Что такое нержавеющая сталь 304

Обновлено: 23.01.2025

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)

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

Rp m
Предел прочности (при растяжении), N/mm2

Rp0,2
Предел Упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2

A5
относительное удлинение, %

Твердость по Бринеллю - НВ

Усталостная прочность, N/mm2

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

Минимальные величины предела упругости при высокой температуре (деформация в 1% за 10 000 часов)

Rp1,0
1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2

Максимум, рекомендованных температур обслуживания (температура образования окалины)

Непрерывное воздействие 925°C
прерывистые воздействия 850°C

Свойства в низких температурах (304 AISI, 304L AISI)

Rp0,2
Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести), N/mm2

Ударная вязкость, J

Сопротивление коррозии

Примеры приводятся для некоторых кислот и их растворов (наиболее общие значения):

Концентрация, % к массе

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.

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем подвергании).

Скорость коррозии (mm/год)

Тепловая Обработка

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.

Приближенные пределы изгиба получают, когда s=толщина листа и r=радиус изгиба:

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».

AISI 304 и AISI 304l сравнение сталей

Сегодня на рынке нержавеющей стали появилось огромное количество разновидностей нержавейки. Многие из них являются унифицированными композициями уже давно известных марок. Так, например, 304 304l. Чтобы не путаться при приобретении и использовании, необходимо чётко понимать, в чём их отличия и схожесть.

Химический состав aisi 304 и 304l

Данные стали действительно схожи, о чём говорит их химический состав. Различие состоит в разном процентном содержании никеля и углерода. За счёт наличия углерода в значительно меньшем количестве, чем в базовом сплаве 304, металл 304 304l (лоу-низкий) называют сплав со сверхнизким углеродом.

Именно это, казалось бы, незначительное отклонение от процентного содержания двух элементов и составляет основное отличие aisi 304 от aisi 304l по отношению к их свойствам и эксплуатационным характеристикам.

Свойства 304 304l

Наличие в обоих металлах одинакового количества хрома, обеспечивает одинаковую стойкость к образованию коррозии, и обе стали относятся к классу нержавеющих и жаростойких. А вот такое малое количество углерода при повышенном проценте никеля в сплаве 304L даёт ему неоценимое преимущество при сварке.

В процессе сварки удаётся избежать осаждения карбида, поэтому 304L незаменим при сварочных работах в средах с повышенной агрессивностью. Это к тому же снижает трудоёмкость сварочных работ, так как не нужно использовать отжиг или другую обработку швов (при любой толщине шва), что экономит время и силы сварщиков.

Другими словами, AISI 304 L заменяет базовую 304 в тех случаях, когда необходима прочная и надёжная сварка при высокой стойкости к образованию межкристаллитной коррозии и в областях медленного охлаждения. Собственно, в этом и заключается aisi 304 и aisi 304l разница в свойствах.

Все остальные эксплуатационные и технологические свойства данных сплавов идентичны.

Стойкость к коррозии, в том числе к межкристаллитной, и к агрессивному влиянию.

Жаростойкость
Свариваемость
Простая обработка
Устойчивость к нагрузкам.
Переносимость различных температурных режимов.

Полный список их химических составов и свойств см. в табл.

Марки	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Fe
AISI 304						18,0-20,0	8,0-10,5	Остальное
AISI 304l						18,0-20,0	8,0-12,0	Остальное

Особенности использования

Сталь 304 304l используется очень широко, практически во всех отраслях промышленности. И за счёт своих свойств нержавейка aisi 304L, которую часто называют пищевой нержавеющей сталью, ни в чём не уступает базовому сплаву 304. Из неё изготавливают сборные и сварные конструкции в строительстве, она популярна при изготовлении деталей и узлов в технике.

Как и 304, так и 304 L, используют при возведении трубопроводов, включая трубопроводные системы для транспортировки пищевых жидкостей.

Из полированных зеркальных труб из обоих сплавов изготавливают декоративные ограждения, из стандартных, круглых – возводят опоры для мостов и эстакад, прочие несущие конструкции.

Особенной популярностью пользуется листовая продукция из 304 L, что обусловлено последующим изготовлением из неё сварных конструкций и элементов – ёмкости, резервуаров, цистерн, камер.

И тонкие листы подходят для отделки помещений лифтов, что также обусловлено особенностями сварки этого сплава.

Все, что нужно знать о нержавеющей стали AISI 304

Сталь марки AISI 304 (это сокращение согласно расшифровке обозначает исследовательский институт по сталям) — аустенитная сталь с малой массовой долей углерода. В России 304-му сплаву соответствует высокохромистая нержавейка 8Х18Н10 (согласно ГОСТу). Её особенности – высокая устойчивость к слабокислым растворам и разогреву до 850 градусов.

Характеристики и свойства

Плотность (или удельный вес) марки AISI 304 – 7,85 г/см³. Полное расплавление – при 1450 градусах по Цельсию, полное отвердевание – при 1400 градусах. Сталь AISI 304 не магнитится. Предел текучести при растяжении (расчётное сопротивление при сминаемости и вытягивании арматурного образца) – 215 мегапаскалей, модуль Юнга (упругости) – в среднем 197 гигапаскалей, модуль сдвига – 86 ГПа.

Теплопроводность листа – 16,2 ватта в пересчёте на погонный метр при изменении температуры на градус. Коэффициент теплового расширения – 15 ватт на погонный метр при нагревании/охлаждении на градус по шкале Кельвина или Цельсия при комнатной температуре.

Удельная теплоёмкость – 500 джоулей на килограмм стали при изменении её температуры на градус.

Физические

Материал выдерживает кратковременный нагрев до 900 градусов, не теряя своих противокоррозионных свойств. Нержавеющие стали, обладая прочной оксидной плёнкой на основе хрома, не ржавеют и не разлагаются дальше. Однако, раскалив докрасна эту сталь – до 900 градусов – и разбрызгивая на неё воду, можно добиться цветной побежалости, от сиренево-пурпурного до сине-фиолетового оттенка, что окончательно испортит внешний вид заготовки: снять этот слой можно, зачистив вновь изделие до блеска.

При продолжающемся воздействии воды на раскалённую нержавейку возможно слущивание этой побежалости в виде окисных плёнок, вплоть до истончения образца материала, который подвергается такому испытанию. Эксперименты с раскалённой нержавеющей секцией дымохода, по которой барабанит дождь, наглядно это демонстрируют.

Химические

Сталь AISI 304 не вступает в реакцию с молочной, уксусной, лимонной и яблочной кислотами при комнатной температуре. Ортофосфорная кислота, которая добавляется, к примеру, в некоторые энергетические напитки в небольших количествах, также не возымеет разрушительного воздействия на эту сталь. Слаборазбавленные растворы кислот, к примеру, азотной, которая используется для протравливания столовых приборов, скажем, перед серебрением, также не оказывают заметного разрушительного воздействия. Однако высококоцентрированная азотная кислота разъедает, пусть и не так быстро, как серная, нержавеющую сталь AISI 304.

Разбавленной же серной, хлорной и соляной кислотам нержавеющая сталь AISI 304 не противостоит – она разрушается с относительно катастрофической скоростью, так как никель, хром и другие легирующие присадки вступают с этими кислотами в реакцию. Хлорноватистая кислота, содержащая в каждой молекуле один атом кислорода, является слабой и неустойчивой по сравнению с другими минеральными кислотами выраженного действия.

Чтобы она разъела нержавейку, нужно добиться её распада на соляную кислоту и кислород.

Угольная и кремниевая, борные кислоты (кислородная и бескислородная) также не разрушают нержавейку: они относительно слабые.

Механические

Как и всякая нержавейка, сталь AISI 304 обладает большей ударной вязкостью. Её значительно тяжелее, чем Сталь 3 и другие, ржавеющие стали, распилить при помощи абразивного болгарочного диска: резак изнашивается быстрее, а при пилении AISI 304 искрит меньше, чем даже техническое (сверхнизкоуглеродистое, до 0,1 промилле углерода по массе) железо. Для разрезания нержавейки без значительных энергетических и временных затрат применяют лазерный раскрой, огранку и шлифовку, а также резаки с победитовыми и алмазными кромками. Дело в том, что простая быстрорежущая сталь перегревается и тупится при высверливании нержавеющей, так как из-за высокой вязкости нержавейки больше, чем задумано, механической (кинетической) энергии преобразуется в тепло.

Впрочем, это не означает, что она по износостойкости опережает, к примеру, подшипниковую сталь (маркер «Ш» в обозначении): благодаря сниженному содержанию углерода (до 0,8 промилле по массе сплава) AISI 304 склонна к износу.

К примеру, в велосипедной индустрии из нержавейки можно сделать грязезащитные крылья, устанавливаемые над колёсами, подножку для опирания велосипеда на стоянке – но не коронки с шариками.

Сравнение с другими марками

Сплав AISI 430, обладая большей жаростойкостью, хрупок и плохо сваривается. Для высококачественной сварки деталей из этого сплава потребуется особая технология. Сварные швы – наиболее хрупкие стыки: лучшим выходом послужит соединения на оцинкованных или хромированных болтах. Кислотостойкость у 430-й – по сравнению с 304-й маркой – значительно ниже, и дымоходы, изготавливаемые из неё, от высокой температуры (сотни градусов) и испарений угольной кислоты через 2-4 года активной эксплуатации выгорят. 430-я марка стали – магнитный сплав в отличие от немагнитной 304-й. Эта разница имеет значение для механизмов, где магнитность в условиях сильного внешнего намагничивания не нужна.

Дымоходы из 304-й марки стали намного более кислотостойкие. Повышенное содержание никеля в сплаве 304 позволяет значительно легче сваривать детали – там, где невозможно установить крепления на болтах, шпильках, саморезах и скобах. Однако никель, содержащийся в сплаве 304, повышает не только вязкость и пластичность, свариваемость, но также обусловливает повышенную жаростойкость. В сочетании с 18% хрома, который содержится в стали AISI 304 именно в таком количестве, труба или другая конструкция обретает усовершенствованные технические и эксплуатационные характеристики.

Сталь AISI 304 больше подходит для дымоходов, чем вышеупомянутая 430-я марка.

Что касается других нержавеющих сталей, то коррозионная устойчивость у них наблюдается лишь при достижении массовой доли хрома отметки в 14%. Изменяя сочетание хрома и никеля, удаётся добиться большей жаропрочности и свариваемости, и значений иных ключевых характеристик, за которые нержавейки особо ценятся. Сравнивая по химическому составу сплав 304 с 321, 201 и 439, легко заметить, что содержания хрома в них – как в российских аналогах 08Х18Н10Т, 12Х15Г9НД и 08Х17Т соответственно, при этом они также имеют свои различия.

Освоиться с российской маркировкой легко: число после «Х» – количество массовых процентов хрома: в данных примерах это 18, 15 и 17 процентов соответственно. Чем больше хрома в нержавейке, тем она прослужит дольше, но это не значит, что нужно стремиться нарастить его содержание до 30% и более, соответственно, убрав из сплава столько же железа: такая сталь бы оказалась слишком хрупкой.

Максимальная доля хрома по массе в нержавейке – 26%, после которых это была бы уже не совсем сталь, а совершенно иной, сталеподобный сплав, не вполне равноценный заменитель нержавейки.

Аналоги

Прежде чем сравнить AISI 304 с аналогами – и найти отличия, хотя они незначительны, – вспомним, что эта нержавейка содержит 18% хрома и 8% никеля. Хром и никель также активны к кислотам – они вытесняют из них водород не хуже железа, так как стоят рядом с ним в ряде активности металлов (таблице химических напряжений). Однако и у хрома, и у никеля есть ключевое отличие: будучи окисленными, они резко теряют свою активность в отношении кислот, особенно хром. Чего не скажешь о железе: то ржавеет и разъедается насквозь. Обычный технический нож из ржавеющей стали быстро покрывается бурым налётом при разрезании лимона или помидора, чего не скажешь о нержавеющем его аналоге. А оптимальное соотношение никеля и хрома не позволяет инструментам из AISI 304 магнититься.

Аналоги AISI 304 представлены следующими сплавами: российский сплав 08Х18Н-10/11, а также все зарубежные аналоги, включая американские, европейские, восточноазиатские: AISI 304L (маркировка США), немецкий аналог DIN 1.4301, общеевропейский X5CrNi189, польский PN 86020, японский SUS304 и другие. Кроме хрома и никеля, содержание марганца приближается к 2% в AISI 304. Медь добавляется в этот сплав в количестве до 1%. Содержание серы и фосфора – по 0,3 промилле по удельной массе сплава.

Применение

Использование стали AISI 304 многообразно: из неё изготавливают трубы, рулонные листы большой длины, пищевую ленту, просечно-вытяжной лист (сетка узкопрофилированная), круг (круглая арматура гладкого сечения). Шлифованная, идеально гладкая продукция производится при выделке (доработке) горячекатаных заготовок методом холодного проката. Характерные примеры изделий – мойки и раковины для столовых, посуда (от тарелок до ножей, ложек и вилок), смесители (нержавеющие краны и трубки). AISI 304 – максимально безопасный сплав: кастрюли и кружки, применяемые туристами в походах для приготовления пищи на костре или на мобильной (быстросборной) буржуйке, полностью безвредны для здоровья человека, экологически безопасны для окружающей среды.

Сталь 304 не выделяет ядохимикатов даже при сильном разогреве. Кроме отсутствия ржавчины и длительного срока службы, она способна заменить другие сплавы в пищепроме и в медицине. Скальпели, зубные щипцы и другие хирургические инструменты долго сохраняют чёткость форм, приданных им, и бритвенную остроту – они как раз изготовлены из стали AISI 304. Характерный пример – высокооборотистая хирургическая дисковая пила: она даже спустя 100 циклов (и более) пиления костей остаётся острой, не «пылит» благодаря особому профилю зубцов, и обеспечивает высокий уровень безопасности и удобства хирурга в процессе операций, спасающих пациентам жизнь.

Высокая вязкость стали AISI 304 избавляет инструмент от случайного отлома, например, при выскабливании физиологических полостей и каналов при операциях на поражённых тканях и органах. От иголки шприца, введённой, к примеру, при инъекциях в связки, не отламывается кончик – она также изготовлена из этой нержавейки. Зубные свёрла для бормашин, пинцеты, шпатели – все эти инструменты сработаны из стали AISI 304. Дороговизна этих инструментов обусловлена большой концентрацией хрома и никеля – сами по себе эти металлы не являются дешевыми в отличие от железа, занимающего в сплаве AISI 304 около трёх четвертей веса. Сталь AISI 304 легко штампуется, что позволяет быстро наладить серийное производство деталей и комплектующих, для которых применяется такой способ обработки.

Вытягивание и усложнение формы, которую примет конечное изделие, обусловлено относительной пластичностью нержавейки. Доборные элементы, например, сложные переходники и разветвители, изготавливаются из сваренных при помощи автоматической сварки отрезков труб разного диаметра. Такие детали используются при сборке технологического оборудования на молокозаводах и в пивоварнях. Наконец, самогонные аппараты и ректификационные колонны для получения очищенного спирта собираются из труб и патрубков, сосудов с отводами и задвижек, сработанных как раз из такой нержавейки. Нейтральность стали AISI 304 к углеводородам и другой органике позволила применить этот сплав для производства нефтехимического оборудования. Фильтры (сетки), проволока, хомуты и запорные шары для вентилей производятся как раз из этой нержавейки. Антикварные вещи и устаревшая посуда – например, самовары – производились именно из нержавейки: такие вещи в отличие от людей живут сотни лет и передаются между поколениями.

Способы обработки

Обработка деталей из сплава AISI 304 не обходится без зачистки заготовок до металлического блеска. Это позволяет осуществить сварку или пайку крупных и мелких деталей максимально качественно, избежав нежелательных образований, резко снижающих прочность собираемых комплектующих. Однако сварка – не единственный метод, который используется для обработки деталей из этой нержавейки. Холоднопрокатная обработка позволяет выиграть время, которое бы затрачивалось на выделку конкретной детали полностью «горячим» методом. Тем не менее после завершения холодного проката для снятия внутренних механических напряжений, от которых деталь бы потеряла прочность или частично утратила приданную ей форму, производится отжиг. При отжиге микротрещины и будущие разрывы исчезают.

Первоначальная горячая термообработка производится при температуре 1150-1260 градусов. Чтобы деталь или комплектующая из нержавейки обрела ещё большую коррозионную стойкость, используется ускоренное охлаждение с 1120 градусов до комнатной температуры. Детали из нержавейки механически обрабатываются с использованием смазочно-охлаждающих жидкостей – те, в свою очередь, предотвращают перегревание разрезающей и обтачивающей поверхностей резаков. Для быстрого отслаивания стружки и обрезков используется стружколомающее приспособление, не позволяющее обрабатываемым деталям потерять задаваемую им форму, – снижается процент выбраковывания продукции. При этом резак полностью сохраняет свою разрезающую способность – предупреждается образование уплотнений, нарушающих технологию выработки. Несмотря на повышенную ударную вязкость и относительную сложность в обработке, детали из стали AISI 304 относительно легко распиливаются и высверливаются – для этого применяют особые свёрла и протачивающие насадки, изготовленные из особо твёрдых материалов вроде алмаза или победита.

Сталь AISI 304 сравнительно легко прессуется (выпрессовывается), сгибается без предварительного нагревания над газовой горелкой, а также идеально ровно разрезается при помощи лазерного станка, вытачивается и гравируется.

Варится сталь AISI 304 с использованием сварочных электродов (на инверторе) или при помощи сварочной проволоки (с помощью газосварочного оборудования). Автогенная сварка позволяет обойтись без использования присадочных компонентов, например, высокотемпературного припоя. Электросварочным инвертором эта нержавейка варится при использовании электродов, выполненных из другой нержавеющей стали – AISI 308, или с российским аналогом Св-04Х19Н9. Для сплава AISI 304L, соответственно, используются рутиловые электроды со стержнем из AISI 308L и кислотной добавкой, входящей в состав их обмазки. Сваренные швы для устранения усталостных напряжений проходят через стадию отжигания, особенно это важно при сварке заготовок из стали AISI 308. Сгибание листов из нержавейки производится на радиус, как минимум равный тройной толщине листа: при попытках резко уменьшить это значение образуется пролом по линии сгиба.

Обжиг без отпускания стали производится до температуры в 1060 градусов. Затем сталь охлаждают быстро на 1000 градусов, что позволяет изготавливаемой заготовке или детали обрести максимальную защиту от коррозии. После этого её протравливают в крепкой кислоте – и выполняют пассивацию. Последнее представляет собой образование окисного слоя, который не даёт стали окисляться дальше. Протравливание производится либо серной, либо плавиковой или азотной кислотой. Для пассивации сварных швов используют 20% раствор азотной кислоты и ускоряющей процесс пасты. Отпускание стали AISI 304 производится при температуре в 525 градусов – за 1 час. Особенность AISI 304 по сравнению с простыми среднеуглеродистыми сплавами – вдвое более продолжительный равномерный разогрев. Наконец, на основе сплава 304 создана ещё более усовершенствованная его версия – AISI 316. Она отличается от своего предшественника добавлением 2,5% молибдена по массе.

AISI 304 / SS 304 сталь

Характеристики марки стали AISI 304 / SS 304

ASTM A182 - Стандартные спецификации на кованые или катаные фланцы для труб, кованые фитинги, клапаны и детали из легированной и нержавеющей стали, предназначенные для эксплуатации при высоких температурах

ASTM A213 - Стандартные спецификации для бесшовных труб для котлов, пароперегревателей и труб теплообменников из ферритных и аустенитных сталей

ASTM A240 - Стандартные спецификации на хром- и никель-хромовые, хром- и марганец-никелевые нержавеющие стали для пластин, листов, полос, служащих для изготовления сосудов, работающих под давлением, а также для общего применения

ASTM A312 - Стандартные спецификации на бесшовные, сварные и прошедшие интенсивную холодную обработку трубы из аустенитной нержавеющей стали

Сталь AISI 304 – самая востребованная марка стали из класса нержавеющих. Повышенный спрос и повсеместное применение обусловлено ее универсальностью. Сталь аиси 304 имеет высокие показатели устойчивости коррозии в агрессивных средах, высокое сопротивление окислению и отличные низкотемпературные свойства.

Стоит отметить, что нержавейка AISI 304 устойчива к негативному воздействию воды (соленая, пресная, водопроводная) и растворов кислот в высоких концентрациях (уксусная, муравьиная, азотная).

Цена aisi 304 вполне доступна, что является еще одним из ее преимуществ.

Химический состав в % стали AISI 304

C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Fe
					18,0-20,0	8,0-10,5	Остальное

Нержавеющая сталь ss304 легирована никелем, марганцем, медью и хромом, что обеспечивает ей аустенитную структуру, повышенную прочность и устойчивость в коррозионных средах. Краткое обозначение AISI 304 – 18 Cr-8 Ni.

Механические свойства материала AISI 304

Предел прочности (временное сопротивление разрыву), мин., МПа	515
Предел текучести, 0,2%, МПа	205
Твердость по Бриннелю, HB тип.	170
Усталостная прочность, N/mm 2 тип.	240
Относительное удлинение, мин., %	40

Физические свойства AISI 304

Плотность стали (вес) aisi 304 - 7,74 г/см 3 .

Характеристики при повышенных температурах

Температура, °C	600	700	800	900	1000
Предел прочности, МПа	380	270	170	90	50

Температура, °C	550	600	650	700	800
Предел текучести, МПа	120	80	50	30	10

Сопротивление коррозии в кислотных средах

0 = высокая степень защиты (скорость коррозии не превышает 100 mm/год);

1 = частичная защита (скорость коррозии составляет от 100m до 1000 mm/год);

2 = нет защиты (скорость коррозии превышает 1000 mm/год).

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 304

Сфера применения AISI 304

Нержавейка AISI 304 (18 Cr-8 Ni), благодаря своей высокой устойчивости к окислению и высоким температурам, нашла широкое применение:

в химической и фармакологической промышленности;
в пищевой, молочной и пивоваренной промышленности;
в медицине (хирургическое оборудование, иглы для инъекций);
в производстве судового оборудования и крепежа для атомных судов;
в металлопрокате (трубы, уголки, листы, ленты, шестигранники);
в нефтяной (сетки фильтра для скважин) и горнодобывающей промышленности;
в производстве оборудования для работы в условиях химического воздействия;
в возведении конструкций, для которых важны прочность и длительный срок эксплуатации;
в текстильной и бумажной промышленности.

Кроме того, из-за своих отличных технических параметров, гигиенических показателей и приятному эстетичному виду, сталь 304 используют в изготовлении кухонной мебели и столовых приборов; емкостей и контейнеров для хранения жидких и сухих веществ.

Сталь нержавеющая aisi 304 участвует в производстве катушек охлаждения, криогенных сосудов, холодильного оборудования, сантехнической арматуры, емкостей под давлением и проч.

Сварка

Нержавеющая сталь aisi 304 / SS 304 / 18 Cr-8 Ni легко сваривается всеми методами. Последующая тепловая обработка необходима только в том случае, если есть вероятность межкристаллитной коррозии. Проводят ее при 1050-1150°С, шов обязательно зачищают от образовавшейся окалины и пассивируют специальной пастой.

Обработка

Отжиг: при температуре 1010°C-1120°C; охлаждение - на воздухе или в воде.

К сведению: оптимальные антикоррозийные свойства стали достигаются при температуре +1070°C с последующим моментальным охлаждением.

После отжига необходимо травление и пассивирование.

Отпуск: при температуре не выше 400 °C.

Пассивация: 20-25 % раствор HNO₃ при 20°C.

Очистка поверхности: раствор азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты в пропорциях: 10 % HNO₃ + 2% HF при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотный кислотный раствор в пропорциях:10 % H₂SO₄ + 0.5 % HNO₃) при 60°C.

Горячая обработка: начальная температура - 1150 - 1260°C; конечная – 900-950°C.

К сведению: любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.

Холодная обработка: нержавеющая сталь AISI 304 (18 Cr-8 Ni) очень прочная и упругая, поэтому легко подвергается формовке растяжением, изгибу и глубокой и ротационной вытяжке, волочению.

К сведению: для формовки можно использовать те же машины и инструменты, как для углеродистой стали, но на 50-100% большей силы.

Сталь AISI 304

В настоящее время большой популярностью пользуется сталь, которая по американской классификации называется AISI 304. Очень часто в зарубежной литературе по металлургии можно встретить такое англоязычное название 304 stainless steel или сокращённо SS 304. Она относится к категории низкоуглеродистых нержавеющих антикоррозийных аустенитных сталей.

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.

К дополнительным преимуществам можно отнести большой срок службы изделий, изготовленных из этого металла, низкие эксплуатационные затраты.

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.

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

Характеристики стали

Сталь AISI 304 имеет свои индивидуальные характеристики. Их можно разделить на три категории:

физические;
химические;
механические.

Физические характеристики определяются следующими параметрами:

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).

Жаропрочность AISI 304 в сравнении с другими марками Устойчивость к коррозии AISI 304 в сравнении с другими марками

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.

Область применения

Эта сталь применяется во многих отраслях промышленности: машиностроении и строительстве, в химической и пищевой промышленности, медицине и производстве бытовых инструментов. Иногда в обиходе эту сталь называют пищевой нержавейкой.

Резервуар из стали AISI 304

Металл выпускается в виде:

листового проката (нержавеющий лист, декорированный лист);
сортового проката (круг, квадрат, полоса, шестигранник и уголок);
трубы (бесшовной, профильной, электросварной).

В строительстве для производства сборных металлоконструкций. В качестве примера можно привести арку длиной в 190 метров в городе Сент-Луис (США). Но это скорее исключение, чем правило. Чаще всего в строительной индустрии этот металл используют для отделки лифтовых кабин, эскалаторов. Рифлёный лист применяют для изготовления ступеней и лестниц. Труда используется для организации вентиляционных вытяжек, дымоходов. Для изготовления поручней, входных групп, поручней и ограждений применяются полированные трубы и прутки различной толщины.

Производство труб из стали AISI 304

Нержавеющая сталь AISI 304 применяется в химической, нефтяной и газовой промышленности. В химической промышленности её применяют для производства оборудования и резервуаров для хранения и транспортировки различных реактивов. Благодаря своему свойству сопротивляемости агрессивной среде в этих областях применяются трубы и специфическое оборудование. Примером такого оборудование может служить щелевые фильтры, в которых установлена проволока, для изготовления которой используется только марка стали AISI 304.

Из листа изготавливают ёмкости и резервуары различного назначения. Например, для холодильных, моющих, дезинфицирующих машин. Мебель для пищевых предприятий (столовых, кафе, баров и ресторанов) рабочие столы, стеллажи, шкафы, тумбочки. Благодаря своим хорошим свойствам по жаропрочности из листа производят элементы низкотемпературных печей.

Лента монтажная из стали AISI 304

Из сортового проката изготавливают:

фланцы (плоские, воротниковые, свободные);
пищевую арматуру;
запорную арматуру (шаровые краны, различные клапаны);
фитинги (отводы, тройники, переходы).

Большое распространение получили приборы и оборудование, изготовленное из этой стали в медицине и фармакологии. Для них изготавливают инструмент, отдельные виды оборудования, медицинскую мебель, различные имплантаты.

Применение AISI 304 в пищевой промышленности

Пищевая нержавеющая сталь AISI 304 используется для изготовления различного бытового инвентаря. В их число входят столовые приборы, термостойкая посуда (кастрюли, сковороды, миски, тарелки), корпуса электрических кухонных агрегатов (кофемашин, кофемолок, чайников).

Читайте также: