Нержавеющая сталь aisi 304 обработка резанием. Нержавеющая сталь

Марка стали AISI-304 немагнитная (аустенитная) низкоуглеродная. Содержит углерода не более 0, 08%. Данный вид стали обладает высокой плотностью и, одновременно, остается достаточно пластичным, также характеризуется высочайшими показателями устойчивости к коррозии и способностью выдерживать различные температурные режимы

Благодаря однотипности химического состава, сталь aisi 304 сохраняет свою внутреннюю структуру даже при нарушении внешнего слоя. Помимо того, на поверхности данной марки при взаимодействии с кислородом атмосферы, сразу образуется защитная оксидная пленка, которая гарантирует устойчивость к воздействию растворов щелочей и кислот.

Применение стали марки Aisi 304 достаточно широкое. Ее используют для изготовления контейнеров, цистерн, приемников, различной тары, резервуаров промышленного назначения, при транспортировке вин и их хранении, при изготовлении тары под квас, под молочную промышленность, при производстве косметических средств.

Аisi 304 отлично поддается полировке, вследствие чего ее можно использовать при разных дизайнерских работах по оформлению офисов и жилья.

Труба Аisi 304 используется практически везде, ее используют при сантехнических работах, изготавливают полотенцесушители, радиаторы, применяют для оформления перил и ограждений, а также при изготовлении пандусов, балконов, офисной мебели и барных стоек.

Из стальных труб марки Аisi 304 производят опорные стойки для трубопроводов, различные несущие конструкции, металлические стеллажи.

Стойкость к температуре и влиянию щелочных и кислых сред, отвечающая ГОСТу 5632-72, относительно дешевая стоимость, делают эту марку довольно востребованной в разных областях.

Лист Аisi 304 используют для изготовления разных емкостей и резервуаров, в химической и пищевой промышленности, для изготовления специальных металлических столов (разделочных, кухонных, медицинских).

Из листа Аisi 304 также производят: платформенные тележки, моющие и дезинфекционные камеры, двери для холодильных шкафов,

Тонкие листы Аisi 304 используют при облицовке кабин лифтов, облицовке эскалаторов и колонн.

Сталь данной марки легко сваривается. После сварки данной марки стали не требуется термическая обработка. Швы после сварки должны быть химически или механически очищены от окалины, затем пассивированы.

AISI 304L, с легкостью находит большое количество применений, так как является чрезвычайно прочной, пластичной и упругой. Обычные действия включают в себя формирование контура, изгиб, ротационную вытяжку, волочение и т.д. В ходе формовки возможно использовать те же инструменты и машины, что и для углеродистых марок стали, но здесь требуемая сила на 50-100% больше.

Диапазон температуры для отжига составляет 1050°C ± 25°C сопровождается последующим скорым охлаждением в воде или в воздухе. После отжига нужно травление и пассивирование.

Химический состав в % стали AISI 304

Механические свойства AISI 304 (комнатная температура)

Механические свойства AISI 304

Физические свойства AISI 304

Номенклатура продукции марки AISI 304

Типоразмеры нержавеющего листа марки AISI 304

Типоразмеры нержавеющего труба марки AISI 304

Марка AISI 304 (Российский аналог по ГОСТ: AISI 304 - 08Х18Н10, AISI 304L - 03Х18Н11) является одной из из самых востребованных марок нержавеющей стали. Наряду с высокими прочностными свойствами она обладает отличной стойкостью к воздействиям агрессивных сред природного или техногенного характера, оптимальной стойкостью к воздействиям низких и высоких температур, а также немагнитностью. Рабочий диапазон температуры располагается в пределах от -200 °C до +650 °C.

Химический состав стали AISI 304, 304L

Область применения стали AISI 304, 304L

Нержавеющий лист AISI 304 незаменим при производстве различных контейнеров, резервуаров, тар, приемников и другого оборудования промышленного назначения. В строительстве применяется, в основном, для производства различных видов труб. В химической промышленности данный вид стали используют для производства оборудования для транспортировки и хранения реактивов. В пищевой промышленности сталь AISI 304 является составной частью оборудования для производства, хранения и транспортировки различных напитков (молоко, вино, квас и т.д.), кроме того, сталь используется для изготовления кухонных и столовых принадлежностей.

Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5513
ASTM A 240
ASTM A 666

Классификация

сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение

• Предметы домашнего обихода
• Раковины
• Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
• Кухонная утварь и оборудование для общепита
• Молочное оборудование, пивоварение
• Сварные конструкции
• Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ

Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:

• AISI 304 - Основной сорт
• AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) - Сорт глубокой вытяжки
• AISI 304 DDS (Extra deep drawing) - Сорт особо глубокой вытяжки

Основные характеристики

• хорошее общее сопротивление коррозии
• хорошая пластичность
• превосходная свариваемость

Химический состав (% к массе)

Механические свойства при высоких температурах

Все эти значения относятся к только AISI 304 .

Физические свойства

Сопротивление коррозии

304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.

304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:

• фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
• азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C - 50°C,
• муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
• уксусной кислоте при температуре 20°C - 50°C.

Кислотные среды

Код: 0 = высокая степень защиты - Скорость коррозии менее чем 100мкм/год
1 = частичная защита - Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты - Скорость коррозии более чем 1000мкм/год

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).

Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях

Причиной незащищенности аустенитных нержавеющих сталей в диапазоне температур 425°C - 820°C является осаждение карбидов хрома на границах зерен. Такие стали "сенсибилизируются" и становятся подверженными межкристаллитной коррозии в агрессивных окружающих средах. Содержание углерода в марке AISI 304 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния.

Тест на МКК (Межкристаллитную коррозию)

Сварка

• Сталь легко свариваемая.
• После сварки термическая обработка не требуется.
• Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы.

Формовка

Сталь марки AISI 304 , являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.

Дополнительно производятся сорта AISI 304 DDQ и AISI 304 DDS для глубокой и особо глубокой вытяжки.

О формовке с растяжением

В процессе формовки с растяжением заготовку подвергают «торможению» во время вытяжки. Стенки становятся более тонкими, и во избежание разрывов стали желательно предусмотреть свойства повышенного упрочнения при формовке.

Степень растяжения определяется эриксоновским испытанием на вытяжку (деформация производится до начала утончения стенок).

Тесты на Глубокую вытяжку

При чистой глубокой вытяжке на прессе заготовку не подвергают «торможению», а материалу дают свободно течь в инструментах. На практике такое бывает очень редко. Например, при вытяжке хозяйственной посуды всегда присутствует также элемент формовки с растяжением.

Характеристики листового материала при глубокой вытяжке описываются предельным коэффициентом вытяжки - LDR (отношение наибольшего возможного диаметра образца до момента разрыва к диаметру пресса) и пределом фестонообразования (при формовочном тесте – относительный размер образующихся язычков).

Испытание на выдавливание по Эриксену

*Limiting drawing ratio - предельный коэффициент вытяжки

Оценка фестонообразования

Гибка

Приближенные пределы изгиба:

• s < 3мм → мин r = 0
• 3мм < s < 6мм → мин r = ½ s, угол 180°
• 6мм < s < 12мм → мин r = ½ s, угол 90°

Обратное распрямление больше, чем у углеродистой стали, ввиду чего «перегибать следует, соответственно, больше». При загибе обычного прямого угла на 90º получаем следующие показатели по выправлению:

• r = s обратное распрямление около 2°
• r = 6s обратное распрямление около 4°
• r = 20s обратное распрямление около 15°

Для аустенитной нержавеющей стали (в т.ч. AISI 304 ) минимальный рекомендуемый радиус изгиба составляет r = 2s, где s - толщина листа.

Обработка

Отжиг

Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. Лучшее сопротивление коррозии достигается при отжиге на уровне 1070 °C и быстром охлаждении. После отжига необходимо травление и пассивирование.

Отпуск

Для AISI 304L - 450-600 °C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Для AISI 304 должна использоваться более низкая температура отпуска - максимум 400 °C.

Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.

Следует обращать особое внимание на следующий факт: для нержавеющей стали для однородного прогрева требуется время, в 2 раза превышающее время для той же самой толщины углеродистой стали.

Травление (очистка поверхности)

• Смесь азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты (10 % HNO 3 + 2% HF) при комнатной температуре или 60°C
• Серно-азотная кислотная смесь (10 % H 2 SO 4 + 0.5 % HNO 3) при 60°C
• Паста для очистки от окалины в зоне сварки

Пассивация

• 20-25 % раствор HNO 3 при 20°C
• Пассивирующие пасты для зоны сварки

Американский институт стали и сплавов (AISI) имеет собственную маркировку произведенной стальной продукции, которая используется в США и ЕС. Цифровое обозначение применяется для углеродистых и легированных сталей, определяя группу стали и количество углерода, в ней содержащееся, умноженное на 100. Буквенная маркировка говорит о наличии в стали определенных легирующих примесей, а также отмечает ее некоторые признаки, например, что она выплавлена в электропечи или имеет повышенное содержание серы и фосфора.

Характеристики AISI 304

Сталь 304 представляет собой высоколегированную сталь с низким содержанием углерода (< 0,08 %), т.е. входит в класс аустенитных сталей, отличающихся антикоррозийной стойкостью, жаропрочностью, устойчивостью к агрессивной среде. Добавление к стали 304 буквы L свидетельствует о наличии всего 0,03 % углерода («H» показывает более высокое его содержание).

Легирование марки, повышающее ее эксплуатационные свойства, производят с помощью добавок хрома, делающего сталь AISI 304 нержавеющей; никеля, укрепляющего кристаллическую структуру, повышающего прочность, улучшающего пластичность и возможности последующей технологической обработки. Кроме Cr и Ni улучшают качества стали 304 дополнительные примеси:

• азот – для улучшения коррозийной устойчивости (иногда вместо углерода и никеля)
• марганец – большое количество делает сталь хрупкой, но в нужных количествах усиливает ее твердость
• титан – кроме таких же качеств, как и у других добавок, способствует изменению структуры кристаллитов и способствует улучшению последующей обработки
• ниобий – добавляется редко, но также улучшает прочность и коррозийную устойчивость
• молибден – способствует созданию однородной структуры стали, повышая ее прочность
• вольфрам – для усиления устойчивости к высоким температурам + твердость
• кремний – способствует повышению упругости и антикоррозийных качеств
• ванадий – повышает ее износоустойчивость, прочность, твердость

Аналогом стали AISI 304 в России по ГОСТ предстает марка 08Х18Н10, а AISI 304 L – 03Х18Н11 – кислотостойкие и способные выдержать температуру до 900°С (кратковременно) металлы. У них хорошие механические характеристики, что расширяет их применение в различных сферах экономики.

AISI 304 – основная марка среди нержавеющих сталей

Качественные характеристики позволяют использовать сталь 304 там, где стальной продукции необходимо выдерживать высокие температуры, агрессивное химическое воздействие, включая не только дымоходы, системы вентиляции, но и атомные реакторы, и теплоэнергетические установки. Антикоррозийные свойства ценятся при транспортировке и хранении вина, молока, пива, химреактивов, в изготовлении бытовых кухонных принадлежностей и др.

Применяется данная марка для нужд архитектурного декора, в трубах различного назначения, в т.ч. автомобильных выхлопных. Большое значение нержавейка AISI 304 имеет для производства хирургического оборудования, медицинских игл. Без нее не обходятся буровые установки, бумажная промышленность, судовое и текстильное оборудование, сантехническая арматура, иглы для подкожных инъекций, ГОКи и многое другое.

Изделия из нержавеющей стали уже давно стали незаменимым предметом домашнего обихода. Так, практически на каждой кухне можно обнаружить посуду из нержавейки – кастрюли, столовые приборы, терки, термосы и многое другое. Раковины, элементы котлов и дымоходов, системы вентиляции – везде используется нержавеющая сталь.

Однако, мало кто задумывается о том, что прекрасные характеристики нержавеющей стали нашли свое применение в промышленности. Из нержавейки изготавливаются емкости для транспортировки пищевых продуктов, трубы, трубопроводная арматура, листовой прокат и многое другое.

Чем же обусловлена такая популярность нержавейки?

Преимущества нержавеющей стали

Выделим основные преимущества нержавеющей стали:

1. Высокая устойчивость к коррозии. Это является одним из основных преимуществ нержавейки. Благодаря этому свойству, нержавеющая сталь применяется в любых отраслях промышленности, где металл может быть подвержен вредному воздействию агрессивных сред. Благодаря антикоррозийным характеристикам, нержавейка устойчива к ржавчине даже в местах разломов и трещин.
2. Высокая гигиеничность стали. Из-за наличия в составе стали оксида хрома, на ее поверхности не накапливаются бактерии.
3. Презентабельный внешний вид. Даже после 10 лет службы, изделие из нержавеющей стали не потеряет презентабельного внешнего вида, если ухаживать за ним должным образом.
4. Устойчивость к высоким температурам. Нержавеющая сталь способна сохранять свои рабочие характеристики при длительном воздействии высоких температур, вплоть до 500 С.

Виды нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – собирательное название группы сплавов с определенными преимуществами, представленными выше. Тем не менее, для каждой конкретной производственной и бытовой задачи подбирается своя марка нержавейки. Рассмотрим каждую марку отдельно.

AISI 304 (08Х18Н10) – основная марка нержавеющей стали. Аустенитная сталь с высоким содержанием никеля в составе. Наиболее популярная марка стали, которая используется в пищевой промышленности и фармацевтике. Показывает отличные результаты при работе с агрессивными средами, высокими (до 420 С) и низкими (до -200 С) температурами, отлично поддается сварке. Имеет незначительные ограничения к работе в морской воде и пр., не принципиальные для предприятий пищевой и фармацевтических отраслей. И, самое главное, изделия из стали AISI 304 недорогие и способны вписаться в любой, даже самый ограниченный бюджет!

AISI 316L (03Х17Н14М3) – марка нержавеющей стали, отличающаяся от AISI 304 наличием молибдена в составе. Благодаря молибдену, сталь более устойчива к коррозии в морской воде, уксусном растворе, хлористой среде и пр. Сталь AISI 316L по сравнению с AISI 304 показывает более удачное сопротивление коррозии в широком спектре влажных сред. Кроме этого, сталь не теряет своих свойств даже при температурах до 600 градусов Цельсия. По сравнению с AISI 304, изделия из стали AISI 316L более дорогие.

AISI 321 (08Х18Н10Т) – одна из самых дорогих марок нержавеющих сталей. Наибольшее преимущество AISI 321, наряду с высокой устойчивости к коррозии практически во всех агрессивных средах, отличной свариваемости, – это высочайшая жаростойкость. Сталь AISI 321 рекомендуется эксплуатировать при температурах от 600 до 800 градусов Цельсия.