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 применение.

Область применения

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 J 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

1. 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

2.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.

3. 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.

1. 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

2. 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.

3. 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