Нержавеющая сталь марка 304 характеристика. Марки нержавеющей стали и их характеристики

Нержавеющая сталь AISI-304 относится к немагнитным (аустенитным) низкоуглеродным видам сталей. Содержание углерода в aisi 304 не должно превышать 0, 08%. Этот вид стали обладает повышенной плотностью и, в то же время остается пластичным, а также характеризуется высокими показателями коррозионной устойчивости и способностью выдерживать температурные препады. Сталь aisi 304 включает в свой химический состав 18% хрома. Этим и обуславливается высокая устойчивость данного вида стали к окислению (более 100 лет во влажной среде), агрессивным химическим реагентам и коррозии.

Однородность химического состава стали aisi 304, которая в просторечии именуется как «нержавейка aisi 304», позволяет изделиям сохранять свою внутреннюю структуру даже при нарушении внешнего слоя. Более того, на поверхности стали при взаимодействии с атмосферным кислородом, практически мгновенно образуется защитная оксидная пленка, которая обеспечивает устойчивость к воздействию растворов кислот и щелочей.

Практическое применение стали aisi 304 довольно широкое. Так, например aisi 304 используется в производстве контейнеров, цистерн, приемников, различной тары и резервуаров промышленного назначения. Благодаря своей устойчивости к слабым кислотам сталь aisi 304 нашла свое применение в транспортировке и хранении вин, кваса, а также в молочной промышленности и при производстве косметических средств.

Название марки расшифровывается как америкосский институт чугуна и стали (сокращенно - AISI), который разработал унифицированную систему маркировки разных видов стали и чугуна. Цифра «3» значит аустенитный класс, «04» - сорт стали. Иногда к названию стали добавляют различные латинские буквы, которые означают особенности химического состава. Российский аналог aisi-304, это сталь изготовленная по ГОСТу 08Х18Н10, что расшифровывается очень просто - содержание углерода 0,08%, хрома (Х) - 18%, никеля (Н) - 10%. В процессе сварки при очень высоких температурах хром выгорает и, следовательно, коррозийная стойкость стали уменьшается. Но в стали aisi 304 на 10 частей железа приходится одна часть никеля, который обладает большей тугоплавкостью, чем хром, а антикоррозионные свойства его - ничуть не хуже. Оставаясь после сварки в шве за счет своей тугоплавкости, он (никель) продолжает выполнять защитные свойства.

Сталь марки aisi 304 прекрасно подвергается полировке, благодаря чему ее можно использовать в различных дизайнерских работах по оформлению жилья и офисов. aisi 304 применяется практически повсеместно. Ее используют в сантехнических работах, из трубы aisi 304 изготавливают полотенцесушители и радиаторы. Отполированная до зеркального блеска, эта труба может применяться для оформления перил и ограждений в различных лестницах, пандусах, балконах, а также при изготовлении барных стоек и офисной мебели. Из стальных труб aisi 304 изготавливают опорные стойки для трубопроводов и другие несущие конструкции, металлические стеллажи.

Особая устойчивость к температурным воздействиям и влиянию кислых и щелочных сред, характерная для стали, соответствующей ГОСТу 08Х18Н10, относительно недорогая цена aisi 304 делают ее весьма востребованной в различных областях. Так, например лист aisi 304 используется для производства различных емкостей и резервуаров для пищевой и химической промышленности, а также в изготовлении специальных металлических столов (медицинских, разделочных, кухонных). Из листа aisi 304 производят также дезинфекционные и моющие камеры, двери для холодильных шкафов, платформенные тележки. Тонкими листами aisi 304 можно облицовывать кабины лифтов, эскалаторы, колонны.

Американский институт стали и сплавов (AISI) имеет собственную маркировку произведенной стальной продукции, которая используется в США и ЕС. Цифровое обозначение применяется для углеродистых и легированных сталей, определяя группу стали и количество углерода, в ней содержащееся, умноженное на 100. Буквенная маркировка говорит о наличии в стали определенных легирующих примесей, а также отмечает ее некоторые признаки, например, что она выплавлена в электропечи или имеет повышенное содержание серы и фосфора.

Характеристики AISI 304

Сталь 304 представляет собой высоколегированную сталь с низким содержанием углерода (< 0,08 %), т.е. входит в класс аустенитных сталей, отличающихся антикоррозийной стойкостью, жаропрочностью, устойчивостью к агрессивной среде. Добавление к стали 304 буквы L свидетельствует о наличии всего 0,03 % углерода («H» показывает более высокое его содержание).

Легирование марки, повышающее ее эксплуатационные свойства, производят с помощью добавок хрома, делающего сталь AISI 304 нержавеющей; никеля, укрепляющего кристаллическую структуру, повышающего прочность, улучшающего пластичность и возможности последующей технологической обработки. Кроме Cr и Ni улучшают качества стали 304 дополнительные примеси:

азот – для улучшения коррозийной устойчивости (иногда вместо углерода и никеля)
марганец – большое количество делает сталь хрупкой, но в нужных количествах усиливает ее твердость
титан – кроме таких же качеств, как и у других добавок, способствует изменению структуры кристаллитов и способствует улучшению последующей обработки
ниобий – добавляется редко, но также улучшает прочность и коррозийную устойчивость
молибден – способствует созданию однородной структуры стали, повышая ее прочность
вольфрам – для усиления устойчивости к высоким температурам + твердость
кремний – способствует повышению упругости и антикоррозийных качеств
ванадий – повышает ее износоустойчивость, прочность, твердость

Аналогом стали AISI 304 в России по ГОСТ предстает марка 08Х18Н10, а AISI 304 L – 03Х18Н11 – кислотостойкие и способные выдержать температуру до 900°С (кратковременно) металлы. У них хорошие механические характеристики, что расширяет их применение в различных сферах экономики.

AISI 304 – основная марка среди нержавеющих сталей

Качественные характеристики позволяют использовать сталь 304 там, где стальной продукции необходимо выдерживать высокие температуры, агрессивное химическое воздействие, включая не только дымоходы, системы вентиляции, но и атомные реакторы, и теплоэнергетические установки. Антикоррозийные свойства ценятся при транспортировке и хранении вина, молока, пива, химреактивов, в изготовлении бытовых кухонных принадлежностей и др.

Применяется данная марка для нужд архитектурного декора, в трубах различного назначения, в т.ч. автомобильных выхлопных. Большое значение нержавейка AISI 304 имеет для производства хирургического оборудования, медицинских игл. Без нее не обходятся буровые установки, бумажная промышленность, судовое и текстильное оборудование, сантехническая арматура, иглы для подкожных инъекций, ГОКи и многое другое.

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.

Оцените статью: