Aisi 304 описание. Марки нержавеющей стали и их характеристики

Краткие сведения

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)

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

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

Минимальные величины Предела Упругости при высокой температуре (деформация в 1 % за 10 000 часов)

Непрерывное воздействие 925oC
прерывистые воздействия 850oC

3. Свойства в низких Температурах (304 / 304L)

4. Сопротивление Коррозии

4.1 Кислотные среды

примеры приводятся для некоторых кислот и их растворов (наиболее общие значения)

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).

5. Тепловая Обработка

1. Отжиг.

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.

1. О гибке

Приближенные пределы изгиба получают, когда s=толщина листа и r=радиус изгиба:

• s < 3мм, мин r = 0
• 3мм < s < 6мм, мин r = 0,5 х s, угол гибки 180º
• 6мм < s < 12мм, мин r = 0.5 х s, угол гибки 90º

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 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 <торможению>, 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 <на минусе>. 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 <торможению> 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 <на плюсе>.

7. Сварка

Свариваемость - очень хорошая, легко свариваемая.

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

Трубы электросварные нержавеющие AISI 304 - .

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

Качественная аустенитная нержавеющая сталь 304 является одним из зарубежных аналогов российских маркок 08Х18Н10 и 12х18н10т. Её свойства позволяют эффективно применять материал во многих отраслях. Давно облюбовали её биологи, химики медики и фармацевты, для которых изготавливаются ёмкости и инструменты, стойкие к воздействию жидких и агрессивных сред. Отлично подходит этот сплав для изготовления деталей трубопроводов, арматуры, сварных труб. Нередко можно увидеть примеры эффективного применения в строительстве. Также изготавливаются:

• Металлическая посуда;
• Поручни и ограждения;
• Ёмкости для молока, кваса, других пищевых жидкостей;
• Кухонные мойки;
• Оборудование, применяемое в пищевой промышленности;
• Детали фильтров;
• Контейнеры для жидких и сыпучих продуктов, рассчитанных на длительное хранение;
• Различные детали в автомобильной промышленности, включая выхлопные трубы.

Существует ли разница в параметрах между отечественным и зарубежным стандартами? Стоит признать, что нержавеющая сталь aisi 304 характеристики гост 12х18н10т (СНГ) превосходит. Одно из ключевых преимуществ – свариваемость. У сталей с легирующими добавками титана этот параметр заметно хуже.

Нержавеющая сталь aisi 304

Вас интересует нержавеющая сталь aisi 304 и ее российский аналог? На территории постсоветского пространства выпускаются хромоникелевые стали устойчивые к коррозии. Это упомянутые выше марки с 0,8 и 0,12% углерода с отличными эксплуатационными свойствами. Одно из преимуществ – низкий процент содержания углерода – до 0,08%. Хром создаёт на поверхности тонкую оксидную плёнку.

Есть и другие добавки, применяемые для легирования. В частности, нержавейка aisi 304 имеет включения марганца, меди. Как и любая аустенитная марка, сталь 304 не проявляет ферромагнитных свойств.

Нержавеющая сталь aisi 430 характеристики

Помимо 304 стали популярностью пользуются и некоторые другие коррозионностойкие марки. Это нержавейка aisi 316 и 430. Первая была получена путём добавления в 304 легирующего элемента молибдена. В РФ и странах СНГ выпускается под маркой 08Х17Н13М2.

Жаропрочная нержавеющая сталь aisi 430 обладает высокой устойчивостью к воздействию кислотных, щелочных и солевых растворов. После термообработки приобретает высокую прочность. К минусам можно отнести свариваемость, которая хуже чем у 304.

Недорогая нержавеющая сталь aisi 316 также пользуются популярностью. Из неё изготавливается немало различных изделий, вплоть до бижутерии. Заказать указанные марки можно, обратившись к менеджерам компании «Региональный дом металла».

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 - Cтандартные 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

Другие наименования

Сталь aisi 304L относится к коррозионностойким нержавеющим сталям. Отличается высоким сопротивлением межкристаллитной коррозии при высоких температурах (до 500 о С) и отличной стойкостью в большинстве агрессивных сред.

Химический состав в % стали AISI 304L

Количество углерода в составе стали аиси 304L ниже, чем в aisi 304 , поэтому возможность сопротивляться межкристаллитной коррозии в сварочных швах и зонах медленного охлаждения у aisi 304L лучше.

Механические свойства материала AISI 304L

Физические свойства

Плотность стали (вес) AISI 304L - 7,8 г/см 3 .

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 304L

Сфера применения

1. в машиностроении и автомобилестроении;
2. в пищевой и химпромышленности;
3. в медицине и фармацевтике;
4. в архитектуре и строительстве;
5. в производстве изделий для работы в азотнокислых средах при высоких температурах;
6. в сварных конструкциях;
7. в трубопроводах и котлах.

Сварка

Нержавеющая сталь 304 L / SS 304 L легко сваривается стандартными методами. Обрабатывать термическим способом после сварки сталь не нужно. Сварные швы рекомендуется очистить от окалины, а затем пассировать.

Обработка

Отжиг : при температуре 1050°C-1075°C; охлаждение - на воздухе или в воде.

Отпуск : при температуре 400-600°C продолжительностью в 1 час с невысоким риском сенситизации.

Пассивация : 20-25 % раствор HNO 3 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 – 1150-1260°C; конечная – 900-925°C.

К сведению: после горячей обработки отжиг - обязателен.

Холодная обработка : сталь 304L пластична, упруга и легко поддается формовке растяжением, изгибом, глубокой и ротационной вытяжкой.

AISI 304 - универсальная и широко применяемая нержавеющая сталь с высокими антикоррозийными свойствами. Она обладает отличными характеристиками для штамповки и сварки. Сбалансированная аустенитная структура позволяет выдерживать высокие температуры без изменений свойств металла. Часто применяется в нефтехимии, для изготовления термостойкой посуды, элементов котлов и дымоходов, крепёжных и других изделий.

AISI 304: характеристики

Качество стали характеризуется её составом. В данном случае базовым элементом является железо (Fe), составляющее 66,3-74 % от общей массы. Содержание основных легирующих элементов хрома (Cr) и никеля (Ni) в минимальном количестве составляет 18-20 % и 8-10,5 % соответственно. Присадки обеспечивают её высокую коррозионную стойкость и кислотостойкость, в том числе при непродолжительном воздействии повышенных температур до 800-900 °C. Значительное содержание цветных сплавов придаёт немагнитные свойства стали AISI 304.

Механические характеристики:

• Деформация растяжения - минимум 45 %.
• Прочность на разрыв составляет 505 Мпа.
• Предел текучести - минимум 215 Мпа.
• Прочность на сжатие - в пределах 210 Мпа.

Применение

Благодаря широкому перечню полезных качеств - термической, кислотной и коррозионной стойкости - нержавеющая сталь AISI 304 стала невероятно популярной у производителей металлопродукции различного назначения. Материал хорошо поддаётся механической обработке, гибке и формовке. При сварке тонких срезов не требуется отжиг. Поэтому металл применяется для изготовления различных компонентов в промышленности, архитектуре, транспортной сфере.

Из AISI 304 изготавливают:

• Оборудование для пищевой промышленности, производства алкоголя, хранения и переработки молочных продуктов.
• Пищевые нержавеющие трубы.
• Термостойкую посуду (миски, сковороды, кастрюли), кухонные бытовые приборы, столовые приборы (вилки, ложки, ножы и т. д.), оборудование для предприятий общественного питания.
• Холодильное оборудование.
• Оснастку, узлы и агрегаты для предприятий химической, фармацевтической, косметической промышленности.
• Теплообменники.
• Строительные металлоконструкции. Например, из неё сделана 190-метровая арка в г. Сент-Луис (США).

Труба AISI 304 очень хорошо поддаётся сварке, что позволяет широко её применять в производстве сварных конструкций (баков, ёмкостей), а также для изготовления электросварных нержавеющих труб. Наибольший объём сталей этой марки используется в нефтехимии благодаря сопротивляемости агрессивным средам.

Аналоги

По составу и физико-химическим свойствам наиболее соответствует стали AISI 304 российский аналог 08Х18Н10 (прежнее обозначение 0Х18Н1). В нём допускается чуть меньшее содержание хрома (17-19 %), и чуть большее никеля (9-11 %). По классификации Евросоюза, фактическим аналогом является марка 1.4301 DIN (X5CrNi18-1).

Различают два подкласса марки AISI: 304 H и 304 L. У первого содержание углерода повышено, у второго - понижено. Сталь 304 L близка по характеристикам к российской 03Х18Н11.

Особенности

Марка стали AISI 304 представляет собой отличную комбинацию коррозионной стойкости и технологичности. Такое сочетание свойств является причиной широкого применения данного сплава. Например, в США на тип 304 приходится почти половина из общего производства нержавеющих сталей. Новая технология АОТ позволяет без существенных затрат получать сплав с пониженным содержанием углерода, что расширяет область применения материала.

Подтип 304 L используется для сварных изделий, которые могут подвергаться воздействию факторов, провоцирующих межкристаллитную коррозию. Также существует улучшенная модификация 304 Since, которая отличается повышенной прочностью при сохранении высокого уровня пластичности (относительное удлинение) по сравнению с типичным сплавом AISI 304. Российский аналог обладает теми же свойствами. Особенностями марки являются:

• Устойчивость к коррозии.
• Сопротивление к оксидации.
• Высокая прочность при малом весе.
• Хорошая прочность и твёрдость при криогенных температурах.
• Предотвращение загрязнения хранимых в ёмкостях продуктов.
• Внешняя красота изделий и лёгкость очистки.
• Широкая область применения.

Термические и коррозионные свойства

Одной из самых термически и коррозионностойких является сталь AISI 304. Характеристики состава позволяют длительно противостоять окислительным процессам при воздействии температур до 925 °C. По мере снижения температуры стойкость к коррозии понижается. Если при 870 °C она достаточно высокая, то уже в пределах 425-860 °C длительное пребывание в жидкостной среде нежелательно. В данном случае применяют подтип AISI 304L, так как он устойчив к выделению карбидов. Сталь AISI 304H применяют, когда необходимо достичь высокой прочности в диапазоне 500-800 °C.

В целом «нержавейка» хорошо противостоит агрессивным средам. Например, лист AISI 304 устойчив к щелевой и питтинговой (точечной) коррозии даже в высокоактивных средах, содержащих хлориды. Если металл находится под напряжением, то превышение температуры свыше 60 °C может спровоцировать образование микротрещин.

Сварка

Аустенитные нержавеющие стали, к которым относится AISI 304, считаются наиболее пригодными для сварки благодаря высокой плавкости. Однако при данной процедуре необходимо сохранить устойчивость к коррозии и предотвратить растрескивание.

В зависимости от метода сварки применяют различные технологии. При использовании автогена «нержавейка» хорошо сплавляется без использования дополнительных присадок. Если, например, сваривается труба AISI 304 электрическим способом, присадку и электрод желательно использовать из стали AISI 308. Присадочный материал можно делать из российской стали 04Х19Н9. Для марки 304 L соответственно применяется присадка 308 L с рутилово-кислотной оболочкой (AC/DC).

После сварки больших секций для повышения коррозийной стойкости шов рекомендуется подвергнуть отжигу (для подкласса 304 L это делать необязательно). Если в зоне монтажа невозможно организовать процедуру термообработки, от стали 308 лучше вообще отказаться, заменив её маркой AISI 321.

Термообработка

Особенность внутренней кристаллической решётки AISI 304 такова, что термообработка стали не улучшает её физических характеристик. Впрочем, обжиг всё равно проводят, чтобы снять поверхностное напряжение, провоцирующее образование трещин. Изделия нагревают до температурного порога 1010-1120 °C и быстро охлаждают при 816-427 °C чтобы избежать осаждения карбидов хрома.

Механическая обработка

Благодаря высокому коэффициенту текучести нержавеющая сталь AISI 304 прекрасно поддаётся различным способам обработки: штамповке, прокату, резанию, шлифовке и т. д. Однако, учитывая необходимость сохранения высоких защитных свойств, металлорежущий инструмент должен отвечать определённым требованиям.

Прежде всего, он должен быть чистым, чтобы не занести в микроструктуру коррозирующие вещества (процесс контаминирования). Также очищают поверхность заготовки. Для обработки «нержавейки» используются специально предназначенные резцы, фрезы, свёрла и т. д. Режущая кромка инструмента должна быть остро заточенной, в противном случае в зоне контакта образуется нежелательное избыточное уплотнение. По этой же причине резка проводится быстро, с глубоким шагом.

Чтобы не допускать деформацию обрабатываемого изделия, рекомендуется применять стружколомные устройства. Они не позволят стружке царапать поверхность заготовки. Учитывая, что аустенитные сплавы плохо проводят тепло, режущая кромка инструмента быстро перегревается. Для охлаждения необходимо использовать СОЖ.

AISI 304 отлично поддаётся методам пластической деформации. При горячей обработке (например, ковке) заготовку необходимо равномерно нагревать до 1149-1260 °С. После придания желаемой формы изделие быстро охлаждается (при относительно высоких температурах) - это защитит её от коррозии.

При холодной обработке давлением (например, штамповке) зачастую требуется промежуточная стадия отжига. Она облегчает процесс упрочнения поверхностного слоя, делая его более плотным и менее подверженным коррозии. Также процедура предупреждает развитие микротрещин и разрывов. После окончательной обработки проводится полный отжиг, устраняющий внутренние напряжения стали.