Характеристики нержавеющей стали AISI 304

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)

	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni
304 AISI	0.08 max	2.0	0.045	0.030	1.0	18.0 до 20.0	8.0 до 10.50
304L AISI	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.

Механические свойства при комнатной температуре

	304 AISI		304L AISI
	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 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

Температура, °C	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, °C	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 925°C
прерывистые воздействия 850°C

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

Температура, °C	-78	-161	-196
Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2	1100/950	1450/1200	1600/1350
Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести), N/mm2	300/180	380/220	400/220
Ударная вязкость, J	180/175	160/160	155/150

Сопротивление коррозии

Кислотные среды

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

Температура, °C	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.

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана 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

Тепловая Обработка

Отжиг

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.

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·s, угол гибки 180°;
• 6мм < s < 12мм, мин. r = 0.5·s, угол гибки 90°.

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».

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 коррози, производят дополнительное отожжение при 1050-1150°С. Для марок 304L AISI (низкий углерод) или 321 AISI (стабилизация Ti) это условие – предподчительно (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.