Сталь AISI 304

Сталь AISI 304 на данный момент является наиболее востребованной маркой среди других видов нержавеек. Сталь активно применяют во многих производственных целях. Из этого нержавеющего сплава делают широкий ассортимент. Он незаменим в пищевой и химической промышленности, благодаря уникальным свойствам.

Основные эксплуатационные характеристики и преимущества стали АИСИ 304

Отличные технические и эксплуатационные качества делают нержавейку подходящей для многих целей. Она обладает:

• Высокой стойкостью к разрушению от коррозии при эксплуатации в агрессивных средах;

• Способностью к работе при воздействии соленой, пресной, водопроводной воды;

• Повышенной сопротивляемостью окислительным процессам, щелочным растворам;

• Хорошей пластичностью, переносимостью значительных колебаний температуры, что позволяет эксплуатировать сталь AISI 304 в температурном режиме от -200 ℃ до +650 ℃;

• Стойкостью к высококонцентрированным кислотам – уксусная, муравьиная, азотная и другие;

• Малой степенью магнитности;

• Экологической безопасностью – сплав не впитывает любые вещества, в том числе токсичные.

304-я сталь AISI также отличается долгим сроком службы.

Дифференциация стали

Базовый нержавеющий сплав AISI 304 является основой для создания стали с меньшим количеством углерода – марка 304L. Это аналог российского нержавеющего сплава 03Х18Н11. Большее содержание данного элемента в стали маркируется AISI 304H. Данные типы нержавеющих сталей AISI также различаются количеством никеля в химическом составе.

• AISI 304L более устойчива к коррозионным воздействиям, в том числе межкристаллической коррозии, возникающей в значительной части агрессивных сред, высоких температур (до +500 ℃). В сварочном шве, участках, которые медленнее охлаждались, улучшается сопротивление окислению. Сварной шов не подвержен коррозии и сохраняют целостность длительное время. Структурно данная марка стали AISI более слабая, чем изначальный сплав. Но процесс сварки здесь происходит легче, так как осаждения карбида минимальные.

• AISI 304H за счет повышенного содержания углерода имеет более высокую степень прочности, выдерживает эксплуатацию в высокотемпературных средах – от +550 ℃ до +800 ℃. Периодически эту марку стали можно использовать при t +870 ℃.

Химический состав сплава

Аустенитную структуру нержавеющему сплаву данной марки стали придает легирование хромом, никелем, медью и марганцем. Эти элементы в значительной мере оказывают влияние на коррозионную стойкость 304-й стали AISI, ее прочность.

Химический состав нержавеющей стали AISI 304:

Наличие хрома в сплаве АИСИ 304 обеспечивает ему образование оксидной пленки на поверхности. В дальнейшем она способствует устойчивости металла к агрессивным средам. Когда доля хрома увеличивается, образуются карбидные соединения (хромжелезистые), которые повышают износостойкость металла, его способность к упрочнению термическим методом, сопротивление неблагоприятным факторам. Никель в комбинации с хромом увеличивает ударную вязкость сплава, стойкость к усталостному напряжению, кислотным растворам.

Механические свойства материала 

Сплав данной марки стали характеризуется следующими основными механическими параметрами при комнатной температуре (+20 ℃):

Характеристики металла при повышенных температурах

304-я сталь AISI меняет свои характеристики при повышении температуры. Ее упругость будет составлять:

А предел прочности стали AISI 304 варьируется так:

При термической обработке стали температура образования окалины составляет +925 ℃ при непрерывном обслуживании, +840 ℃ - при прерывистом обслуживании.

Сопротивление стали коррозии в кислотных средах

Устойчивость этой марки нержавеющей стали AISI в коррозионных средах довольно высокая. Ее сопротивление изменяется в зависимости от температуры и концентрированности кислоты:

• «0» – степень защиты высокая;

• «1» – защищенность среднего уровня;

• «2» – защита отсутствует.

Физические свойства стали AISI 304

Физические характеристики нержавеющей стали AISI 304 определяются следующими параметрами:

Технологии обработки стали AISI 304

Отжиг

Отжиг 304-го сплава производят в диапазоне температур от +1 010 ℃ до +1 120 ℃. Далее металл охлаждают в воде или на воздухе. Быстрое охлаждение способствует повышению коррозионной стойкости нержавейки. При этом оптимальная температура отжига будет +1 070 ℃.

Травление, пассивирование

Отпуск стали AISI 304 осуществляется при температуре менее +400 ℃. Для травления и пассивирования используется 20-25 % раствор HNO3. Температурный режим обработки – +20 ℃. Очистка поверхности производится с применением азотного и плавикового раствора или фтористоводородного состава. Также можно использовать серно-азотный раствор в соотношении 10 % и 2 %.

Сваривание

Изделия из нержавейки AISI 304 легко поддаются сварке различными методами. Последующую тепловую обработку чаще не производят. Необходимость в ней будет, если есть вероятность межкристаллической коррозии.

Тепловое обрабатывание швов осуществляется в диапазоне температур от +1 050 ℃ до +1 150 ℃. Место сварки требуется обязательно зачистить от окалины, провести пассивацию специальной пастой.

Горячая обработка

Обрабатывать заготовку из 304-й нержавейки горячим способом начинают при температуре от +1 150 ℃ до +1 260 ℃. Конечная температура должна составлять 900-950 ℃.

Обрабатывание холодным образом

Формование, гибка, растяжение, изгиб, вытяжка и другие способы холодной обработки отлично подходят для работы с данной маркой стали. Здесь применяется такое же оборудование и инструмент, что и для обрабатывания углеродистых сталей марки AISI. Но приложение усилия необходимо выше на 50-100 %.

Формы поставки материала

Из 304 стали изготавливают следующий прокат (ASTM):

• A167 – листовой прокат;

• A182 – кованые, катаные фланцы для труб, кованые клапаны, фитинги и детали, которые предназначены для работы в высокотемпературных режимах;

• ASTM A213 – бесшовные трубы для пароперегревателей, котлов, теплообменников;

• A240 – плоский прокат (пластины, листы, полосы), предназначенный для изготовления емкостей, эксплуатирующихся под давлением;

• A271 – бесшовные перегонные трубы;

• A312 – бесшовные, сварные трубы, прошедшие интенсивную холодную обработку;

• A851 – сварные конденсаторные трубы.

Сфера применения 

Широкая область использования данной марки нержавейки обеспечивается ее хорошей переносимостью высоких температур, окислительных сред, а также отличными прочностными характеристиками. Ее применяют в следующих отраслях:

• Пищевая, пивоваренная, молочная;

• Фармакологическая;

• Медицинская;

• Текстильная;

• Целлюлозно-бумажная;

• Химическая;

• Нефтегазовая;

• Судостроительная;

• Горнодобывающая и другие.

Из сплава делают разнообразные емкости под пищевые продукты, химические составы, в том числе эксплуатирующиеся под давлением. Из него изготавливают хирургические инструменты, иглы, детали медицинского оборудования. Востребована 304-я нержавейка и при производстве фильтрационных сеток для нефтяных скважин, горнодобывающих предприятий.

Из стали AISI 304 выпускают большой перечень металлопроката – трубы, листы, прутки, проволоку и многое другое. Из данной марки создают продукцию, которая весьма востребована в строительстве, архитектуре и дизайне. Находит применение нержавейка 304 в производстве столовых приборов и кухонной посуды, криогенных сосудов, сантехнической арматуры, катушек охлаждения, компонентов холодильного оборудования, различных металлических конструкций.

Аналоги стали AISI 304

Ближайшими аналогами стали AISI 304 (стандарт США) являются следующие марки:

Нержавеющая сталь марки AISI 304 (и ее аналоги) получила широкое распространение именно благодаря множеству уникальных технических и эксплуатационных характеристик. Использование ее в промышленности довольно распространено.