Нержавеющая сталь aisi 304 характеристики
Сталь AISI 304
В настоящее время большой популярностью пользуется сталь, которая по американской классификации называется AISI 304. Очень часто в зарубежной литературе по металлургии можно встретить такое англоязычное название 304 stainless steel или сокращённо SS 304. Она относится к категории низкоуглеродистых нержавеющих антикоррозийных аустенитных сталей.
Состав и свойства
Эта сталь является аналогом стали российского производства марки 08Х8Н1. Поэтому по своему составу они очень близки. Основного элемента в ней – железа от 66 до 74 процентов. Остальное составляют так называемые легирующие добавки. К ним относятся: хром – около 20%, марганца – 2%, никеля — 8%, углерода – менее 8%. На базе этой стали в зависимости от находящегося в ней количества углерода были разработаны дополнительные две марки металла: с меньшим содержанием углерода – это AISI 304L, с повышенным содержанием — AISI 304 H. Российским аналогом первой марки является сталь 03Х18н11.
Фланец воротниковый из стали 03Х18н11
Наличие именно такого процентного содержания добавок и соответствующая обработка придают этому металлу столь необходимые и полезные свойства.
К полезным свойствам относятся:
- Продолжительная стойкость к повышенным или низким температурам. Полученный экспериментальным путём интервал допустимых температур составляет от минус 200 °С до плюс 650 °С.
- Высокая устойчивость к длительному воздействию агрессивных сред (солёной водой, кислотных и щелочных растворов). То есть хорошая антикоррозийная стойкость.
- Слабая намагниченность. Этого удаётся достичь за счёт создания специальной структуры и способов обработки.
- Прекрасная экологичность. Она позиционируется на международном рынке как материал категории Inox. Эту категорию она получила благодаря тому, что не впитывает ни какие вещества, в том числе и токсичные.
- Хорошо подвергается обработке.
- Высокая прочность при небольшом удельном весе.
- Большое сопротивление к эффекту оксидации.
- Почти идеальное предотвращение загрязнения продуктов, хранящихся в ёмкостях из этой стали.
- Прекрасная эстетичность и простота в очистке после применения посуды.
- Широкая область применения.
К дополнительным преимуществам можно отнести большой срок службы изделий, изготовленных из этого металла, низкие эксплуатационные затраты.
Серьёзных недостатков у этой стали нет. Существуют некоторые проблемы при обработке и эксплуатации в условиях высоких температур. Для всех аустенитных нержавеющих сталей при обработке в диапазоне температур от 425 °С вплоть до 820 °С проявляется эффект осаждения карбидов хрома. Такие стали становятся подвержены межкристаллической коррозии при помещении изделий в сильноагрессивные среды. Поэтому, этот эффект, так называемой «сенсибилизации» может проявляться в местах нагрева, например при сварке, в местах швов.
В России сталь марки 08Х18Н10 – аналог AISI 304, в Евросоюзе 1.4301. Следует отметить, что во многих странах существует своя система классификации.
Характеристики стали
Сталь AISI 304 имеет свои индивидуальные характеристики. Их можно разделить на три категории:
- физические;
- химические;
- механические.
Физические характеристики определяются следующими параметрами:
- плотность нержавеющей стали AISI 304 равна 7,78-7,93 г/см 3 ;
- температура плавления – 1450 °С;
- удельная теплоёмкость – 500 дж/кг×К;
- тепловое расширение – 15 ВТ/м×К;
- электрическое удельное сопротивление – 0,8 Ом×м 2 /м.
Физические свойства AISI 304
Эти характеристики определяют многие свойства этого металла.
Химические характеристики состоят из следующих показателей:
- процентное содержание различных элементов в составе материала;
- устойчивость стали к химическим реакциям при воздействии агрессивной среды;
- скорость естественного окисления (коррозия);
- способность к впитыванию и последующему выделению вредных веществ.
Химический состав AISI 304
К механическим характеристикам относятся:
- прочность на сжатие (составляет 210МПа);
- прочность на разрыв (изменяется в пределах от 520 до 720 МПа);
- допустимый предел текучести (около 210 МПа);
- деформация на растяжение (примерно 45%);
- твердость по роквелу (достигает 70 единиц).
Способы обработки
Сталь AISI 304 достаточно легко подвержена практически всем видам механической обработки: штамповке, формовке, прокату. Кроме этого она хорошо сверлится, режется, фрезеруется и шлифуется. Сталь хорошо подвергается глубокой вытяжке на прессе, а также холодной гибке и формовке. Для этого металла допустимый радиус изгиба зависит от толщины листа. Его вычисляют по формуле r=2×s. Где s — это толщина листа.
При термической обработке допускается: обжиг, отпуск. Для проведения обжига температура заготовки должна составлять 1050 °С. Допустимый интервал составляет 25 °С в обе стороны. После обжига производят быстрое охлаждение. Это позволяет придать металлу хорошие антикоррозийные свойства. После проведения процесса обжига обязательно проводят ещё два вида обработки: травление и пассивирование.
Процесс травления, то есть очистки поверхности, производится с помощью смеси двух кислот: азотной и фтористоводородной. Этот процесс производится при нагреве до 60 °С, а пассивация с помощью 20% раствора азотной кислоты с применением специальных паст, особенно для той зоны, где производилась сварка.
Отпуск производиться при более низкой температуре (450 — 600 °С) в течение 60 минут. Для сохранения технологии термической обработки необходимо помнить для нержавеющей стали время однородного прогревы в два раза выше, чем у углеродистой стали.
Детали или элементы конструкции, изготовленные из стали AISI 304 достаточно легко могут быть сварены. Это происходит благодаря хорошим показателям плавкости. Для этого можно использовать автогенную сварку без добавления присадочных материалов.
Область применения
Эта сталь применяется во многих отраслях промышленности: машиностроении и строительстве, в химической и пищевой промышленности, медицине и производстве бытовых инструментов. Иногда в обиходе эту сталь называют пищевой нержавейкой.
Резервуар из стали AISI 304
Металл выпускается в виде:
- листового проката (нержавеющий лист, декорированный лист);
- сортового проката (круг, квадрат, полоса, шестигранник и уголок);
- трубы (бесшовной, профильной, электросварной).
В строительстве для производства сборных металлоконструкций. В качестве примера можно привести арку длиной в 190 метров в городе Сент-Луис (США). Но это скорее исключение, чем правило. Чаще всего в строительной индустрии этот металл используют для отделки лифтовых кабин, эскалаторов. Рифлёный лист применяют для изготовления ступеней и лестниц. Труда используется для организации вентиляционных вытяжек, дымоходов. Для изготовления поручней, входных групп, поручней и ограждений применяются полированные трубы и прутки различной толщины.
Производство труб из стали AISI 304
Нержавеющая сталь AISI 304 применяется в химической, нефтяной и газовой промышленности. В химической промышленности её применяют для производства оборудования и резервуаров для хранения и транспортировки различных реактивов. Благодаря своему свойству сопротивляемости агрессивной среде в этих областях применяются трубы и специфическое оборудование. Примером такого оборудование может служить щелевые фильтры, в которых установлена проволока, для изготовления которой используется только марка стали AISI 304.
Из листа изготавливают ёмкости и резервуары различного назначения. Например, для холодильных, моющих, дезинфицирующих машин. Мебель для пищевых предприятий (столовых, кафе, баров и ресторанов) рабочие столы, стеллажи, шкафы, тумбочки. Благодаря своим хорошим свойствам по жаропрочности из листа производят элементы низкотемпературных печей.
Лента монтажная из стали AISI 304
Из сортового проката изготавливают:
- фланцы (плоские, воротниковые, свободные);
- пищевую арматуру;
- запорную арматуру (шаровые краны, различные клапаны);
- фитинги (отводы, тройники, переходы).
Большое распространение получили приборы и оборудование, изготовленное из этой стали в медицине и фармакологии. Для них изготавливают инструмент, отдельные виды оборудования, медицинскую мебель, различные имплантаты.
Применение AISI 304 в пищевой промышленности
Пищевая нержавеющая сталь AISI 304 используется для изготовления различного бытового инвентаря. В их число входят столовые приборы, термостойкая посуда (кастрюли, сковороды, миски, тарелки), корпуса электрических кухонных агрегатов (кофемашин, кофемолок, чайников).
Технические характеристики нержавеющей стали Aisi 304
Автор: Игорь
Дата: 19.10.2019
- Статья
- Фото
- Видео
Характеристики стали AISI 304 и ее аналогов относят ее к обширному семейству нержавеющих сплавов. Высокое содержание в качестве легирующих добавок хрома и никеля обеспечивает ей устойчивость к длительному воздействию экстремальных температур и агрессивных сред. Благодаря уникальным свойствам сталь широко востребована практически во всех областях хозяйства.
Спектр применения
Нержавеющая сталь марки AISI 304 по ГОСТу определяется как низкоуглеродистая, обладающая аустенитной структурой. Отсутствие токсичных веществ обеспечивает ей самый широкий спектр применения.
В строительстве она используется для изготовления:
- сборных металлоконструкций;
- отделки эскалаторов и кабин в лифтах;
- поручней и ограждений;
- дымоходов и вентиляционных вытяжек.
В химической и нефтегазовой отрасли – для производства:
- резервуаров для транспортировки и хранения химических веществ агрессивной природы;
- трубопроводов и сопутствующего оборудования.
Характеристики нержавеющей стали 304 делают ее особенно востребованной в пищевой промышленности – при изготовлении:
- контейнеров для холодильных и моющих машин;
- стеллажей и шкафов;
- рабочих столов;
- различных элементов для печей;
- фитингов и деталей запорной арматуры;
- термостойкой посуды;
- столовых приборов;
- электрических агрегатов для кухни;
- оборудования для молочной и пивоваренной отраслей.
В медицине для производства:
- инструментов и оборудования;
- разного рода имплантов;
- специальных видов мебели;
- лабораторной аппаратуры.
Химический состав
Характеристики и применение стали AISI 304 обусловлены ее химическим составом. Данный материал разработан в американском институте чугуна и сплавов, что и обозначает аббревиатура AISI. Значение цифр:
- «3» свидетельствует об аустенитной структуре;
- «0» и «4» указывают на сорт стали.
После цифр могут стоять буквы, свидетельствующие об особенностях сплава. Например, на основе марки стали AISI 304 разработаны и другие разновидности:
- AISI 304L, в которой содержание углерода снижено до 0,03%;
- AISI 304H – с увеличенной его концентрацией, ее свойства оптимальны для использования в высокотемпературных производствах.
В качестве российских аналогов марки стали AISI 304 в рамках ГОСТа используются:
- 08Х18Н9;
- 08Х18Н10;
- 08Х18Н11;
- 12Х18Н9;
- 03Х18Н11.
Среди зарубежных аналогов можно назвать:
- Х2CrNi1911 – В Германии;
- SUS 304 – Японии;
- В Евросоюзе – 1.4301.
Состав сплава регламентируется американским стандартом ASTM A240, который определяет его, как низкоуглеродистый и антикоррозийный. Содержание железа составляет 66-74%. Концентрации легирующих компонентов:
- хрома – 18,0-20,0%;
- никеля – 8,0-10,5%;
- марганца – до 2%;
- меди – не более 1%;
- углерода и кремния – по 0,8%;
- серы – не более 0,03%;
- фосфора – до 0,045%.
Сортамент стали представлен:
- листовым и сортовым прокатом;
- в виде полос и прутков;
- плитой;
- бесшовными или профильными трубами;
- фитингами и фланцами.
Свойства сплава
Характеристики стали свидетельствуют о ее высоких механических свойствах:
- плотности – от 7,78 до 7,93 г/см3;
- Тплавления – 1450 градусов;
- пределе текучести – 210 МПа;
- удельной теплоемкости – 500 Дж/кг*К;
- коэффициенте теплового расширения – 15 Вт/м*К;
- удельном электросопротивлении – 0,8 Ом*м;
- предельном показателе прочности на сжатие – 210 МПа и разрыв – 520-720 МПа;
- величине удлинения – до 45%;
- твердости по Роквеллу – до 70 единиц.
Высокую антикоррозийную стойкость металла обеспечивает хром. Он образует на поверхности сплава тончайшую пленку оксида хрома, предохраняющую от процессов разрушения. При повреждении пленки она мгновенно восстанавливается. Аналогичные процессы происходят при появлении микротрещин внутри стальных конструкций, что гарантирует их долговечность. Но не рекомендуется использовать сплав в условиях, где существует риск возникновения межкристаллитной коррозии.
В то же время сравнение антикоррозийных характеристик стали 304 при применении в естественных условиях показывает, что они намного выше показателей других материалов. Например, в обычных условиях 10-летняя скорость протекания коррозийного процесса составляет:
- для стали 304 – 0,0025 единицы;
- алюминиевых изделий – 0,025;
- углеродистой стали – 5,8 единиц.
Сплав отличается также:
- хорошей свариваемостью и отсутствием необходимости в термической обработке соединительных швов;
- устойчивостью к действию кислот, кроме серной;
- стойкостью к температурным перепадам.
Термическая обработка
Для улучшения основных свойств пищевую нержавеющую сталь марки AISI 304 подвергают процессам термообработки. Отжиг необходим при любой тепловой обработке сплава. Допустимый интервал температур составляет 1050, с возможностью отклонения в обе стороны на 25 градусов. Для отжига оптимален режим быстрого охлаждения в воде или на воздухе. При этом сталь приобретает более высокую сопротивляемость коррозии.
После процесса отжига необходимы травление и пассивация сплава. Травление, то есть очистку поверхности металла проводят при температуре 60 градусов смесью кислот:
- азотной и фтористоводородной;
- азотной и серной.
Для пассивации – получения на поверхности металла оксидной пленки, применяют 20%-ный раствор азотной кислоты и специальные пасты.
Отпуск производится в течение 1 часа в температурном режиме:
- 450-600 градусов – для стали 304L;
- не более 400 градусов – для стали 304.
Температурный режим ковки:
- в начале процесса – 1150-1260 градусов;
- в конце – 900-925 градусов.
Сталь обладает достаточной пластичностью и отлично поддается разным видам холодной обработки – формовке, изгибу или вытяжке.
Преимущества и недостатки
Как и любой сплав, пищевая нержавейка – марка стали AISI 304, обладает своими плюсами и минусами. Несомненные достоинства металла очевидны:
- длительная устойчивость к перепадам температур в интервале от минус 200 до 650 градусов;
- низкая степень намагниченности;
- хорошая экологичность;
- подверженность всем видам обработки;
- высокая стойкость к коррозии;
- сочетание высокой прочности с небольшой плотностью;
- эстетичность изделий и легкая очистка после применения;
- доступная стоимость;
- долговечность конструкций, изготовленных из стали.
Несмотря на отсутствие серьезных недостатков, характеристики стали AISI AISI 304 и ее аналогов указывают на определенные проблемы при эксплуатации в высокотемпературном режиме.
В диапазоне 425-820 градусов снижаются показатели прочности и упругости металла. Происходит осаждение карбидов хрома, что сопровождается обеднением прилегающих объемов этим элементом. Начинается процесс внутренней коррозии, проходящий по границам зерен. Его следствием становятся глубокие трещины в структуре стали. Подобный процесс возможен в местах сварочных швов.
Чтобы повысить сопротивляемость металла к межкристаллитной коррозии, используют разнообразные методы, например, нагрев изделия до 1000 градусов с закалкой в воде. Можно вместо базовой стали использовать ее разновидность AISI 304L, которая более устойчива к процессам межкристаллитной коррозии.
Нержавеющая сталь AISI 304 в Москве
Рулон
Штрипс
описание
AISI 304 — низкоуглеродистая нержавеющая сталь аустенитного типа (немагнитная). Металлопрокат из стали этой марки отличается повышенной коррозионной стойкостью и используется в производстве оборудования и изделий пищевой, химической, фармацевтической промышленности.
Нержавейка AISI 304 выпускается в виде труб, круглого профиля и листов. Наша компания обеспечивает продажу нержавеющего металлопроката в розницу и оптом по выгодным ценам.
Подробнее
Характеристики марки стали AISI 304
Это наиболее востребованный “стандартный” состав нержавейки, поскольку включает 8% никеля и 18% хрома. Повышенное содержание хрома обеспечивает формирование плотной оксидной пленки, которая “срабатывает” как надежная защита от агрессивного химического воздействия.
Характеристики при повышенных температурах
AISI 304 принадлежит к классу жаропрочных коррозионноустойчивых сталей и может нормально эксплуатироваться (без изменения свойств) при температурном диапазоне -196…+600 градусов Цельсия.
Закалка этой нержавейки проводится при температуре 1020-1100°С, свариваемость — без ограничений.
Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 304
Нержавеющая сталь AISI 304 по физико-механическим свойствам соответствует российской нержавейке 08Х18Н10. Также существуют и другие стандартные обозначения — 1.4301 (стандарты ЕС), SUS304 или S30400, 304S15 или 304S16, 304S31, EN58E.
В разных странах такая сталь имеет свои обозначения. AISI 304 — это американский стандарт. В Германии маркировка будет X5CrNi18-10, в Англии — 304S11, в Китае — OCr18Ni9, в Швеции — 2333, в Чехии — 17240.
Эквиваленты стали марки AISI 304 отличаются оптимальным содержанием никеля и хрома, хорошей свариваемостью, высокой формуемостью и коррозионной устойчивостью. Такой металлопрокат не окисляется во влажной среде на протяжении 150 лет.
Термообработка и сварка
Термообработка для стали AISI 304 используется только для снижения напряжения поверхностного слоя (физические характеристики после термической обработки не улучшаются). Процесс заключается в быстром охлаждении после нагрева до 1100°С.
Нержавеющая сталь AISI 304 отличается высокими показателями плавкости, поэтому автогенная сварка может производиться без присадок. Также допускается электросварка: в этом случае присадочным материалом выбирают электроды из стали AISI 308.
Обработка стали AISI 304 проводится специализированными инструментами, предназначенными для нержавейки. Рабочий инструмент тщательно очищается, что позволяет избежать вторичного загрязнения металлами, подверженными коррозии.
Быстрое отверждение стали AISI 304 делает эффективной холодную обработку, но после ее завершения обязательно проводится процедура полного отжига для снятия внутренних напряжений и предупреждения трещинообразования.
Горячая обработка предполагает быстрое охлаждение изделий после нагрева, что гарантирует максимальную защиту от коррозии. Резка проводится быстрорежущими острыми инструментами с обязательным использованием охлаждающе-смазочных материалов (требуется защищать режущую кромку инструмента от перегрева, поскольку аустенитные сплавы отличаются низкой теплопроводностью). Снятие стружки с заготовки проводится специальными стружколомными устройствами.
Продажа steel AISI 304 ведется в разных типоразмерах в зависимости от производственных задач.
- Применение стали
- Химический состав
- Механические свойства
- Физические свойства
Нержавеющий лист или прокат AISI 304 (08Х18Н10) применяется в производстве ограждений для наружных элементов здания, лестниц. Также они применяются в производстве различных контейнеров и резервуаров. Пластичность и хорошая полируемость, высокая холодная формуемость определяют широкую область использования.
Так, из этого материала можно изготавливать кухонную утварь, раковины, аксессуары и оборудование для заведений общепита, емкости для хранения молока, пива, патоки, различных напитков и химических веществ, судовые резервуары. В строительстве металлопрокат AISI 304 применяют для металлоконструкций и трубопроводов. Из нее производится посуда и аксессуары для ресторанного бизнеса, заведений общепита, а также инструменты и приборы для молочных, пивоваренных производств. В медицинской и фармацевтической промышленности материал используется для имплантов, инструментов, мебели. Но наибольший объем потребления характерен для нефтехимических и химических производств, поскольку сталь AISI 304 отличается высокой сопротивляемостью агрессивным средам.
Нержавейка такого типа лучше приспособлена для эксплуатации в пресной воде, но не рекомендуется к использованию там, где существует риск межкристаллитной коррозии. Также она отличается повышенной сопротивляемостью к воздействию фосфорной кислоты (без ограничений по температуре), азотной, уксусной и муравьиной кислоте при температуре +20…+50 градусов. Соответственно, AISI 304 подходят для хранения пищевых продуктов с повышенной кислотностью, включая кисломолочные продукты, натуральные фруктовые соки и напитки на спиртовой основе (вино, пиво, квас), а также для транспортировки различных химических реактивов (как для емкостей, так и для трубопроводов).
AISI 304
Обозначение по международным стандартам
Международный стандарт | Американский ASTM A240 | Европейский ЕN 10088-2 | Российский ГОСТ 5632-72 |
---|---|---|---|
Обозначение марки | AISI 304 | 1.4301 | 08Х18Н10 |
12Х18Н9 |
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)
стандарт | марка | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ASTM A240 | AISI 304 | ≤0.080 | ≤0.75 | ≤2.0 | ≤0.045 | ≤0.030 | 18.00 — 20.00 | 8.00 — 10.50 |
Механические свойства
AISI 304 | Сопротивление на разрыв (σв), Н/мм² | Предел текучести(σ0,2), Н/мм² | Предел текучести(σ1,0), Н/мм² | Относительное удлинение (σ), % | Твердость по Бринеллю (HB) | Твердость по Роквеллу (HRB) |
---|---|---|---|---|---|---|
В соответствии с EN 10088-2 | ≥520 | ≥210 | ≥250 | ≥45 | — | — |
В соответствии с ASTM A 240 | ≥515 | ≥205 | — | ≥40 | 202 | 85 |
Механические свойства при высоких температурах
Все эти значения относятся к только AISI 304.
Физические свойства
Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
---|---|---|---|---|
Плотность | d | — | 4°C | 7.93 |
Температура плавления | °C | 1450 | ||
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 |
Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.80 |
Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m DC или в/ч AC | 20°C μ μ разряж.возд. | 1.02 |
Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
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.
Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.
Кислотные среды
Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Серная кислота | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
Азотная кислота | 2 | 1 | 2 | |||||||||
Фосфорная кислота | 2 | 1 | 2 | |||||||||
Муравьиная кислота | 1 | 2 | 2 | 1 |
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).
Окружающая среда | Скорость коррозии (мкм/год) | ||
---|---|---|---|
AISI 304 | Алюминий-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 |
Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях
Кипящая среда | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) |
---|---|---|
20%-ая уксусная кислота | Обычный металл Сваренный | * (При толщине образца 0.8 мм и диаметре пресса равном 20 мм) |
AISI 430 | 2.05 мм | |
AISI 304 | 2.0 мм |
*Limiting drawing ratio — предельный коэффициент вытяжки
Нержавеющая сталь AISI 304
Редакция E-metall Опубликовано 2021-05-20
AISI 304 — самая востребованная марка нержавеющего проката. Это универсальная пищевая сталь, она устойчива к средне-агрессивным кислотным и щелочным средам, способна выдерживать кратковременное повышение температур до 900 С⁰. Благодаря эстетическому виду используется в качестве отделочного и строительного материала.
Российским стандартом предусмотрен равноценный аналог стали AISI 304 08Х18Н10. Как все семейство нержавеек, сплав имеет хромникилевую основу и низкое содержание углерода.
Химический состав AISI 304:
- С (углерод) — до 0,8%;
- Cr (хром) — 17-19%;
- Ni (никель) — 9-11%;
- Si (кремний) — до 0,8%;
- Ti (титан) — до 0,5%;
- Сu (медь) — до 0,3%;
- Примеси: S(сера) — до 0,02 и P(фосфор) — до 0,035.
Хром образует на поверхности оксидную пленку, которая предотвращает развитие коррозии. При увеличении доли хрома формируются сложные хромжелезистые карбиды, повышающие способность к термоупрочнению, износостойкость, сопротивляемость агрессивным средам. Никель способствует формированию аустенитной кристаллической решетки, а в сочетании с хромом увеличивает стойкость к неокисляющим кислотам, ударную вязкость, устойчивость к усталостным напряжениям.
Основные характеристики стали AISI 304:
- Коррозионная стойкость;
- Высокие механические качества;
- Жаропрочность;
- Отсутствие вредных примесей;
- Технологичность;
- Не чувствительна к низким температурам;
- Долгий срок службы;
- Невысокая стоимость в сравнении с другими марками.
Диапазон рабочих температур: от -200 до +600 С⁰, при длительном применении до +420. Близкие аналоги стали AISI 304: AISI 316, в которой структура усилена молибденом и AISI 304L со сниженным содержанием углерода (low) для улучшения качества сварных швов. Нержавеющие стальные сплавы не предназначены для ударных нагрузок, преимущественно их используют для возведения легких конструкций, специальных трубопроводов и оборудования.
Таблица зарубежных аналогов нержавеющей стали AISI 304
Зарубежные аналоги марки стали AISI 304 (аналог 08Х18Н10) | ||
США | AISI 304, 304H, S30400 | |
Германия | 1.4301, 1.5301, X5CrNi18-10, X5CrNi18-9, X6CrNi18-9 | |
Япония | SUS304 | |
Франция | 304F00, X5CrNi18-10, Z4CN19-10FF, Z5CN17-08, Z6CN18-09, Z7CN18-09 | |
Англия | 304S15, 304S11, 304S16, 304S17, 304S18, 304S25, 304S31 | |
Евросоюз | 1.4301, X5CrNi18-10, X6CrNi18-10 | |
Италия | X3CrNi18-10, X5CrNi18-10 | |
Испания | F.3504, F.3551, X5CrNi18-10 | |
Китай | 0Cr19Ni9, OCr18Ni9 | |
Швеция | 2332, 2333 | |
Польша | 0H18N9 | |
Чехия | 17240 | |
Австрия | X5CrNi18-10OS |
Характеристики нержавеющей стали AISI 304
Свойства стали зависят от состава, режима термообработки, вида проката. Например, сплавы с максимальными концентрациями легирующих элементов отличаются от изделий той же марки, но с показателями, приближенными к нижним границам. Производители проводят испытания каждой партии.
Механические свойства:
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:
Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
---|---|---|---|---|
Плотность | d | — | 4°C | 7.93 |
Температура плавления | °C | 1450 | ||
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 |
Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.80 |
Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m DC или в/ч AC | 20°C μ μ разряж.возд. | 1.02 |
Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
К химическим свойствам относят скорость процессов естественного окисления, стойкость к агрессивным веществам, способность выделять токсичные вещества. Стандартные испытания для стали AISI 304 проводятся в азотной, уксусной, фосфорной и серных кислотах в разных концентрациях при комнатной температуре. Этого вполне достаточно для использования почти во всех видах пищевой и фармацевтической промышленности. Устойчивость к сложным составам определяют по согласованию с производителем. Требования к характеристикам изложены в ГОСТ 5632-2014.
Сопротивление коррозии в кислотных средах
Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
Серная кислота | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
Азотная кислота | 2 | 1 | 2 | |||||||||
Фосфорная кислота | 2 | 1 | 2 | |||||||||
Муравьиная кислота | 1 | 2 | 2 | 1 |
Предел прочности при повышенных температурах
Температура, °C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
Предел прочности, МПа | 380 | 270 | 170 | 90 | 50 |
Минимальные величины предела упругости при высокой температуре
Температура, °C | 550 | 600 | 650 | 700 | 800 |
Предел текучести, МПа | 120 | 80 | 50 | 30 | 10 |
Способы обработки
Сталь AISI 304 хорошо поддается технологическим процессам. При изготовлении полуфабрикатов проводят ряд операций: закаливание, отжиг, отпуск. Поверхность обрабатывают кислотными реактивами для устранения окалины и окислов, затем шлифуют.
- Закалка: при 1010-1200 С⁰ с быстрым охлаждением в воде или на воздухе;
- Отпуск: не выше 400 С⁰.
- Горячая: при 1150-1260 С⁰, с конечной температурой 950-990.
- Холодная: волочение, ротационная и глубокая вытяжка, штамповка, формовка растяжением, нагартовка.
Сварку производят любым методом, подходящим для нержавеющих сталей, сварной шов необходимо очистить от окалины и пассивировать. Если высока вероятность межкристаллической коррозии, проводят стабилизирующий отжиг при 1050-1150 С⁰.
Области применения
Сортамент проката AISI 304 включает бесшовные и электросварные трубы, профили, капиллярные трубки, листовую сталь, прутки, шестигранники, ленту, проволоку и сетки различного плетения.
Нержавеющие трубы используют в технологических трубопроводах на предприятиях пищевой и химической промышленности, в системах водоснабжения (полотенцесушители). Из AISI 304 изготавливают промышленную мебель, панели оборудования, емкости и резервуары для жидких и сыпучих продуктов, и реагентов. В нефтяной и горнодобывающей промышленности: сетки фильтров.
Трубный, профильный и листовой прокат используют в строительстве: обшивка кабин лифтов, обустройство заграждений, возведение рекламных конструкций. Жаропрочность позволяет применять сплав для организации дымоходов, отделки промышленных систем вентиляции, выхлопных труб, посуды: кастрюль, сковородок, контейнеров. Прочности стали достаточно для производства сантехнической арматуры: подающих барабанов, клапанов. По регламенту морского судоходства допускается использование монтажных лент, для морских катеров и яхт из AISI 304.