304 AISI / 304L AISI
Краткие сведения о марке 304 AISI
Марка 304 AISI 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.
Российский аналог 304 AISI по ГОСТ – 08Х18Н10, 304 L AISI – 03Х18Н11.
Область применения
304 AISI используется во всех индустриальных, коммерческих и внутренних областях из-за ее хорошей антикоррозийной и температурной устойчивости. Вот некоторые ее применения:
- Резервуары и контейнеры для большого разнообразия жидкостей и сухих веществ;
- Промышленное оборудование в горнодобывающей, химической, криогенной, пищевой, молочной и фармацевтических отраслях промышленности.
Дифференциация марки 304 AISI
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 AISI | 0.08 max | 2.0 | 0.045 | 0.030 | 1.0 | 18.0 до 20.0 | 8.0 до 10.50 |
| 304L AISI | 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.
Механические свойства при комнатной температуре
| 304 AISI | 304L AISI | |||
|---|---|---|---|---|
| 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 AISI);
- формоупрочнением стали на заводе (неоднократной дрессировочной прокаткой; нагартовкой; растяжением; давлением).
Азотированная нержавеющая сталь используется, в частности, в таких обьектах 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.
Свойства при высоких температурах
Все эти значения относятся к 304 AISI только. Для 304L AISI значения не приводятся, потому что её прочность заметно уменьшается выше 425°C.
Предел прочности при повышенных температурах
| Температура, °C | 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, °C | 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 в низких температурах (304 AISI, 304L AISI)
| Температура, °C | -78 | -161 | -196 |
|---|---|---|---|
| Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 |
1100/950 | 1450/1200 | 1600/1350 |
| Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести), N/mm2 |
300/180 | 380/220 | 400/220 |
| Ударная вязкость, J | 180/175 | 160/160 | 155/150 |
Сопротивление коррозии
Кислотные среды
Примеры приводятся для некоторых кислот и их растворов (наиболее общие значения):
| 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 | 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.
Атмосферные воздействия
Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана 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 |
Тепловая Обработка
Отжиг
Высокая температура от 1010°C до 1120°C и быстрый отпуск (охлаждение) в воздухе или воде. Лучшее сопротивление коррозии получено, когда отжиг при 1070°C, и быстром охлаждении.
Отпуск (снятие напряжения)
Для 304L AISI - 450-600°C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Должна использоваться более низкая температура отпуска - 400°C максимум.
Горячая обработка (интервал ковки)
Начальная температура: 1150 - 1260°C.
Конечная температура: 900 - 925°C.
Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.
Обратите внимание: Время для достижения однородности прогрева дольше для нержавеющих сталей чем для углеродистых сталей - приблизительно в 12 раз.
Холодная Обработка
304 AISI , 304L AISI, 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.
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·s, угол гибки 180°;
- 6мм < s < 12мм, мин. r = 0.5·s, угол гибки 90°.
Обратное распрямление больше, чем у углеродистой стали, ввиду чего «перегибать следует соответственно больше». При загибе обычного прямого угла на 90° получаем следующие показатели по выправлению:
r = s обратное распрямление ок. 2°;
r = 6·s обратное распрямление ок. 4°;
r = 20·s обратное распрямление ок. 15°.
Для аустенитной нержавеющей стали минимальный рекомендуемый радиус гибки составляет r = 2·s.
Следует заметить, что для ферритной нержавеющей стали рекомендуют следующие минимумы:
s < 6 мм, - мин r = s, 180°;
6 < s < 12мм, - мин r = s, 90°.
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 Md 30(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.
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 Md 30(N) стали должен явно быть «на плюсе».
Сварка
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 | <1,5mm | >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 | <1.5mm | >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 | <5mm | Гелий. Иногда Аргон, Азот. |
|||
Обычно тепловая обработка после сварки не требуется. Однако, где существует риск межкристаллитной коррози, производят дополнительное отожжение при 1050-1150°С. Для марок 304L AISI (низкий углерод) или 321 AISI (стабилизация Ti) это условие – предподчительно (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.