Сталь AISI 304: состав, свойства, характеристики, способы обработки

Свойства 304 316 стали

И тем не менее, несмотря на несущественные, казалось бы, изменения в химическом составе сплава, свойства 316 значительно отличаются от 304 по некоторым показателям.

Благодаря легированию молибденом, сплав 316 приобретает способность противостоять коррозионным поражениям типа щелевым и питтинговым. Особенно при прямом контакте конструкций из данного сплава в таких агрессивных средах, как кислотные пары, соединения хлора, морская вода (холодная). Общеизвестно, что питтинговая (точечная) коррозия, поражающая избирательно в труднодоступных местах, особенно опасна для конструкций. Поэтому для конструкций, которые эксплуатируются в подобных условиях, даже не поднимается вопрос — aisi 304 aisi 316 что лучше, настолько это очевидно. Это же касается конструкций и изделий, эксплуатация которых проходит в условиях соприкосновения с парами многих кислот — муравьиной, фосфорной, уксусной, борной, щавелевой, серной или молочной.

При сравнении стали aisi 304 316 понятно, что сплав AISI 316 имеет существенно высокие эксплуатационные свойства и технологические характеристики, включая прочностные показатели

Причём, что особенно важно при эксплуатации конструкций из 316, эти свойства сохраняются в течение всего времени службы, и не меняются даже при температуре, стремящейся к нулю ˚С

Сталь 316 имеет большую, по сравнению с 304, прочность, а также намного большее сопротивление ползучести при более высоких температурных режимах эксплуатации. Это отличие 316 от 304 обусловлено добавкой молибдена.

За счёт высокого уровня сопротивления коррозийным образованиям, и неподверженности окислению, aisi 316 характеризуется физическими свойствами, которые практически ничем не отличаются от свойств aisi 304 (незначительное увеличение плотности мало влияет на эксплуатационные свойства).

Механическая обработка

Благодаря высокой текучести нержавеющая сталь AISI 304 обладает высокой обрабатываемостью. Для повышения способности стали AISI 304 подвергаться обработке необходимо соблюдать следующие правила.

Края металлорежущего инструмента должна быть острыми во избежание избыточного уплотнения в местах обработки. Для этой же цели желательно, чтоб резка была быстрой, но глубокой.

При обработке желательно использовать стружколомные устройства для своевременного отделения обрезков и во избежание деформации заготовки.

В связи с низкой теплопроводностью аустенитных сплавов, таких как AISI 304, высока вероятность перегрева режущей кромки инструмента. Поэтому при обработке изделий из стали AISI 304 необходимо использование охлаждающих и смазочных материалов

Характеристики материала

Сталь AISI 430 относится к группе ферритных нержавеющих сталей с низким содержанием углерода. Буквенная маркировка обозначает используемый стандарт, цифры – категорию и особенности материала. Химический состав марки AISI 430 в %: Cr (16-18), C (0,12), Si (1), Mn (1), P (0,045) и S (0,03). Отечественным аналогом является нержавеющая сталь 12Х17. Первые цифры обозначают процентное содержание углерода, а последующие буквы и цифры соответствуют основным легирующим элементам.

Сталь AISI 430 отличается высокой прочностью и коррозионной стойкостью, легко сваривается и формуется в заводских условиях. Она хорошо поддается пластической деформации, штамповке и перфорации. Благодаря низкому содержанию углерода отсутствует склонность к межкристаллитной коррозии при повышенных температурах даже без стабилизации титаном. Нержавеющая сталь AISI 430 устойчива в серосодержащих средах, не упрочняется термообработкой и обладает хорошей стойкостью к образованию окалины. Данный материал является ферромагнетиком, то есть имеет магнитные свойства, и достаточно хрупкий при низких температурах. Благодаря отсутствию дорогих элементов – никеля, молибдена и титана, сталь AISI 430 значительно дешевле остальных коррозионностойких марок. У нее низкий коэффициент термического расширения, высокая теплопроводность и устойчивость в газовых средах, образующихся при сжигании различного топлива.

Аналоги AISI 304

Сталь марки AISI 304 является наиболее часто применяемой из всех коррозионностойких сталей. По физическим механическим свойствам химическому составу наиболее близко она подходит российской марке 08Х18Н10. По стандартам Евросоюза сталь AISI 304 имеет обозначение 1.4301. Отличительной особенностью аустенитной стали AISI 304 является оптимальное содержание никеля и хрома. До сих пор ее иногда называют 18/8, что подчеркивает содержание этих металлов в составе AISI 304 – 18% хрома и 8% никеля. В зависимости от содержания углерода в стали AISI 304 выделяют два дополнительных подкласса – с пониженным содержанием углерода AISI 304L (аналог российской 03Х18Н11) и с повышенным содержанием углерода AISI 304H использующаяся в основном при высокотемпературных производствах.

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

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

Механические свойства

AISI 304	Сопротивление на разрыв (σ_в), Н/мм²	Предел текучести(σ_0,2), Н/мм²	Предел текучести(σ_1,0), 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

Источник

Описание проволоки из нержавеющей стали

Проволока AISI 304 изготавливается в соответствии с международными стандартами, диапазон размеров может изменяться в пределах от 1,5 до 10 мм. Вы можете приобрести материал разной жёсткости, если речь идет о мягкой разновидности, то в данном случае этот параметр равен 500 N/mm². При желании можно приобрести проволоку пружинной жесткости, в этом случае она будет характеризоваться следующим уровнем этого параметра: 1400 N/mm².

Обработка может быть матовой с напылением или зеркальной. Используется проволока в пищевой, строительной, химической, а также фармацевтической промышленности. Может применяться при изготовлении строительных конструкций, электродов, пружин, ювелирных изделий и посуды.

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/см3;
температура плавления – 1450 °С;
удельная теплоёмкость – 500 дж/кг×К;
тепловое расширение – 15 ВТ/м×К;
электрическое удельное сопротивление – 0,8 Ом×м2/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).

Свойства трубы из стали марки AISI 304

Из описываемого в статье материала изготавливается труба нержавеющая, которая обладает теми же техническими характеристиками, которые были описаны выше. Данные изделия используются для укладки трубопроводов по той причине, что коммуникации в этом случае обладают абсолютной гладкостью, стойкостью к коррозии, не вступают в химические реакции с другими веществами и обладают способностью к самовосстановлению при повреждениях.

Такие трубопроводы не обладают деформациями и шероховатостями, они имеют покрытие из оксида хрома, что обеспечивает устойчивость к воздействию внешней среды. Изделия имеют хорошую прочность, они отлично поддаются свариванию, имеют высокую степень гибкости и устойчивы к перепадам температур. Все основные качества сохраняются даже в условиях резко отрицательной температуры. Такие изделия характеризуются продолжительный сроком использования, легкостью монтажа и простотой укладки.

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=Q4uLQw7OO5E

В России сталь марки 08Х18Н10 – аналог AISI 304, в Евросоюзе 1.4301. Следует отметить, что во многих странах существует своя система классификации.

Сфера применения AISI 304

Нержавеющая сталь AISI 304 без проблем переносит высокотемпературный режим эксплуатации, имеет хорошие прочностные характеристики и отличается повышенной стойкостью к окислению, чем объясняется широкий спектр ее применения.

Материал востребован в следующих отраслях:

текстильной, бумажной;
фармакологической, химической;
молочной, пищевой, пивоваренной;
медицинской (производство игл, хирургических инструментов);
судостроительной (выпуск оборудования, крепежей для атомных судов);
горнодобывающей, нефтяной (фильтрационные сетки для скважин);
металлопрокатной (изготовление листов, труб, шестигранников и пр.).

Превосходные параметры стали AISI 304 позволяют производить из нее оборудование и конструкции для эксплуатации в условиях агрессивного химического воздействия. Готовые изделия демонстрируют высокую прочность и имеют длительный срок службы. Еще одним важным плюсом материала является гигиеничность и эстетичный вид, поэтому из нее изготавливаются:

столовые приборы;
кухонная мебель;
криогенные сосуды;
арматура для сантехнического оборудования;
емкости, предназначенные для работы под давлением;
катушки охлаждения и холодильное оборудование;
контейнеры, резервуары для сухих и жидких веществ и т.д.

Змеевик для конденсата

В изготовлении змеевика для дистиллятора или самогонного аппарата возникают некоторые сложности: при попытке согнуть материал он сплющивается, а из-за отличий в диаметре трубки по всей длине происходит перепад давления в системе и неравномерность конденсации.

Чтобы сохранить стабильную величину диаметра, трубку наполняют сухим песком, утрамбовывая его постукиванием, а концы закрывают конусоподобными деревянными пробками. В таком состоянии змеевик наматывают на отрезок трубы. Затем пробки выжигают или высверливают дрелью, и после промывания змеевик готов к использованию.

Применение

К эксплуатационным преимуществам относятся не только антикоррозионные качества, но и пластичность. Это дает возможность эффективно применять сталь AISI 304 для производства деталей методом штамповки со значительной вытяжкой и сложной формой. К таким изделиям относятся мойки, раковины и прочие элементы. Простота создания сварного шва и высокое качество обусловлены небольшой концентрацией углерода в составе.

Чаще всего материал применяется в пищевой промышленности. Из него изготавливают емкости, передающие агрегаты, инструменты, оснастку и различные агрегаты. Он распространен в молочной и пивоваренной сфере.

Широкое распространение материал получил в фармацевтике и медицине – при производстве оборудования, инструментов, имплантатов, мебели. Применяется АИСИ 304 в нефтехимической и химической деятельность. Это обусловлено устойчивостью к агрессивной среде, что позволяет производить из стали фильтры, проволоку, оборудование. Также материал используется в ресторанном деле и для изготовления домашней посуды.

Вернуться к содержанию

Какие нержавеющие составы являются пищевыми

защитный слой

Для увеличения антикоррозионных свойств и придания металлам особых характеристик в нержавеющую сталь добавляют и иные химические элементы (никель, титан, молибден и так далее), которые меняют свойства сплава. К примеру, в слабоагрессивных средах можно применять нержавеющую сталь в соотношении с хромом на уровне приблизительно 14-18 процентов, не переживая о том, что она может поржаветь. Если же добавить чуть-чуть хрома (сделать его количество менее 18 процентов), а также молибдена и никеля, то эту металлическую композицию уже можно будет использовать в соляных растворах и иных довольно агрессивных жидкостях.

У нас в стране отдельных Государственных стандартов и правил на «пищевую нержавеющую сталь» не существует. Именно по этой причине большинство людей затрудняются ответить, какие марки нержавейки можно относить к «пищевым», а какие нельзя. Специалисты утверждают, что почти все существующие на сегодняшний день нержавеющие составы чисто теоретически можно относить к тем, которые подойдут для приготовления или хранения пищевых продуктов. В этом случае главное —определиться с правилами их эксплуатации.

На предприятиях общественного питания, на комбинатах, где производят пищу, применяемое для данных целей оборудование все время подвержено агрессивному действию активных и химически веществ. Естественно, что в этих условиях пищевой будет являться та нержавейка, которая успешно противостоит этому агрессивному воздействию. А вот в случаях, если продукты питания непостоянно и недолго контактируют с химическими средами, под определение пищевой стали могут попасть другие марки нержавеющих составов.

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.

Применение

Помимо высокой коррозионной стойкости аустенитная сталь AISI 304 обладает высокой пластичностью, что позволяет широко использовать AISI 304 в штампованных изделиях с высоким уровнем вытяжки и сложным рельефом, например при изготовлении моек, раковин и тому подобных предметов обихода. Благодаря низкому содержанию углерода сталь AISI 304 обладает улучшенными сварочными характеристиками. Основная сфера применения стали AISI 304 — пищевая промышленность: изготовление различных емкостей, передающих устройств. Практически во всех молочных и пивоваренных производствах используется сталь AISI 304 в качестве основного материала для изготовления оборудования, инструмента и приборов.

Пожалуй, второй по значимости отраслью промышленности, которая не может обойтись без стали AISI 304, без преувеличения можно назвать фармацевтическую и медицинскую промышленности. В этих отраслях AISI 304 применяют при производстве медицинского и фармакологического оборудования и инструмента, имплантатов и медицинской мебели.

Самый большой объем потребления стали AISI 304 в нефтехимических и химических производствах. Благодаря высокой сопротивляемости агрессивным средам трубы AISI 304 в этих производствах повсеместно применяются повсеместно. Кроме того, имеется специфическое оборудование, например щелевые фильтры, которые производятся только из проволоки марок AISI 304 и AISI 321.

Еще одна область применения стали марки AISI 304 – ресторанный бизнес и производство домашней утвари, в том числе посуды.