APEX METAL предлагает покупателям разнообразные виды нержавеющего металлопроката , выполненного из лучших марок нержавеющей стали, соответствующих строгим международным нормам и обладающих великолепными технологическими, а так же и эксплуатационными характеристиками. Высокая коррозионная устойчивость нержавеющей стали является основной характеристикой изделий из данных материалов при долговечной работе в агрессивных коррозионно-активных средах, в широких температурных диапазонах.

Химический состав проката, выполненного из коррозионно-стойкой нержавеющей стали aisi 304 аустенитного класса, соответствует требованиям норматива АISI – Аmerican Iron and Steell Institute (Американского Института Стали и Сплавов). В сопроводительных документах обозначение марок нержавейки aisi и ее аналогов производится в соответствии с национальными или международным стандартами:

Какую информацию можно узнать по условному обозначению марок нержавеющей стали

Нержавеющие свойства стали обусловлены наличием в ее составе легирующих элементов, основными из которых являются хром и никель. Для придания особых свойств (большей прочности, хладостойкости и других), улучшения технологических характеристик в сталь добавляют и другие легирующие элементы (например, титан, молибден, марганец), наноприсадки редкоземельных металлов.

Благодаря легированию титаном, нержавеющая сталь 12х18н10т приобретает повышенную хладостойкость и используется для изготовления сварных изделий для криогенной техники, работающей при t до -269˚С. Кроме того, по условному обозначению марок стали можно определить:

• Химический состав стали, например, хромистая нержавеющая сталь Х6Cr17 - aisi 430 содержит в своем составе до 0,08% массовой доли углерода (цифра 6 после буквы Х указывает на среднее содержание углерода в стали, умноженное на 100) и 16 - 18% хрома
• Класс стали, например, цифра 3 в обозначении нержавеющей стали aisi 316 указывает на ее принадлежность к аустенитному классу. Соответственно цифра 4 в обозначении стали 430 указывает на принадлежность стали к ферритному классу, две последующие цифры определяют порядковый номер стали в группе
• Европейский стандарт указывает на принадлежность нержавеющей стали к определенному типу, по порядковым номерам сталей 1.4301, 1.4436, 1.4016 можно определить, что рассматриваемые марки относятся к группе нержавеющих сталей (в данную группу входят стали под номерами 1.40ХХ-1.45ХХ)
• Буква S в обозначении стали по стандарту UNS обозначает принадлежность материала к группе жаростойких и коррозионно-стойких (нержавеющих) сталей (в данную группу входят стали, обозначаемые S00001…S99999)
• В обозначении стали по шведскому стандарту цифры 23ХХ указывают на содержание хрома в стали (все рассматриваемые в таблице марки относятся к группе сталей с содержанием хрома ≥10%)
• В стандартах, действующих на территории РФ, по условному обозначению стали можно судить об ее элементном составе, в нормативных документах на нержавеющую сталь (ГОСТ 5632 и других) представлена информация о классификации стали, химсоставе, свойствах, назначении и сферах применения
• В обозначении стали по шведскому стандарту цифры 23ХХ указывают на хрома ≥10%)
• В стандартах, действующих на территории РФ, по условному обозначению стали можно судить об ее элементном

Многообразие стальных сплавов поражает. Ежегодно появляется новая марка, не имевшая аналогов в мире. Но несмотря на это существует «костяк» зарекомендовавших себя сталей, на которых приходится 80% всей выпускаемой продукции. К одним из таких сплавов относится нержавеющая сталь AISI 304. О том, что это за материал и каковы его особенности в статье.

Особенности химического состава

Сталь 304 входит в группу коррозионностойких сталей аустенитного класса. Внешне ее легко узнать по металлическому блеску и характерному зеленоватому оттенку. Сталь является продуктом американского производства.

AISI расшифровывается как American Iron and Steele Institute, что переводится как институт стали и железа Америки.

Химический состав регулируется государственными стандартами США. Согласно им, помимо основного компонента железа, сталь должна включать в себя следующие компоненты:

• Углерод - 0,08%. Незаменимый элемент всех марок стальных сплавов. Именно он отвечает за способность стали упрочняться под воздействием термической обработки. Чем больше его в составе, тем выше твердость сплава. Но бесконтрольное увеличение углерода отрицательно сказывается на технологических характеристиках материала. В частности, пластичности и свариваемости. В AISI 304 проблема решается частичным замещением углерода никелем. Благодаря этому прочность стали повышается, никак не влияя при этом на пластичные свойства.
• Кремний - до 1%. Задача кремния, как легирующего элемента, - удалить из частицы растворенного кислорода, который попадает в сталь во время выплавки. Благодаря этому значительно снижается процент ликвации (неоднородности химического состава), что положительно сказывается на механических характеристиках сплава. Увеличение прочности при этом происходит без снижения вязкости и упругости. Также это открывает возможность применения для стали в работе в условиях воздействия ударных нагрузок.
• Марганец - до 2%. По своему назначению схож с вышеописанным элементом. Он также относится к группе раскислителей стали. Такой высокий процент содержания марганца способствует увеличению твердости и износостойкости AISI 304 без уменьшения значения ее пластичности. Также добавление марганца снижает риск образования окалин во время работы металла при повышенных температурах.
• Хром - 18%. Под воздействием атмосферных газов частицы хрома, расположенные на поверхности металла, окисляются, образуя тем самым износо- и коррозионностойкий слой на основе оксидов хрома. Он существенно повышает сопротивление AISI 304 абразивному истиранию с одной стороны, а с другой делает сплав более устойчивым к образованию разного рода вида коррозии. Также хром благоприятно влияет на прокаливаемость стали. Толщина закаленного слоя при добавлении данного легирующего элемента увеличивается на 20-30%.
• Никель - 10%. Его присутствие в составе делает сталь более прочной и коррозионностойкой. Сопротивление ударам также растет пропорционально увеличению никеля в составе сплава. Помимо этого никель повышает эффект от легирования хромом, увеличивая толщину его оксидной пленки.
• Фосфор - до 0,045%. Фосфор обладает более крупным размером молекул по сравнению с железом и углеродом. Встраиваясь в межкристаллическую структуру, он делает металл менее устойчивым к механическим нагрузкам, снижает пластичность и увеличивает вероятность образования трещин.
• Сера - до 0,03%. Так же как и фосфор, сера относится к группе нежелательных примесей. Она снижает прочностные свойства сталей и вдобавок значительно повышает риск появления окалин. Ее присутствие в сплаве обусловлено технологическими погрешностями при выплавке. А именно, неточностью содержания тех или иных компонентов шихты.

Аналоги

Химический состав AISI 304 не уникален. Он имеет множество аналогов, самыми популярными из которых являются:

• По ГОСТ - отечественная 08Х18Н10. От стали 304 ее отличает меньшее количество вредных примесей в составе.
• Немецкая 1.4301.
• Японская SUS304.
• Китайская 0Cr18Ni10.

Характеристики и свойства

Плотность AISI 304 составляет 7850 кг\м3. Плавиться сталь начинает при температуре 1500 ºС. Полный переход из твердого состояния в жидкое происходит при 1600 ºС. Данный сплав не пригоден в качестве проводника электрического тока. Коэффициент удельного сопротивления равняется 800 мкОм*мм. Не поддается намагничиванию.

Механические свойства AISI 304 находятся на высоком уровне и сопоставимы с аналогичными параметрами конструкционных сталей повышенного качества. Предел ее прочности на растяжение при комнатной температуре колеблется в пределах 515-600 МПа в зависимости от размера металлопроката. Процессы деформации начинаются при напряжении в 310 МПа. Твердость в «сыром» состоянии не превышает 70 HB, а пластичность - 40%.

Сталь 304 относится к группе криогенных, т.е. способно упрочняться при уменьшении температуры. Так, при -196 ºС предел прочности на разрыв уже равняется 1350 МПа. Но стоит отметить, что вместе с этим падает способность стали сопротивляться ударным нагрузкам. Касаемо жаростойкости, механические характеристики стали не изменяют своего значения при температурах до 600 ºС. После перехода этого порога идет значительный спад, как в прочности, так и износостойкости.

Сталь AISI 304 обладает повышенной коррозионностойкостью. Не окислятся при температуре до 500 ºС. При 20 ºС инертна к азотной, серной и муравьиной кислотам. При повышении температуры стойкость к кислотным средам, естественно, снижается. Скорость протекания коррозии в морской воде меньше по сравнению с конструкционными сталями почти в 4500 раз и составляет 0,0076 мм в год.

Технологические свойства стали 304 также на высоте. Ее пластичность позволяет производить всевозможные виды проката. Хорошо поддается токарной обработке. Правда, режим резки AISI 304 существенно отличается от режима резки сталей обычного качества. Причина этому - повышенная вязкость нержавейки.

Сталь AISI 304 относится к первой группе свариваемости. Сварка не требует проведения подготовительных операций. Сварной шов получается плотный. По своей прочности мало чем уступает цельному металлу.

Для улучшения механических и антикоррозионных характеристик сталь AISI 304 подвергают дополнительной термической обработке. Обычно она заключается или в отжиге при температуре 1100 ºС, или низком отпуске (450-600 ºС). Это позволяет снять остаток внутренних напряжений, которые появляются во время обработки стали давлением.

Применение стали 304

Наибольшего использования марка добилась в следующих сферах:

• Строительство. Свариваемость и возможность получения разного рода проката стали причиной использования AISI 304 в изготовлении металлоконструкций. Сюда входят всевозможные ограждения, лестницы, опоры перекрытия и т.д.
• Автомобилестроение. Служит материалом для кузова и системы выхлопа. Трубы из данной нержавейки применяют в качестве транспортера тормозной жидкости.
• Пищевая промышленность. Инертность AISI 304 к органическим соединениям позволили ее использовать при изготовлении кухонного оборудования.

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)

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

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

Минимальные величины Предела Упругости при высокой температуре (деформация в 1 % за 10 000 часов)

Непрерывное воздействие 925 o C
прерывистые воздействия 850 o C

3. Свойства в низких Температурах (304 / 304L)

4. Сопротивление Коррозии

4.1 Кислотные среды

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

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).

5. Тепловая Обработка

1. Отжиг.

Высокая температура от 1010 o C до 1120 o C и быстрый отпуск (охлаждение) в воздухе или воде. Лучшее сопротивление коррозии получено, когда отжиг при 1070 o C, и быстром охлаждении

2.Отпуск (Снятие напряжения).

Для 304L - 450-600 o C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Должна использоваться более низкая температура отпуска - 400 o C максимум.

3. Горячая обработка(интервал ковки)

Начальная температура: 1150 - 1260 o C
Конечная температура: 900 - 925 o C

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.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, 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. 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 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.

7. Сварка

Свариваемость - очень хорошая, легко свариваемая.

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

Изделия из нержавеющей стали уже давно стали незаменимым предметом домашнего обихода. Так, практически на каждой кухне можно обнаружить посуду из нержавейки – кастрюли, столовые приборы, терки, термосы и многое другое. Раковины, элементы котлов и дымоходов, системы вентиляции – везде используется нержавеющая сталь.

Однако, мало кто задумывается о том, что прекрасные характеристики нержавеющей стали нашли свое применение в промышленности. Из нержавейки изготавливаются емкости для транспортировки пищевых продуктов, трубы, трубопроводная арматура, листовой прокат и многое другое.

Чем же обусловлена такая популярность нержавейки?

Преимущества нержавеющей стали

Выделим основные преимущества нержавеющей стали:

1. Высокая устойчивость к коррозии. Это является одним из основных преимуществ нержавейки. Благодаря этому свойству, нержавеющая сталь применяется в любых отраслях промышленности, где металл может быть подвержен вредному воздействию агрессивных сред. Благодаря антикоррозийным характеристикам, нержавейка устойчива к ржавчине даже в местах разломов и трещин.
2. Высокая гигиеничность стали. Из-за наличия в составе стали оксида хрома, на ее поверхности не накапливаются бактерии.
3. Презентабельный внешний вид. Даже после 10 лет службы, изделие из нержавеющей стали не потеряет презентабельного внешнего вида, если ухаживать за ним должным образом.
4. Устойчивость к высоким температурам. Нержавеющая сталь способна сохранять свои рабочие характеристики при длительном воздействии высоких температур, вплоть до 500 С.

Виды нержавеющей стали

Нержавеющая сталь – собирательное название группы сплавов с определенными преимуществами, представленными выше. Тем не менее, для каждой конкретной производственной и бытовой задачи подбирается своя марка нержавейки. Рассмотрим каждую марку отдельно.

AISI 304 (08Х18Н10) – основная марка нержавеющей стали. Аустенитная сталь с высоким содержанием никеля в составе. Наиболее популярная марка стали, которая используется в пищевой промышленности и фармацевтике. Показывает отличные результаты при работе с агрессивными средами, высокими (до 420 С) и низкими (до -200 С) температурами, отлично поддается сварке. Имеет незначительные ограничения к работе в морской воде и пр., не принципиальные для предприятий пищевой и фармацевтических отраслей. И, самое главное, изделия из стали AISI 304 недорогие и способны вписаться в любой, даже самый ограниченный бюджет!

AISI 316L (03Х17Н14М3) – марка нержавеющей стали, отличающаяся от AISI 304 наличием молибдена в составе. Благодаря молибдену, сталь более устойчива к коррозии в морской воде, уксусном растворе, хлористой среде и пр. Сталь AISI 316L по сравнению с AISI 304 показывает более удачное сопротивление коррозии в широком спектре влажных сред. Кроме этого, сталь не теряет своих свойств даже при температурах до 600 градусов Цельсия. По сравнению с AISI 304, изделия из стали AISI 316L более дорогие.

AISI 321 (08Х18Н10Т) – одна из самых дорогих марок нержавеющих сталей. Наибольшее преимущество AISI 321, наряду с высокой устойчивости к коррозии практически во всех агрессивных средах, отличной свариваемости, – это высочайшая жаростойкость. Сталь AISI 321 рекомендуется эксплуатировать при температурах от 600 до 800 градусов Цельсия.

Коррозионностойкая сталь является высокохромистой сталью: она легирована также никелем, титаном и другими примесями.

Высокохромистые стали коррозионностойки в менее агрессивных средах (например, атмосфера, растворы солей, слабые кислоты). Марки этой стали: 1Х13Н3, 1Х17Н2, 1Х11МФ и др.

Хромоникелевые легированы титаном, молибденом, ниобием и другими примесями. Она имеет очень высокую коррозионную стойкость в любой среде, включая кислоты: концентрированную серную и азотную. Она также относится к высокохромистой с большим содержанием никеля. Важнейшие марки этой стали: 0Х18Н11, 0Х18Н12Т, 00Х18Н10, Х15Н9Ю, Х17Н13М2Т и др.

В марках сталей, имеющих впереди нуль, содержание углерода не превышает 0,08%, а в марках сталей, имеющих впереди два нуля, содержание углерода не превышает 0,04%.

Области применения нержавеющей стали в промышленности

Современная прогрессивная техника, связанная с работой деталей и механизмов в условиях действия высоких температур, газов и больших нагрузок, базируется на применении жаропрочной и окалиностойкой стали и сплавов. Обычная углеродистая сталь при нагреве до 400-500°С, кроме того, что химически разрушается, еще и теряет прочность.

Окалиностойкостью называется способность металла сопротивляться окислению при действии высоких температур и небольших нагрузок.

Жаропрочностью называется способность металла сохранять прочность и не окисляться под действием высоких температур при повышенных нагрузках.

Жаропрочность и окалиностойкость связаны между собой. Жаропрочная сталь должна быть обязательно окалиностойкой. Камеры сгорания, чехлы к термопарам делают из окалиностойкой стали, а лопатки газовых и паровых турбин, детали реактивных двигателей - из жаропрочных сталей и сплавов.

Важнейшие легирующие примеси в окалиностойкой стали - алюминий, кремний, хром. При содержании 10-13% хрома сталь окалиностойка до 750°С, при 15-17% хрома окалиностойкость увеличивается до 800-900°С, а при 25% хрома - до 1000°С.

Кроме сталей широко применяются сплавы, обладающие наряду с высокой окалиностойкостью еще и высоким электросопротивлением. Эти сплавы получили широкое распространение в электротехнике, так как основой их является не никель, а железо, и поэтому они очень экономичны. Важнейшие из этих сплавов - фехраль и хромаль. Фехраль имеет следующий состав: 0,12% С, 4-5% Cr,4-5% Al, остальное - Fe. Хромаль содержит 26% Cr, 5% Al, остальное - Fe.

Стали 15Х11МФ, 13Х14Н3В2ФР, 09Х16Н15М3Б и другие применяют для изготовления пароперегревательных устройств, лопаток паровых турбин, трубопроводов высокого давления. Для изделий, работающих при более высоких температурах, используются стали 15Х5М, 16Х11Н2В2МФ, 12Х18Н12Т, 37Х12Н8Г8МБФ и др.

Жаростойкие стали способны сопротивляться окислению и окалинообразованию при температурах 1150 - 1250 °С. Для изготовления паровых котлов, теплообменников, термических печей, аппаратуры, работающей при высоких температурах в агрессивных средах используются стали марок 12Х13, 08Х18Н10Т, 15Х25Т, 10Х23Н18, 08Х20Н14C2, 1Х12МВСФБР, 06Х16Н15М2Г2ТФР-ИД, 12Х12М1БФР-Ш.

Теплоустойчивые стали предназначены для изготовления деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре 600°С в течение длительного времени. К ним относятся: 12Х1МФ, 20Х3МВФ, 15Х5ВФ, 12Х2МФСР.

Хладостойкие стали должны сохранять свои свойства при температурах минус 40 - минус 80°С. Наибольшее применение имеют стали: 20Х2Н4ВА, 12ХН3А, 15ХМ, 38Х2МЮА, 30ХГСН2А, 40ХН2МА и др.

Таблица соответствия EN, AISI, ГОСТ

Виды поверхностей