AISI 304 характеристики

Содержание

1. Свойства стали AISI 304
2. Физические
3. Химические
4. Механические
5. Технологические

У коррозионностойкой стали AISI 304 характеристики обрабатываемости, свариваемости, коррозионной стойкости высокие. При этом твердость аустенитной стали ниже, чем у ферритных и мартенситных аналогов. Поэтому из нее изготавливают посуду и строительные конструкции, элементы декора авто и интерьеров квартир, корпусные детали арматуры, трубы и фитинги для сложных условий работы и агрессивных сред.

Свойства стали AISI 304

Для всех конструкционных материалов металлической группы в РФ используется подразделение характеристик по четырем основным категориям:

·         физические – плавкость, вес, расширяемость, цвет, электропроводность, намагничивание, теплопроводность;

·         химические – окисляемость, коррозионная стойкость, растворимость;

·         механические – пластичность, прочность, вязкость, твердость, упругость;

·         технологические – прокаливаемость, обрабатываемость резанием, жидкотекучесть,  свариваемость, ковкость.

Нержавеющие стали дополнительно имеют свою классификацию внутри собственной категории сталей:

·         коррозионно-стойкие – не ржавеют при атмосферных условиях;

·         жаропрочные – долго работают под нагрузкой при высоких температурах;

·         жаростойкие – не окисляются при высоких температурах, и не образуют окалину;

·         хладостойкие – сохраняют вязкость при отрицательных температурах

·         кислотоупорные – не ржавеют в кислых средах.

Сталь AISI 304 является базовым сплавом, как для своей 300 серии, так и для двух соседних – 200 и 400 серий нержавейки по классификации американского стандарта. Соотношение 18% хрома и 8% никеля считается оптимальным для обеспечения защиты железа от всех видов коррозии. Мало того, остальные сплавы получают изменением химического состава стали 304:

·         снижением углерода 304L, 316L, 317L;

·         добавлением молибдена 316 и 317;

·         снижением хрома, заменой никеля азотом 403, 410, 420;

·         заменой никеля марганцем и азотом 201, 202;

·         добавкой серы 303 и селена 303Se;

·         повышением содержания никеля и хрома 309, 310, 314, 330;

·         легированием титаном 321 и ниобием 347.

Базовая марка стали имеет самую широкую область применения, ограниченную лишь высокой себестоимостью производства, так как никель является сырьем стратегического типа во всем мире.

Физические

По умолчанию AISI 304 сталь обладает следующими физическими свойствами:

·         плавкость – AISI 304 нержавеющая сталь плвится при +1400°С … +1455°С;

·         вес – плотность AISI 304 составляет 7900 кг/м³;

·         расширяемость – нержавейка AISI 304 имеет коэффициент линейного расширения 16 – 18 1/°С;

·         цвет  – марка стали AISI 304 обладает стальным цветом;

·         электропроводность – AISI 304 сталь имеет показатель 1 – 1,2%IACS;

·         намагничивание – материал AISI 304 не магнитится и не обладает магнитными свойствами;

·         теплопроводность – нерж сталь AISI 304 имеет коэффициент 17 Вт/м*°С;

·         электросопротивление – 1,5*10^-6 Ом*м;

·         удельная теплоемкость – 504 Дж/кг*°С;

В стандарте AISI принято подразделять нержавеющие стали по области их применения:

·         медицинская нержавейка;

·         пищевая сталь.

Медицинскими или хирургическими сплавами стали называть материалы, вошедшие в ГОСТ Р 50328.1. Однако ассортимент изделий слишком разнообразный, поэтому в список входит слишком много сталей с разными свойствами. Например, мартенситные нержавейки обладают высокой прочностью из-за высокого содержания углерода. Поэтому из них делают скальпели, щипцы, зажимы, прочий режущий и хирургический инструмент. Причем, в определенных условиях, коррозия на их поверхности, вполне вероятна.

Пищевые стали обладают максимальной гигиеничностью, то есть появление ржавчины на них невозможно, в принципе. При этом аустенитные материалы данной группы мягче медицинской стали из-за низкого содержания углерода.

Рассматриваемые AISI 304 характеристики позволяют отнести эту нержавеющую сталь к категории пищевых конструкционных материалов. Хотя, из AISI 304 ГОСТ 08Х18Н10 часто изготавливают медицинские емкости для автоклавирования, хранения инструмента, перевязочного и прочего материала.

Характерный для AISI 304 состав стали в сочетании с высокой обрабатываемостью позволяет сочетать стальной металлический цвет конструкционного материала с несколькими фактурами – глянец, мат, сатин. Поэтому логически обосновано применение AISI 304 в строительстве, отделке интерьеров.

Химические

Коррозионно-стойкий металл AISI 304 аустенитного класса обладает химическими свойствами:

·         окисляемость – высокая;

·         коррозионная стойкость – высокая;

·         растворимость – низкая;

·         окалиностойкость – до +950°С.

Ниже представлен химический состав AISI 304:

·         0,08% углерода;

·         18 – 20% хрома;

·         8 – 10,5% никеля;

·         1% кремния;

·         2% марганца;

·         менее 0,03% серы;

·         около 0,045% фосфора;

·         0,06% азота.

Скорость коррозии ежегодная для 304 сплава составляет 0,1 мм в пресной, морской воде, паропроводах, 0,6 мм в 5% растворе серной кислоты. Аустенитная структура по умолчанию имеет гранецентрированную кристаллическую решетку. Что в сочетании с низким содержанием углерода, и высоким процентом хрома, никеля максимально затрудняет процесс межкристаллитной, щелевой и точечной коррозии.

Окалина на поверхности не может образовываться вплоть до температуры +950°С. При высоких температурах сталь способна выдерживать значительные нагрузки. Аустенитная структура сохраняется, даже при охлаждении до -200°С. Поэтому нержавеющая сталь AISI 304 одновременно является жаропрочной, хладостойкой, коррозионностойкой и жаростойкой.

Механические

Для аустенитной нержавейки AISI 304 технические характеристики выглядят так:

·         пластичность – относительное удлинение 40%;

·         прочность – сопротивление на разрыв 515 МПа, усталостная 240 Н/мм²;

·         вязкость – предел текучести 205 МПа;

·         твердость – 170 единиц по Бриннелю;

·         упругость марки AISI 304 – модуль упругости 193 ГПа.

Сталь достаточно мягкая, 8 мм пруток длиной 30 см можно согнуть руками. При токарной обработке стружка снимается легко, с низкими трудозатратами и энергопотреблением. Профиль резьбы ровный, без задиров и рваных краев. Однако резьбовые соединения AISI 304 чаще всего одноразовые – при высоком усилии затяжки профиль резьбы деформируется.

Технологические

По итогам вышесказанного технологические свойства аустенитной хромоникелевой нержавейки AISI 304 выглядят следующим образом:

·         прокаливаемость – низкая;

·         обрабатываемость резанием – высокая;

·         жидкотекучесть – низкая;

·         свариваемость – без ограничения и предварительного подогрева кромок;

·         ковкость – низкая.

Другими словами, из-за дефицитного дорогостоящего никеля в составе нержавейки AISI 304 изделия из этого сплава не бывают массивными. Вместо отливок обычно используются поковки, тянутый прокат. Причем, каждая заготовка подвергается термической обработке – закалке, отпуску, отжигу – для получения различных свойств.

После чего, изделия из 304 стали могут эксплуатироваться при комнатной температуре – медицинское оборудование и отделка интерьеров, высоких и низких температурах – трубопроводы и теплообменники, в агрессивных (кислых, кислотных, жидкометаллических, газовых, щелочных) средах – дымоходы, выхлопные системы).

Нормально переносит сталь 304 только точную сварку. После электродуговой сварки швы необходимо дополнительно подвергать пассированию и термической обработке для ликвидации потенциальных очагов коррозии.