | Aлюминий-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 |
5. Тепловая Обработка
Высокая температура от 1010 oC до 1120 oC и быстрый отпуск (охлаждение) в воздухе или воде. Лучшее сопротивление коррозии получено, когда отжиг при 1070 oC, и быстром охлаждении
2.Отпуск (Снятие напряжения).
Для 304L - 450-600 oC в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Должна использоваться более низкая температура отпуска - 400 oC максимум.
3. Горячая обработка(интервал ковки)
Начальная температура: 1150 - 1260oC
Конечная температура: 900 - 925oC
Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
Обратите внимание: Время для достижения однородности прогрева дольше для нерж. сталей чем для углеродистых сталей - приблизительно в 12 раз.
6. Холодная Обработка
304 / 304L являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формовку растяжением, глубокую и ротационную вытяжку.
В процессе формовки можно использовать те же машины и чаще всего даже те же инструменты как 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.
Приближенные пределы изгиба получают, когда s=толщина листа и r=радиус изгиба:
Обратное распрямление больше, чем у углеродистой стали, ввиду чего .При загибе обычного прямого угла на 90º получаем следующие показатели по выправлению:
r = s обратное распрямление ок.2º
r = 6 х s обратное распрямление ок.4º
r = 20 x s обратное распрямление ок.15º
Для аустенитной нержавеющей стали минимальный рекомендуемый радиус гибки составляет r = 2 x s.
Следует заметить, что для ферритной нержавеющей стали рекомендуют следующие минимумы:
s < 6 мм → мин r = s, 180º
6 < s < 12мм → мин r = s, 90º
2. Глубокая вытяжка и ротационная вытяжка
При чистой глубокой вытяжке на прессе заготовку не подвергают , а материалу дают свободно течь в инструментах. На практике такое имеет место очень редко. Например, при вытяжке хозяйственной посуды всегда присутствует также элемент формовки с растяжением.
Материал, подвергаемый глубокой вытяжке, должен быть максимально стабильным, т.е. он должен обладать низкой степенью упрочнения при формовке, а показатель Md30(N) должен явно быть . В отношении нержавеющих столовых приборов применяются обычно те же самые т.н. суб-анализы нержавеющего проката, как и при изготовлений кастрюль методом глубокой вытяжки.
Ротационная вытяжка на токарно-давильном станке, как говорит уже само название, представляет собой процесс формовки с точением. Типичными объектами применения являются ведра и аналогичные конусные изделия симметричного вращения, которые обычно не подвергают полировке.
3. О формовке с растяжением
В процессе формовки с растяжением заготовку подвергают во время вытяжки. Стенки становятся более тонкими и во избежание разрывов для стали желательно предусмотреть свойства повышенного упрочнения при формовке. При выполнении более сложных операций ( например, из заготовки посудомоечного стола вытягивают одновременно по две чаши), показатель Md30(N) стали должен явно быть .
Свариваемость - очень хорошая, легко свариваемая.
| Сварочный процесс | Толщина без сварного шва | С учетом сварного шва | Защитная среда | ||
| Толщина | Покрытие | ||||
| Пруток | Проволока | ||||
| Resistance -spot (точечная) -seam (шов) | ≤2mm | ||||
| TIG | >0.5mm | ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370 ER 347 (Si) | ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370 ER 347 (Si) | Аргон Аргон + 5% Водород Аргон + Гелий | |
| PLASMA | >0.5mm | ER 310 | ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370 ER 347 (Si) | Аргон Аргон + 5% Водород Аргон + Гелий | |
| MIG | >0.8mm | ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370 ER 347 (Si) | Аргон + 2% CO2 Аргон + 2 % O2 Аргон + 3% CO2 + 1% H2 Аргон + Гелий | ||
| S.A.W. | >2mm | ER 308 L ER 347 | |||
| Electrode | Repairs | E 308 E 308L E 347 | |||
| Laser | Гелий. Иногда Аргон, Азот. | ||||
Обычно тепловая обработка после сварки не требуется. Однако, где существует риск межкристаллитной коррозии, производят дополнительное отожжение при 1050-1150°С. Для марок 304L (низкий углерод) или 321 (стабилизация Ti) это условие - предпочтительно (Нагрев шва до 1150°С с последующим быстрым охлаждением). Сварочный шов механическим и химическим способом должен быть очищен от окалины и затем пассивирован травильной пастой
AISI 304 и российский аналог 12х18н10т сравнение сталей
Сталь AISI 304 имеет практически полноценный аналог – сплав марки 12Х18Н10Т. Однако некоторые отличия в химическом составе данных сплавов позволяют их сравнивать, и найти отличие aisi 304 от 12х18н10т в свойствах при их использовании. Так что, выбирая сталь для изготовления определённого вида конструкций или деталей, необходимо руководствоваться этим данными.
Химический состав, позволяющий определить отличие aisi 304 от 12х18н10т
Никель. AISI 304 – до 10-11 %. 12Х18Н10Т - аналогично
Хром. AISI 304 - до 20 %. 12Х18Н10Т - 17-19 %
Медь. AISI 304 – до 0,3 %. 12Х18Н10Т - аналогично
Углерод – AISI 304 - до 0,08 %. 12Х18Н10Т - до 0,12 %
Титан - AISI 304 – не более 0,3 %. 12Х18Н10Т – 0,8 %.
Полный химический состав данных сплавов см. табл.
| Марки | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Ti | Fe |
| 12Х18Н10Т | 17,0-19,0 | 9,0-11,0 | Остальное | ||||||
| AISI 304 | 18,0-20,0 | 8,0-10,5 | - | Остальное |
Свойства - aisi 304 12х18н10т
Во многом похожие свойства данных сплавов позволяют при изготовлении конструкций заменять их друг другом. Хотя сталь 12х18н10т отличается таким преимуществом, как повышенная пластичность и ударная вязкость после закалки, у неё есть свои недостатки по сравнению с aisi 304. Её твёрдость и прочность ниже, чем у стали 304.
Однако, схожесть химического состава и позволяет считать специалистам, что у стали aisi 304 российский аналог 12х18н10т.
Стоит также упомянуть, что нержавеющая сталь aisi 304 превосходит характеристики 12х18н10т (СНГ) по такому ключевому фактору, как свариваемость. Сталь 12х18н10т, имеющая в своём составе такую легирующую добавку, как титан, превышающую процентный показатель у сплава 304, сваривается существенно хуже. А это не позволяет использовать данный сплав в сварных конструкциях, где прочность сварных соединений является основным требованием (что и есть основная 304 12х18н10т разница).
Если сравнивать их другие качества, то низкий процент углерода в обеих сталях (у 12х18н10т больше, что хуже), наличие схожего содержания хрома и никеля, дают возможность отнести данные сплавы к металлам с высокой стойкостью к образованию любых видов коррозии, в том числе, межкристаллитной. Изделия из них, в том числе 12х18н10т аналог aisi 304, также отлично работают в условиях разбавленных кислот (фосфорная, уксусная, азотная), в солевых и щелочных растворах, в криогенных средах (даже при температурах до -269 °С). Из них производят детали и конструкции, способные работать при больших температурах, достигающих 600 °С. И под высоким давлением в температурных режимах – от -196 ˚С до +600 °С, а в агрессивных средах и до +350 °С. Поэтому они являются коррозионностойкими и жаропрочными сталями. Не проявляют они и ферромагнитных свойств.
Применение AISI 304 и 12х18н10т , разница
При применении данных сталей для производства конструкций и деталей, элементов изделий, нужно обязательно учитывать сравнение химического состава и свойств AISI 304 и 12х18н10т.
Сталь марки 12х18н10т, как хромоникелевый нержавеющий сплав, применяют для конструкций и элементов оборудования, эксплуатация которых предполагается в криогенных сферах. Для изготовления деталей емкостной, теплообменной и реакционной техники. Из неё производят элементы паронагревателей и труб для трубопроводов высокого давления, деталей печного оборудования, муфелей, и коллекторов выхлопных систем. При использовании данной стали в производстве немаловажным качеством является длительный срок службы при неизменности основных характеристик.
Сталь AISI 304 имеет настолько широкую сферу применения, что перечислить всё невозможно. Наиболее востребован данный сплав для изготовления элементов деталей соединения трубопроводов, арматуры, и собственно сварных труб. Широко применяют 304 сталь в строительстве, для производства сварных колонн, переходных мостиков, деталий перекрытий, монорельсов и пр. Отлично подходит сталь 304 для изготовления медицинских инструментов, деталей аппаратуры медицинского применения, ёмкостей и контейнеров.
08х18н10 и AISI 304 cравнение сталей
Все основные свойства и характеристики сталей находятся в прямой зависимости от химического состава, другими словами - от наличия/отсутствия/процентного содержания введенных в сплав легирующих добавок. И когда выбор перед исполнителями состоит в применении аналога оригинальных сплавов, или сталью по ГОСТу как, например, aisi 304 гост 08х18н10, нужно очень внимательно отнестись к их схожести и различиям. Чтобы при их использовании для производства конструкций или деталей оборудования, не допустить ошибки.
Химический состав aisi 304 и 08х18н10
По своему химическому составу, легирующим добавкам оба рассматриваемых сплава относятся к одному классу - коррозионностойкие, жаропрочные немагнитные стали группы аустенитов. На это указывает тот факт, что в данных сталях в наличии – одинаковое процентное содержание легирующих добавок, влияющих на эти свойства – хром и никель, и небольшой процент углерода.
При этом имеется разница в составе, что влияет на характеристики aisi 304 и 08х18н10, это наличие в сплаве 08х18н10т титана. Причем, его количество даже больше, чем углерода, и во много раз. И этот фактор оказывает большое и важное влияние на свойства.
Расшифровка химического состава основных элементов в сталях aisi 304, 08х18н10
В сталях аналогичное содержание углерода, хрома и никеля.
Медь в AISI 304 – до 1,0 %, в 08Х18Н10Т – до 0,3 %
Титан – в AISI 304 – отсутствует, а в 08Х18Н10Т – от 0,4 % до 0,7 %
Полный химический состав сталей aisi 304 и 08х18н10
| Марки | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | V | Ti | Cu | W | Fe |
| 08х18н10 | 17,0–19,0 | 9,0–11,0 | Остальное | |||||||||
| AISI 304 | 18,0–20,0 | 8,0–10,5 | – | – | – | Остальное |
Свойства 08х18н10 аналог aisi 304
Титан в сплаве 08х18н10 делает его более прочным по сравнению со сталью 304. Но легирование титаном стали повышает цену конструкций, в которых она используется, а значит, всего строительства. Но востребованность изделий из 08х18н10 не уменьшается.
Выбор между сталью aisi 304 и 08х18н10, прост, так как они практически взаимозаменяемы.
Из одинаковых свойств: оба сплава характеризуются хорошей свариваемостью, с небольшим отличием –титан требует повышения температуры при сварке. Но и способствует медленному выгоранию углерода, повышает стойкость к образованию межкристаллитной коррозии. Сварные швы обеих сталей при сварке не обрабатывают.
Поскольку обе стали немагнитные, они не нуждаются в закалке.
Стали aisi 304 и 08х18н10, за счет сочетания прочности, пластичности и упругости отлично обрабатываются любыми способами (холодным и горячим). Их подвергают отжигу, отпуску, деформированию растяжением, вытяжкой; поддаются волочению, изгибу и ковке.
Основные свойства сталей одинаковы:
- коррозионная стойкость;
- прочность (даже в условиях высоких температур);
- жаропрочность и стойкость к большим температурам (хотя 08х18н10 выдерживает воздействие более высокой температуры, до 850°С);
- пластичность и простая обрабатываемость (хотя есть разница, в отличие от aisi 304, у 08х18н10 за счет наличия титана образуется при шлифовании матовая поверхность, зеркальной достичь невозможно);
- экологическая безопасность.
Вывод прост – 08х18н10, аналог aisi 304, незначительно отличается от стали 304, и может полностью заменить ее.
Применение нержавеющих сталей 08х18н10 и aisi 304
Так как по основным характеристикам 304 и 321 аналогичны (с малым отличием), то и области их применения одни и те же.
Из них изготавливают конструкции, детали и узлы в строительстве, машиностроении и химической, нефтехимической промышленности. Это сварная аппаратура, устройства, механизмы, эксплуатация которых проходит в условиях повышенной агрессивности – теплообменники, муфели, трубы и пр.
При этом 08х18н10 целесообразно использовать для узлов, деталей агрегатов, аппаратов, которые работают в условиях высоких температур, или с требованиями к повышенной прочности.
AISI 304 / SS 304 сталь
Характеристики марки стали AISI 304 / SS 304
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 A312 - Стандартные спецификации на бесшовные, сварные и прошедшие интенсивную холодную обработку трубы из аустенитной нержавеющей стали
Сталь AISI 304 – самая востребованная марка стали из класса нержавеющих. Повышенный спрос и повсеместное применение обусловлено ее универсальностью. Сталь аиси 304 имеет высокие показатели устойчивости коррозии в агрессивных средах, высокое сопротивление окислению и отличные низкотемпературные свойства.
Стоит отметить, что нержавейка AISI 304 устойчива к негативному воздействию воды (соленая, пресная, водопроводная) и растворов кислот в высоких концентрациях (уксусная, муравьиная, азотная).
Цена aisi 304 вполне доступна, что является еще одним из ее преимуществ.
Химический состав в % стали AISI 304
| C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Fe |
| 18,0-20,0 | 8,0-10,5 | Остальное |
Нержавеющая сталь ss304 легирована никелем, марганцем, медью и хромом, что обеспечивает ей аустенитную структуру, повышенную прочность и устойчивость в коррозионных средах. Краткое обозначение AISI 304 – 18 Cr-8 Ni.
Механические свойства материала AISI 304
| Предел прочности (временное сопротивление разрыву), мин., МПа | 515 |
| Предел текучести, 0,2%, МПа | 205 |
| Твердость по Бриннелю, HB тип. | 170 |
| Усталостная прочность, N/mm 2 тип. | 240 |
| Относительное удлинение, мин., % | 40 |
Физические свойства AISI 304
Плотность стали (вес) aisi 304 - 7,74 г/см 3 .
Характеристики при повышенных температурах
| Температура, °C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| Предел прочности, МПа | 380 | 270 | 170 | 90 | 50 |
| Температура, °C | 550 | 600 | 650 | 700 | 800 |
| Предел текучести, МПа | 120 | 80 | 50 | 30 | 10 |
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 304
Сфера применения AISI 304
Нержавейка AISI 304 (18 Cr-8 Ni), благодаря своей высокой устойчивости к окислению и высоким температурам, нашла широкое применение:
- в химической и фармакологической промышленности;
- в пищевой, молочной и пивоваренной промышленности;
- в медицине (хирургическое оборудование, иглы для инъекций);
- в производстве судового оборудования и крепежа для атомных судов;
- в металлопрокате (трубы, уголки, листы, ленты, шестигранники);
- в нефтяной (сетки фильтра для скважин) и горнодобывающей промышленности;
- в производстве оборудования для работы в условиях химического воздействия;
- в возведении конструкций, для которых важны прочность и длительный срок эксплуатации;
- в текстильной и бумажной промышленности.
Кроме того, из-за своих отличных технических параметров, гигиенических показателей и приятному эстетичному виду, сталь 304 используют в изготовлении кухонной мебели и столовых приборов; емкостей и контейнеров для хранения жидких и сухих веществ.
Сталь нержавеющая aisi 304 участвует в производстве катушек охлаждения, криогенных сосудов, холодильного оборудования, сантехнической арматуры, емкостей под давлением и проч.
Сварка
Нержавеющая сталь aisi 304 / SS 304 / 18 Cr-8 Ni легко сваривается всеми методами. Последующая тепловая обработка необходима только в том случае, если есть вероятность межкристаллитной коррозии. Проводят ее при 1050-1150°С, шов обязательно зачищают от образовавшейся окалины и пассивируют специальной пастой.
Обработка
Отжиг: при температуре 1010°C-1120°C; охлаждение - на воздухе или в воде.
К сведению: оптимальные антикоррозийные свойства стали достигаются при температуре +1070°C с последующим моментальным охлаждением.
После отжига необходимо травление и пассивирование.
Отпуск: при температуре не выше 400 °C.
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 - 1260°C; конечная – 900-950°C.
К сведению: любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
Холодная обработка: нержавеющая сталь AISI 304 (18 Cr-8 Ni) очень прочная и упругая, поэтому легко подвергается формовке растяжением, изгибу и глубокой и ротационной вытяжке, волочению.
К сведению: для формовки можно использовать те же машины и инструменты, как для углеродистой стали, но на 50-100% большей силы.
Основные технические сведения об AISI 304
В процессе производства стали могут быть приданы различные свойства, благодаря чему она получает дальнейшее многообразное применение:
Типичные свойства в отожженном состоянии.
Приведенные данные отражают особенности (типичные свойства) конкретного заводского производства и не могут расцениваться как минимальные значения для всей спецификации.
Свойства
Изначально марка стали AISI 304 и 430 обладают не одинаковыми свойствами.
По умолчанию нержавеющая сталь AISI 430 считается «обладающей увеличенной устойчивостью в химически активных средах к образованию коррозии». Наличие в составе хрома обеспечивает способность металла к пассивации. Однако очень важно выбирать надлежащие условия эксплуатации для сохранения устойчивости этого пассивного состояния.
По умолчанию пищевая нержавеющая сталь AISI 304 430 марку стали превосходит по нескольким параметрам. Хромоникелевые стали обладают высокими технологическими свойствами:
· повышенное сопротивление ползучести;
· высокий порог окалиностойкости +800°С … +900°С.
Поэтому пищевая нержавеющая сталь 304 легко полируется, что облегчает уборку и соблюдение максимально высоких гигиенических требований в пищевом производстве и медицине.
Хромоникелевая коррозионно-стойкая жаропрочная сталь AISI 304 склонна к точечной коррозии. Эта болезнь присуща всей 300 серии аустенитных нержавеек по классификации американского стандарта. Недорогую ферритную сталь AISI 430 так же часто эксплуатируют при высоких температурах, о никогда при повышенном давлении.
Химический состав
Сталь AISI 304 относится к высоколегированным хромоникелевым нержавеющим сталям. Основным элементом стали, влияющим на ее коррозионную стойкость, является хром. Из-за высокого содержания хрома на поверхности стали формируется оксидная пленка, предохраняющая материал от воздействия агрессивной среды и позволяющая ему не окисляться в течении многих лет. Добавление никеля увеличивает технологичность стали. Дело в том, что никель — более тугоплавкий элемент чем хром и способен оставаться в составе стали даже при воздействии высоких температур. Таким образом никель обеспечивает стойкость сварного шва к окислению когда хром выгорает при сварке.
Массовая доля элементов, %
| Углерод (C) | Марганец (Mn) | Фосфор (P) | Сера (S) | Кремний (Si) | Хром (Cr) | Никель (Ni) | Азот (N) |
| ≤0,08 | ≤2,0 | ≤0,045 | ≤0,03 | ≤0,75 | 18,0-20,0 | 8,0-10,5 | ≤0,10 |
Механические свойства
Сталь AISI 304 легко поддается обработке в горячем и холодном состоянии, отлично сваривается различными способами.
Устойчивость к высоким и низким температурам
C повышением температуры у стали AISI 304 снижаются пределы прочности и упругости. Например, при 600 °С предел упругости равен 380 Н/мм², при 800 °С — уже 170 Н/мм², а при 1 000 °С — всего 50 Н/мм². Аналогично падает и предел упругости.
Максимальные рекомендуемые температуры обслуживания (образования окалины):
- при непрерывном воздействии — 925 °С;
- при прерывистом воздействии — 850 °С.
Снижение температуры до сверхнизких значений приводит к значительному увеличению прочности стали AISI 304. Так при 78 °С предел прочности равен 1 100 Н/мм², при -161 °С — 1 450 Н/мм², а при -196 °С — 1 600 Н/мм². Предел упругости тоже повышается, но в меньшей степени, а ударная вязкость уменьшается.
Физические свойства стали AISI 304
| Наименование | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
| Плотность | d | — | 4 °C | 7,93 |
| Температура плавления | — | °C | — | 1 450 |
| 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 18,0 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ω mm²/m | 20 °C | 0,80 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m DC или в/ч AC | 20 °C ρ ρ разряж.возд. | 1,02 |
| Модуль упругости | E | MPa x 10³ | 20 °C | 200 |
Тепловая обработка нержавеющей стали:
Отжиг
Отжиг нержавеющей стали, для обеспечения хороших антикоррозийных свойств, осуществляется при высоких температурах – от +1010 °C до +1120 °C, после чего сталь быстро охлаждается путем быстрого отпуска в воде или воздухе. Оптимальная температура обжига для достижения максимального сопротивления коррозии +1070 °C.
Отпуск (снятие напряжения)
Снятие напряжения для нержавеющей стали марки 304L AISI осуществляется на протяжении одного часа при температурах от +450 до +600 °С. Минимальная температура отпуска не должна снижаться до отметки в +400 °С.
Горячая обработка (интервал ковки)
Горячая обработка нержавеющей стали должна осуществляться при температуре от +1150–1260 °C и заканчиваться температурами в диапазоне от +900 до +925 °C. Отжиг нержавеющей стали при выполнении горячей обработки является обязательным. При выполнении горячей обработки нержавеющей стали важно помнить, что ее однородный прогрев до заданной температуры занимает значительно больше времени, чем прогрев углеродистых сталей.
Холодная обработка
Нержавеющая сталь AISI 304 легко поддается холодной обработке: изгибу, ротационной и глубокой вытяжке, формовке растяжением. Так как аустенитные стали упрочняются в ходе формовки, то здесь необходимы механические усилия в 1,5-2 раза больше чем для сталей другого типа.
Гибка
Минимальный радиус изгиба листов AISI 304 при толщине до 3 мм может быть нулевым, а при большей толщине составляет половину толщины самого листа. Угол ибки — 180 град. при толщине 3-6 мм, 90 град. при толщине 6-12 мм. Заготовку необходимо немного перегибать, так как у аустенитных сталей присутствует значительное обратное распрямление. Рекомендуемый минимальный радиус гибки стали AISI 304 — двойная толщина листа.
Глубокая и ротационная вытяжка
При глубокой вытяжке на прессе материал обычно не подвергают торможению, за исключением обработки изделий с точными размерами. Для последних используют формовку с растяжением и, желательно, упрочнением. Ротационная вытяжка осуществляется на токарно-давильном оборудовании и, по сути, является формовкой с точением.
Свойства нержавеющей стали AISI 304 при высоких температурах
Все значения, указанные в данной таблице, касаются только нержавеющей стали марки AISI 304. Прочность стали марок 304L, Deco при высоких температурах значительно отличается (при температуре более +425 °С).
Минимальные величины предела упругости при высокой температуре
Максимум рекомендованных температур обслуживания
- Непрерывное воздействие +925 °C.
- Прерывистое воздействие +850 °C.
Технические характеристики нержавеющей стали AISI 304
Прежде всего, она устойчива к вредному воздействию со стороны следующих веществ:
- Вода, как получаемая из естественных источников, так и пресная, и прошедшая централизованную водоподготовку на уровне города;
- Растворы химически активных веществ (например, уксусной, муравьиной или азотной кислот) в значительной концентрации. При этом допускается определенный нагрев.
Важным ограничением являются условия, способствующие возникновению межкристаллической коррозии – в этом случае предпочтительны другие марки.
С технологической точки зрения, серьезных противопоказаний нет. Материал обрабатывается резанием, сваркой, пластической деформацией. Для этого вполне подойдет универсальное оборудование, предназначенное и для углеродистой стали.
| Наименование | Толщина, мм | Цена розница, руб/тн |
| Сталь AISI 304 (листы, рулоны, ленты) | 0,4 | 259 990 |
| 0,5 | 251 990 | |
| 0,6-0,8 | 244 990 | |
| 0,9-1,5 | 239 990 | |
| 2,0-6,0 | 229 990 | |
| 3,0-14,0 | 219 990 | |
| 15,0-130,0 | 249 990 |
Применение стали AISI 304
Основные качества, дающие преимущества именно AISI 304: устойчивость к окислению и к повышенной температуре. Данные факторы определяют область применения:
- Оборудование и прочие изделия, контактирующие с продуктами питания. Кислотостойкость делает сплав оптимальным в плане гигиеничности. В посуде из 12X18H10 можно хранить даже активные вещества. Это касается пищевой и фармакологической промышленности;
- Предметы быта;
- Оборудование, эксплуатируемое в условиях постоянного химического воздействия и повышенных температур;
- Сварные конструкции, для которых важно обеспечить прочность, качество и долгий срок службы.
Наиболее качественным сплавом считается такой, в котором содержание серы и фосфора минимально. Они влияют на образование трещин при нагреве и охлаждении. Посторонние примеси даже в номинальных долях нежелательны.
Стоит отметить хорошую пластичность сталей марки 304 (aisi), благодаря которой имеется возможность производить успешную формовку и гибку. Это свойство стали 304 позволяет проводить волочение, ротационную вытяжку, а также беспрепятственное формирования любого контура, а т.к. эти операции являются стандартными практически для всех машин обработчиков, то сталь aisi 304 по праву можно назвать универсальным и очень удобным сплавом, который охотно применяется в промышленном строительстве.
Свойства при высоких температурах
Вся приведенная ниже информация относится только к марке 304; данные по 304L отсутствуют вследствие значительного уменьшения прочности при температуре выше 425°С.
| Температура, °С | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm | 380 | 270 | 170 | 90 | 50 |
Минимальные величины предела упругости при высокой температуре (деформация в 1% за 10 000 часов)
| Температура, °С | 550 | 600 | 650 | 700 | 800 |
| Rp1,0 1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2 | 120 | 80 | 50 | 30 | 10 |
Максимум рекомендованных температур обслуживания (температура образования окалины)
- непрерывное воздействие 925°C
- прерывистые воздействия 850°C
Свойства при низких температурах (для марок 304 / 304L)
| Температура | oC | -78 | -161 | -196 |
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | N/mm2 | 1100/950 | 1450/1200 | 1600/1350 |
| Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести) N/mm2 | N/mm2 | 300/180 | 380/220 | 400/220 |
| Ударная вязкость | J | 180/175 | 160/160 | 155/150 |
Сопротивление коррозии
- 0 = высокая степень защиты = скорость коррозии менее 100 мм/год
- 1 = частичная защита =скорость коррозии от 100 до 1000 мм/год
- 2 = кислотоустойчивость отсутствует = скорость коррозии свыше 1000 мм/год
Тепловая обработка
- ОтжигЭксперимент проводился при высоких температурах в диапазоне от 1010°С до 1120°С с дальнейшим охлаждением в воде или воздухе (быстрый отпуск). Согласно исследованиям сопротивление оказывалось оптимальным при отжиге при температуре 1070°С с последующим быстрым охлаждением.
- Отпуск (снятие напряжения)Исследования проводились в течение часа для марки 304L при температуре 450–600°C в при минимальном риске сенситизации. Рекомендованная температура 400°С (максимальный температурный режим).
- Горячая обработка (интервал ковки)
- Начальная температура: 1150–1260°C.
- Конечная температура: 900–925°C.
Благодаря таким качествам, как прочность, пластичность и упругость марки 304 и 304L широко применяются при холодной обработке. В качестве методов используются формовка растяжением, изгиб или ротационная и глубокая вытяжка.
При использовании метода формовки используются те же машины и инструменты, что и при работе с углеродистой сталью, но с приложением большей силы (на 50–100%). Причина в том, что при формовке аустенитной стали свойственно усиленное упрочнение.
При обратном распрямлении аустенитную сталь следует перегибать больше, чем углеродистую. Загиб под углом 90° дает следующие данные выправления:
- r = s обратное распрямление ~2°;
- r = 6 × s обратное распрямление ~4°;
- r = 20 × s обратное распрямление ~15°.
Минимальный радиус гибки аустенитной нержавеющей стали составляет r = 2 × s.
Рекомендованные минимальные показатели для ферритной нержавеющей стали:
Глубокая вытяжка также подразумевает максимальную стабильность самого материала, степень упрочнения которого при формовке должна быть низкой, показатель Md30(N) – отрицательным. Изготовление столовых приборов и металлической кухонной посуды требует применения субанализов нержавеющего проката при использовании метода глубокой вытяжки.
Технологии обработки
Отжиг осуществляется при температуре +1010°C-1120°C, а охлаждаться сталь может водяным или воздушным методом. Для достижения оптимального уровня коррозионной стойкости металла необходима температура +1070°C и последующее моментальное охлаждение. После отжига наступает этап травления и пассивирования. Данные технологические процессы проводятся при температуре до +400°C и с применением раствора HNO3 (20-25%) при +20°C соответственно.
Для очистки поверхности используются:
- кислотный раствор азотный + плавиковый или фтористоводородный в пропорции 10% + 2% (температура – комнатная или +60°C);
- кислотный раствор серный + азотный в пропорции 10% + 0,5% (температура – +60°C).
Сталь AISI 304 подвергается начальной горячей обработке при +1150-1260°C, а затем конечной при +900-950°C. Важным нюансом является необходимость последующего отжига. Холодная обработка дает хороший результат благодаря прочности и упругости материала. Для получения готового продукта подходят методы изгиба, волочения, растяжения, ротационной и глубокой вытяжки. Формовка может проводиться при помощи станков и инструментов для углеродистой стали. Необходимо только увеличить силу на 50-100%.
Сферы применения
Устойчивость к коррозии и широкие температурные возможности позволяют использовать AISI 304 в различных областях стальной индустрии и коммерции. Среди множества сфер применения выделяются:
Читайте также: