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 примеименения
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 |
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
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
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.
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.
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
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.
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.
|
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 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.