AISI 321 характеристики

Содержание

1. Классификация свойств
2. Физические свойства
3. Химические свойства
4. Механические свойства
5. Технологические свойства
6. Область использования

Сталь AISI 321 относится к аустенитной группе нержавеек хромоникелевого типа. Металл не магнитится, не закаливается, сваривается без ограничений, обладает высокой обрабатываемостью. В 300 серии марка 321 относится к сталям с высокой себестоимостью производства.

В состав хромоникелевой стали AISI 321 входит титан, что делает ее устойчивой к питтинговой, щелевой, межкристаллитной коррозии. Отечественным аналогом нержавейки является 08Х18Н10Т либо 12Х18Н10Т. В Евростандарте она обозначается 1.4541. Конструкционный материал сохраняет атикоррозионные свойства в диапазоне температур -30°С … +800°С и в кислой среде при комнатной температуре.

Классификация свойств

Для всех материалов конструкционных металлической группы в РФ используется классификация их характеристик по основным четырем признакам:

·         характеристики физические – вес и плавкость, цвет и расширяемость, намагничивание и электропроводность, теплопроводимость;

·         химические свойства – растворимость, коррозионная стойкость и окисляемость;

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

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

Дополнительно нержавеющие стали классифицируются внутри собственной категории сталей по признакам:

·         коррозионно-стойкие – не ржавеют при атмосферных условиях;

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

·         жаропрочные – долго работают под нагрузкой при высоких температурах;

·         кислотоупорные – не ржавеют в кислых средах;

·         хладостойкие – сохраняют вязкость при отрицательных температурах.

В принципе 321 сталь – это 304 нержавейка с добавлением 0,5% титана. Что соответствует отечественным аналогам 08Х18Н10 и 08Х18Н10Т.

Физические свойства

Хромоникелевая аустенитная нержавейка AISI 321 характеристики физического типа имеет следующие:

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

·         плавкость – нержавеющая сталь AISI 321 плавится при +1400°С … +1455°С;

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

·         вес – составляет AISI 321 плотность 7900 кг/м³;

·         теплопроводность – коэффициент для нерж стали AISI 321 составляет 17 Вт/м*°С;

·         расширяемость – нержавейка AISI 321 имеет коэффициент линейного расширения 16 – 18 1/°С;

·         намагничивание – материал AISI 321 не содержит в своей структуре феррита, магнитными свойствами и не обладает;

·         цвет  – марка стали AISI 321 обладает стальным цветом;

·         электропроводность – AISI 321 сталь имеет показатель 1 – 1,2%IACS;

В трехсотой аустенитной серии коррозионностойких сплавов нержавеющая сталь AISI 321 по аналогии с эталоном 304 может называться, как пищевой, так и медицинской нержавейкой. Так как из нее изготавливают, и посуду, и молочные муфты, и хирургический инструмент, медицинские автоклавы.

Поверхность металла не нужно хромировать или никелировать, так как оба этих металла уже имеются в структуре 321 сплава. Поэтому трубный прокат широко используется в строительстве, отделке фасадных экстерьеров и внутренних интерьеров.

Химические свойства

Обладает по умолчанию марка стали AISI 321 следующими химическими характеристиками:

·         окалиностойкость – до +950°С;

·         окисляемость – высокая;

·         растворимость – низкая;

·         коррозионная стойкость – высокая.

Ниже представлен AISI 321 хим состав:

·         0,08 – 0,12% углерода;

·         17 – 19% хрома;

·         9 – 12% никеля;

·         1% кремния;

·         2% марганца;

·         менее 0,03% серы;

·         около 0,045% фосфора;

·         0,06% азота.

В русских аналогах стали 321 по обозначению ГОСТ – 08Х18Н10Т или 12Х12Н10Т состав незначительно отличается.

Ежегодная скорость коррозии для 321 нержавейки составляет 0,01 мм в пресной, морской воде, паропроводах, 0,6 мм в 5% растворе серной кислоты при +70°С. По умолчанию Аустенитная структура AISI 321 имеет кристаллическую решетку гранецентрированного типа. В сочетании с высоким процентом хрома, никеля и низким содержанием углерода это максимально затрудняет процесс точечной, щелевой и межкристаллитной коррозии.

На поверхности 321 нержавейки не может образовываться jкалина вплоть до температуры +950°С. Способна выдерживать сталь значительные нагрузки при высоких температурах. Даже при охлаждении до -200°С аустенитная структура сохраняется. Поэтому является нержавеющая сталь AISI 321 одновременно жаростойкой и жаропрочной, хладостойкой и коррозионностойкой.

Имеет аустенитная сталь AISI 321 химический состав с 0,08 – 0,12% углерода, 17 – 19% хрома и 9 – 12% никеля. Поэтому при комнатной температуре материал не подвержен коррозии в кислой среде без доступа кислорода. К фосфорной и серной кислоте хромоникелевые стали устойчивы до +70°С, далее необходимо добавление в состав меди или молибдена.

Механические свойства

Механические для AISI 321 характеристики стали соответствуют следующим значениям:

·         упругость  – модуль упругости 193 ГПа;

·         пластичность – относительное удлинение 40%;

·         вязкость – предел текучести 205 МПа;

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

·         твердость – 170 единиц Бриннеля.

Короткий 30 см пруток нержавейки 321 толщиной 8 мм можно согнуть руками, поскольку таль достаточно мягкая. Стружка при обработке точением снимается легко, с низким энергопотреблением и трудозатратами. Резьба имеет ровный профиль, без рваного края и задиров. Однако резьбовые соединения AISI 321 чаще всего одноразовые – при высоком усилии затяжки профиль резьбы деформируется.

Налогами AISI 321 ГОСТ являются сразу два конструкционных материала – 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т. На сталь AISI 321 стандарт включает ее единственную модификацию 321H с расширенным интервалом содержания углерода.

Технологические свойства

Учитывая хим состав стали AISI 321 и ее механические, физические, химические характеристики, технологические свойства конструкционного материала выглядят следующим образом:

·         ковкость – низкая;

·         прокаливаемость – низкая;

·         жидкотекучесть – низкая;

·         обрабатываемость резанием – высокая;

·         свариваемость – без ограничения и предварительного подогрева кромок.

Сваривается сталь AISI 321 специальными электродами серии 347, стабилизированными ниобием. Сварные швы зачищаются и пассивируются для предотвращения коррозии в околошовной зоне.

Отжигается материал AISI 321 в температурном диапазоне +1050°С … +1150°С с последующим остыванием на воздухе. Температура отпуска составляет +450°С … +800°С. Для пассивирования используется температура +20°С и раствор HNO₃ концентрации 25%.

Указанный химический для AISI 321 состав с соотношением хрома и никеля, как 18/8, обеспечивает рациональное сочетание прочностных характеристик, себестоимости производства, антикоррозионных свойств и ресурса изделий.

Область использования

Нержавеющая аустенитная хромоникелевая сталь AISI 321 по характеристикам подходит для применения в следующих отраслях промышленности:

·         строительство, архитектурное оформление, благоустройство населенных пунктов и частных участков;

·         выпуск сварочного оборудования;

·         изготовление теплообменников и коллекторов;

·         производство электронагревательных элементов, компенсаторов, газоотводных сооружений. Печной арматуры и котлового оборудования;

·         автомобилестроение и авиационное производство;

·         фармацевтика и медицина;

·         текстильное производство;

·         химическая и нефтехимическая отрасль.

С учетом нержавеющей стали AISI 321 характеристик из нее изготавливаются следующие изделия:

·         оборудование для термических участков и горячих цехов;

·         химическое оборудование;

·         коллекторы нефтехимических производств;

·         корпусные детали котлов и трубопроводной арматуры;

·         фитинги для фонтанной арматуры и трубопроводов нефтепромыслового назначения;

·         коллекторы сброса авиамоторов.

Для увеличения технологических и эксплуатационных свойств необходима для нержавейки AISI 321 термообработка методом наклепа ли отпуска. По стандартам США из этой марки стали выпускают продукцию следующих типов:

·         ASTM A813 – производство нержавеющей трубы AISI 321 электросварной прямошовной;

·         ASTM A774 – фитинги трубопроводные сварные приварные;

·         ASTM A480 – полоса, листовой прокат, плита кованная;

·         ASTM A409 – сварная труба;

·         ASTM A403 – трубопроводные фитинги;

·         ASTM A271 – перегонная бесшовная труба;

·         ASTM A269 – труба электросварная и бесшовная;

·         ASTM A240 – прокат плоский листовой, полосовой;

·         ASTM A213 – бесшовная труба;

·         ASTM A182 – фланцы катаные и кованые;

·         ASTM A167 – прокат листовой.

Таким образом, нержавеющая сталь марки AISI 321 является старшим сплавом в трехсотой аустенитной группе.  Хромоникелевая сталь с добавлением титана противостоит всем видам коррозии, в том числе, под высоким давлением и температуре, в кислых средах выхлопных систем.