Предел текучести нержавеющей стали

redactor

3 года назад

Предел текучести нержавеющей стали

Что такое нержавеющая сталь? [ Часть 2]

Нержавейка или нержавеющая сталь — это прочный металл, легированная сталь, отличающийся качеством высокой стойкости к коррозии. Устойчивость к коррозии в атмосфере и агрессивных средах, воздействию различных температур обеспечивают легирующие элементы, входящие в состав этого металла. Давайте рассмотрит некоторые важные особенности нержавеющей стали.

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может обладать высокой прочностью и низким удлинением или низкой прочностью и высоким удлинением. По пределу текучести они очень хорошо уступают углеродистым сталям.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Она показывает лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500° C). Она также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности

Что касается прочности на разрыв , нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Самый высокий предел прочности наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза больше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. В частности, дуплексная сталь имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично справляются с работой в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах. Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

С другой стороны, ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может существенно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Более высокая скорость упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки. Нержавеющая сталь может быть подвергнута отжигу и холодной обработке, чтобы довести ее прочность до желаемого уровня.

Это означает, что одну и ту же марку стали можно использовать в различных областях, изменяя ее прочность. Например, одну и ту же сталь можно использовать в качестве пружины или гнущейся проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где высоки гигиенические стандарты или электроприборы могут подвергаться воздействию коррозионной или влажной среды, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитные нержавеющие стали немагнитны, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали обеспечивает ее многочисленные уникальные применения в промышленности. Высокая стойкость к окислению — результат наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых сортах процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы могут быть защищены покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологическая инертность

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для изготовления столовых приборов и кухонной техники.

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Она устойчива к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок. Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, в то время как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Подобная инертность наблюдается с щелочными и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности при хранении, транспортировке и других процессах.

Нержавеющая сталь также легко противостоит воздействию влаги, солей, серы, углекислого газа и хлоридов. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Прочие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных областей промышленности.

Возможность вторичной переработки

Как уже упоминалось, нержавеющая сталь может быть переработана для производства новых изделий. Это снижает нагрузку на окружающую среду, поскольку для производства стали требуется меньше сырья, а также уменьшает образование отходов.

Ее небиоразлагаемая природа также предотвращает загрязнение ресурсов, поскольку она не разлагается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко обрабатывается

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, обработка на станках с ЧПУ, гибка и т.д. доступны без специального оборудования.

Чистота

Изделия из нержавеющей стали легко чистить с помощью бытовых нетоксичных средств, таких как стиральный порошок, мыло или чистящие жидкости. Это позволяет им долго сохранять новый вид, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетическая привлекательность

Изделия из нержавеющей стали имеют яркий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки — от яркого до матового. Она может быть матовой, гравированной, рельефной или тонированной.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, на выбор предлагается большое количество марок. В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к конкретной области применения.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Хром является основным легирующим элементом нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющей». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование микроструктуры феррита в сплаве.

Никель

Никель добавляется для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, стимулируя образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля приводит к улучшению свойств обрабатываемости и коррозионной стойкости.

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и упрочнения.

Ее добавление позволяет получить изделия из нержавеющей стали, пригодные для работы в холодных условиях, это особенно нужно для изготовления винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот является стабилизатором аустенита и улучшает прочность и стойкость к локальной коррозии. Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали. Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и поэтому может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь, помимо обычных свойств стали, обладает стойкостью к коррозии и нагреву. Она обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Она не подвержена коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Однако не совсем верно, что она защищена от загрязнений. Во-первых, устойчивость к коррозии зависит от марки. Однако ненормальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут привести к необратимому образованию пятен.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на отрасль в целом. Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельное вложение.

Свойства нержавеющей стали – эксплуатационные и технические достоинства

Особые свойства нержавеющей стали обуславливают ее активное использование в самых разнообразных отраслях промышленности и в быту. К достоинствам нержавейки относят повышенную прочность, небольшой удельный вес и теплопроводность, отличное сопротивление коррозии и качественную свариваемость.

1 Категории нержавейки – сталь бывает разной

Нержавеющие сплавы принято подразделять на пять типов в зависимости от микроструктуры сплавов. С этой точки зрения они могут быть:

ферритными;
аустенитными;
дуплексными;
жаропрочными;
мартенситными.

Самыми распространенными являются аустенитные виды нержавейки. Они практически не окисляются в процессе эксплуатации, имеют высокие технические и эксплуатационные характеристики (хорошая вязкость, пластичность, устойчивость к химическим воздействиям, небольшой удельный вес и коэффициент текучести). Подобные свойства обеспечиваются введением в состав аустенитной нержавейки 10–20 % никеля и примерно 23 % хрома.

Стали с ферритной микроструктурой демонстрируют уникальные характеристики при эксплуатации в агрессивных средах.

Они имеют высокую стойкость к коррозии при повышенных температурах, малый предел текучести и особые магнитные свойства (магнитную проницаемость). В таких сплавах хрома содержится не более 17 %. Магнитные разновидности нержавейки редко используются для производства бытовых изделий. Чаще они применяются в промышленности для изготовления разнообразных конструкций.

Реже применяются мартенситные стали. Их проницаемость (магнитная) ниже, а ключевые технические достоинства следующие:

небольшой коэффициент пластичности;
хорошее удельное сопротивление на разрыв и свариваемость;
высокая прочность и твердость;
малый вес.

Жаропрочные и дуплексные сплавы используются для особых целей. Их магнитные характеристики (проницаемость) минимальные, зато они демонстрируют уникальную прочность и сопротивление коррозии при эксплуатации в высокотемпературных и хлорсодержащих средах. Поэтому подобные стали активно применяются для выпуска изделий химической и пищевой промышленности.

2 Технические показатели – самые главные цифры

Удельный вес аустенитных и жаропрочных сплавов равняется 7,95 гр/см, ферритных и других – 7,7, коэффициент электросопротивления – 0,72–0,9 для всех сталей, кроме ферритных. Электрическое сопротивление последних составляет 0,6. Коэффициент твердости нержавеющих сплавов следующий:

По шкале Роквелла – 70–88 единиц для жаростойких и аустенитных сталей, 75–88 для ферритных.
По шкале Бринелля – 120–190 (аустенитные), 135–180 (магнитные) и 145–210 (жаропрочные).

Предел прочности нержавеющих сплавов с аустенитной микроструктурой варьируется от 500 до 690 Н/мм 2 . Все зависит от конкретной марки стали. А вот прочностной предел ферритных сплавов обычно выше – до 900 Н/мм 2 . Другие характеристики рассматриваемых сталей:

предел упругости – 195–400 Н/мм 2 ;
вязкость (ударная) – 120–160Дж/см 2 (для ферритных композиций – не более 50);
температура появления окалины – 840–1120 °С;
магнитная проницаемость ферритных сплавов – 1,008 единиц (при комнатной температуре).

Предел текучести большинства марок нержавеющих сталей за минуту равняется около 205 МПа. Эта величина справедлива для всех категорий сплавов за исключением ферритных. Показатель текучести последних обычно ниже на 10–20 МПа.

Еще одна важная характеристика рассматриваемых коррозионностойких сплавов – их теплопроводность. Под ней понимают возможность материала пропускать через себя тепловую энергию (передавать ее). Теплопроводность нержавейки равняется 16–20 Вт/м*К. Это очень малый показатель. Для сравнения скажем, что теплопроводность алюминия находится на уровне 200, а меди – 400 Вт/м*К.

3 Свариваемость нержавейки – прочные соединения

Сварка рассматриваемых сплавов производится по таким методикам:

аргонодуговая с помощью TIG-электродов (содержат вольфрам);
ручная дуговая;
полуавтоматическая.

Лучше всего свариваются аустенитные марки нержавеющей стали. А вот сварные соединения ферритных сталей получаются более хрупкими. Это стоит учитывать при обработке таких сплавов. Важный момент! Сварка всех видов нержавейки должна осуществляться после предварительного подогрева стальных изделий. Обычно достаточно нагреть их до 150–160°.

Ручная дуговая сварка нержавеющих сплавов выполняется двумя типами электродов: с рутиловым покрытием; с основным (карбонаты магния и кальция) покрытием. Во втором случае операция ведется исключительно на обратной полярности и постоянном токе. Полуавтоматический процесс рекомендован для сварки больших по толщине листов нержавейки. А вот аргонодуговая сварка обычно применяется для соединения тонких коррозионностойких изделий.

AISI 304

Марка стали AISI-304 немагнитная (аустенитная) низкоуглеродная. Содержит углерода не более 0, 08%. Данный вид стали обладает высокой плотностью и, одновременно, остается достаточно пластичным, также характеризуется высочайшими показателями устойчивости к коррозии и способностью выдерживать различные температурные режимы

Благодаря однотипности химического состава, сталь aisi 304 сохраняет свою внутреннюю структуру даже при нарушении внешнего слоя. Помимо того, на поверхности данной марки при взаимодействии с кислородом атмосферы, сразу образуется защитная оксидная пленка, которая гарантирует устойчивость к воздействию растворов щелочей и кислот.

Применение стали марки Aisi 304 достаточно широкое. Ее используют для изготовления контейнеров, цистерн, приемников, различной тары, резервуаров промышленного назначения, при транспортировке вин и их хранении, при изготовлении тары под квас, под молочную промышленность, при производстве косметических средств.

Аisi 304 отлично поддается полировке, вследствие чего ее можно использовать при разных дизайнерских работах по оформлению офисов и жилья.

Труба Аisi 304 используется практически везде, ее используют при сантехнических работах, изготавливают полотенцесушители, радиаторы, применяют для оформления перил и ограждений, а также при изготовлении пандусов, балконов, офисной мебели и барных стоек.

Из стальных труб марки Аisi 304 производят опорные стойки для трубопроводов, различные несущие конструкции, металлические стеллажи.

Стойкость к температуре и влиянию щелочных и кислых сред, отвечающая ГОСТу 5632-72, относительно дешевая стоимость, делают эту марку довольно востребованной в разных областях.

Лист Аisi 304 используют для изготовления разных емкостей и резервуаров, в химической и пищевой промышленности, для изготовления специальных металлических столов (разделочных, кухонных, медицинских).

Из листа Аisi 304 также производят: платформенные тележки, моющие и дезинфекционные камеры, двери для холодильных шкафов,

Тонкие листы Аisi 304 используют при облицовке кабин лифтов, облицовке эскалаторов и колонн.

Сталь данной марки легко сваривается. После сварки данной марки стали не требуется термическая обработка. Швы после сварки должны быть химически или механически очищены от окалины, затем пассивированы.

AISI 304L, с легкостью находит большое количество применений, так как является чрезвычайно прочной, пластичной и упругой. Обычные действия включают в себя формирование контура, изгиб, ротационную вытяжку, волочение и т.д. В ходе формовки возможно использовать те же инструменты и машины, что и для углеродистых марок стали, но здесь требуемая сила на 50-100% больше.

Диапазон температуры для отжига составляет 1050°C ± 25°C сопровождается последующим скорым охлаждением в воде или в воздухе. После отжига нужно травление и пассивирование.

Химический состав в % стали AISI 304

Марка	С	Ni	S	P	Cr	Ti	Si	Mn	Cu
304	≤ 0.8	9-11	≤ 0.02	≤ 0.035	17-19	≤ 0.5	≤ 0.8	≤ 0.2	≤ 0.3

Механические свойства AISI 304 (комнатная температура)

AISI 304	Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2	A5 относительное удлинение, %	Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2	Усталостная прочность, N/mm2	Твердость по Бринеллю — НВ
Типичн	600	60	310	240	170
Мин	515	40	205	—	—

Механические свойства AISI 304

AISI 304	Сопротивление на разрыв (σв), Н/мм²	Предел текучести (σ0,2), Н/мм²	Относительное удлинение (σ), %	Предел текучести (σ1,0), Н/мм²	Твердость по Бринеллю (HB)	Твердость по Роквеллу (HRB)
Типичн	≥500	≥200	≥45	≥240	—	—
Мин	≥485	≥170	≥40	—	183	85

Физические свойства AISI 304

Физические свойства	Плотность	Температура плавления	Удельная теплоемкость	Тепловое расширение	Средний коэффициент теплового расширения	Электрическое удельное сопротивление	Магнитная проницаемость	Модуль упругости
Единица измерения	—	оС	J/kg.K	W/m.K	10-6.K-1	Ωmm2/m	в 0,8 kA/m	MPa x 103
Температура (оС)	4		20	20	20-100 20-200 20-400	20	20	20
Значение	7,93	1420	500	15	16,0 16,5 17,5	0,73	1,015	200

Номенклатура продукции марки AISI 304

Типоразмеры нержавеющего листа марки AISI 304

Марка стали	Отечественный заменитель	Тип материала	Поверхность	Толщина, мм	Ширина, мм
Aisi 304	08х18н10	холоднокатаный	2В, BA/PE, 4N/PE	0.4-2.0	1000×2000 1250×2500
		холоднокатаный	2B	2.0-5.0	1000×2000 1250×2500 1500×3000 1500×6000
		горячекатаный	N1	2-100	1000×2000 1250×2500 1500×3000 1500×6000

Типоразмеры нержавеющего труба марки AISI 304

Марки, механические свойства нержавеющей стали

Марки нержавеющей стали

Сегодня на рынке представлены сотни марок нержавеющей стали. Выбор подходящей стали важен, поскольку их свойства могут сильно отличаться друг от друга.

Система AISI (Американский институт железа и стали) для обозначения нержавеющей стали по-прежнему используется в промышленности. В системе нумерации используются трехзначные числа, начинающиеся с 2, 3 или 4.

200 серии

Эта серия используется для аустенитных марок, содержащих марганец. Эти хромомарганцевые стали имеют низкое содержание никеля (менее 5 процентов).

200 серии находят применение в:

Стиральные машины
Столовые приборы
Оборудование для еды и напитков
Автоматизированная индустрия
Внутреннее оборудование и др.

300 серии

Эта серия используется для обозначения аустенитных нержавеющих сталей с углеродом, никелем и молибденом в качестве легирующих элементов. Добавление молибдена улучшает коррозионную стойкость в кислой среде, а никель улучшает пластичность.

AISI 304 и 316 — самые распространенные марки в этой серии. AISI 304 также широко известна как сталь 18/8, поскольку она содержит 18% хрома и 8% никеля.

Области применения нержавеющей стали серии 300 включают:

Пищевая промышленность и производство напитков
Автоматизированная индустрия
Конструкция для критических сред
Медицинские инструменты
Ювелирные изделия и др.

400 серии

Ферритные и мартенситные сплавы образуют эту серию нержавеющей стали. Эти марки доступны для термической обработки. Обеспечивает хорошее сочетание прочности и высокой износостойкости. Однако коррозионная стойкость ниже, чем у серии 300.

Для серии 400 включают:

Сельскохозяйственная техника
Валы двигателя
Детали газовых турбин и др.

Классы SAE

В системе нумерации SAE для обозначения нержавеющей стали используется 1-буквенный + 5-значный цифровой код UNS. Обычная марка AISI 304 имеет обозначение SAE S30400. Хотя у большинства марок есть обозначения, недавно разработанные эксклюзивные марки могут быть названы их владельцами и не иметь кода SAE.

Механические свойства нержавеющей стали

Если вы не уверены, что означают указанные свойства, вы можете проверить наш обзор свойств материала, чтобы увидеть более подробное описание каждого из них.

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может демонстрировать высокую прочность и низкое удлинение или низкую прочность и высокое удлинение. По пределу текучести они очень хорошо сравниваются с углеродистыми сталями.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Он демонстрирует лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500 ° C). Она также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Предел прочности

Что касается прочности на разрыв , нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистую сталь.

Самый высокий предел прочности наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза больше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. Дуплексная сталь, в частности, имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Пластичность

Более высокая скорость наклепа

Это означает, что один и тот же сорт можно использовать в нескольких приложениях, варьируя его прочность. Например, та же марка может быть использована в качестве пружины или гибкой проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

В отраслях промышленности, где стандарты гигиены высоки или электроприбор может подвергаться воздействию агрессивных или влажных сред, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Химические свойства нержавеющей стали

Химические свойства делают этот материал особенным и придают ему неповторимость.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали позволяет использовать ее в различных отраслях промышленности. Высокая стойкость к окислению является результатом наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых марках процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы можно защитить с помощью покрытий и антикоррозионных красок, но как только они истираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия из оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологически инертный

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Он устойчив к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок. Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, тогда как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Аналогичная инертность наблюдается с основными соединениями и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности для хранения, транспортировки и других процессов.

Нержавеющая сталь также легко противостоит влаге, соли, сере, двуокиси углерода и хлоридам. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Другие свойства

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных приложений.

Возможность вторичной переработки

Сталь на металлолом сдать в Симферополе. Переработка нержавеющей стали для изготовления новых продуктов возможна. Это снижает нагрузку на окружающую среду для наших сталелитейных нужд, требуя меньше сырья, а также уменьшая образование отходов.

Его небиоразлагаемая природа также не позволяет ему загрязнять ресурсы, поскольку он не разрушается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко работать с металлом

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке и обработке, что позволяет дизайнеру создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали , услуги обработки с ЧПУ , гибка и т.д. доступны без специального оборудования.

Возможность очистки

Изделия из нержавеющей стали легко чистить нетоксичными бытовыми продуктами, такими как моющие средства, мыло или чистящие жидкости. Это сохраняет их внешний вид на долгое время, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге сокращает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетическая привлекательность

Изделия из нержавеющей стали имеют высокий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки — от яркого до матового. Он может быть нанесен щеткой, выгравирован, тиснен и тонирован для создания эффекта.

Легирующие элементы

Когда дело доходит до нержавеющей стали, на выбор доступно большое количество марок. В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, чтобы выбрать наиболее подходящий экономичный вариант.

Хром

Хром — определяющий легирующий элемент нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющей». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо не менее 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование микроструктуры феррита в сплаве.

Никель

Никель добавлен для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, вызывая образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля позволяет получить полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля улучшает обрабатываемость и устойчивость к коррозии.

Медь

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и наклепа.

При его добавлении получаются изделия из нержавеющей стали, которые подходят для работы в холодных условиях, при использовании шурупов и гвоздей.

Кремний

Азот

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть сбалансирован стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также увеличивает жаропрочность при добавлении к мартенситной нержавеющей стали. Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и, следовательно, может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Вывод

Нержавеющая сталь, помимо обычных свойств стали, обладает стойкостью к коррозии и нагреву. Не подвержена коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

От марки зависит устойчивость к коррозии. Однако ненормальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут навредить.

Предел текучести нержавеющей стали

Стойкость к коррозии является наиболее существенным свойством нержавеющей стали, которое обусловлено образованием на ее поверхности тонкого слоя оксидов, образующегося при воздействии содержащегося в воздухе кислорода или другого окисляющего агента и отличающегося непроницаемостью, прочностью, эластичностью, прозрачностью, инертностью, высокими адгезионными свойствами. Указанный слой в основном содержит хром, но присутствие в нем никеля, молибдена, азота, меди и других компонентов улучшает его свойства.
Нержавеющая сталь отличается высокой механической прочностью, ударопрочностью, теплостойкостью, хорошей свариваемостью, немагнитными свойствами.

Стержневая арматура из нержавеющей стали обычно используется в железобетоне, прочность которого превышает прочность железобетона с обычной стальной арматурой. Для изготовления стержневой арматуры используется нержавеющая сталь различных составов.
В 1995 г. в странах ЕС взамен национальных стандартов введен в действие европейский стандарт EN 10088 «Нержавеющая сталь», в котором представлены составы нержавеющей стали, предназначенной для изготовления ребристых арматурных стержней. Данные об этих составах приведены в табл.1.

Прочностные свойства нержавеющей стали, используемой для производства ребристых арматурных стержней, также регламентированы стандартом EN 10088 и представлены в табл. 2.

Стержневая арматура диаметром от 3 до 16 мм изготовляется из нержавеющей стали методом холодного проката или холодной вытяжки. Основные характеристики стержней, установленные стандартом EN 10088, приведены в табл. 3.

Таблица 1

Обозначение состава нержавеющей стали по стандарту EN 10088-3	Структура нержавеющей стали	Максимальное содержание в стали углерода, %	Содержание в стали хрома, %	Содержание в стали никеля, %	Содержание в стали молибдена, %	Наличие других элементов
1.4003	ферритная	0,03	10,5-12,5	0,3-1,0	—	—
1.4301 1.4306 1,4311 1.4401 1,4404 1,4571 1.4429	аустенитная	0,07 0,03 0,03 0,07 0,03 0,08 0,03	17,0-19,5 18,0-20,0 17,0-19,5 16,5-18,5 16,5-18, 5 16,5-18,5 16,5-18,5	8,0-10,5 10,0-12,0 8,5-11,5 10,0-13,0 10,0-13,0 10,5-13,5 11,0-14,0	— — — 2,0-2,5 2,0-2,5 2,0-2,5 2,5-3,0	— — азот — — титан азот
1.4462 1.4501	аустенитно-ферритная	0,03 0,03	21,0-23,0 24,0-26,0	4,5-6,5 6,0-8,0	2,5-3,5 3,0-4,0	азот азот+ медь+ +вольфрам
1.4529	аустенитная	0,02	19,0-21,0	24,0-26,0	6,0-7,0	азот+медь

Таблица 2

Обозначение нержавеющей стали по стандарту EN 10088	Предел текучести стали, Н/мм2 (при деформации 0,2 %)	Предел прочности стали при растяжении, МПа	Относительное удлинение стали, %
1.4003	260	450-600	20
1.4301 1.4306 1.4311 1.4401 1.4404 1.4571	180-200	460-700	40-45
1.4529	300	650-850	40
1.4462	450	650-880	25
1.4501	530	730-930	25

Таблица 3

Обозначение нержавеющей стали по стандарту EN 10088	Структура нержавеющей стали	Предел текучести арматурных стержней, Н/м2 (при деформации 0,2 %)	Предел прочности стержней при растяжении, МПа	Относительное удлинение стержней, %
1.4003	Ферритная	Не менее 500	Не менее 550	Не менее 10
1.4301 1.4306 1.4311 1.4401 1.4404 1.4571 1.4429	Аустенитная	525-800	600-930	Не менее 35-15
1.4529	Аустенитная	650-700	850-950	28-25
1.4462 1.4501	Аустенитно-ферритная 550-950	550-950 550	700-1060 750	15 25

Нержавеющая аустенитная сталь по сравнению с обычной сталью характеризуется повышенным значением коэффициента термического расширения и пониженной теплопроводностью. Модуль упругости стали обоих типов достигает приблизительно одинаковых значений. Нержавеющая сталь является немагнитной или слабомагнитной, что определяется количеством содержащегося в ней никеля. Относительно высокое содержание никеля обусловливает стабильность аустенитной структуры стали в процессе холодного формования, в то время как при пониженном содержании никеля эта структура частично переходит в мартенситную структуру, в результате чего сталь приобретает с лабомагнитные свойства.

Коррозионная стойкость нержавеющей стали определяется ее химическим составом. Чем больше содержание в стали легирующих элементов, тем выше ее коррозионная стойкость, а также стоимость. Нержавеющая сталь должна содержать не менее 11 % хрома, что придает ей стойкость к воздействию слабо агрессивных водных сред. Считается, что такая сталь характеризуется низкой коррозионной стойкостью. Как правило, нержавеющая сталь содержит не менее 17 % хрома. В числе других легирующих элементов в составе нержавеющей стали ни-кель, молибден, азот, медь, титан, олово и нио бий. Коррозионная стойкость нержавеющей стали зависит не только от ее химического состава, но также от метода ее обработки и в значительной степени от состояния (чистоты) ее поверх-ности.

В странах ЕС для изготовления стержневой арматуры находит применение нержавеющая сталь примерно 10 различных составов. Так как содержание легирующих элементов определяет стоимость нержавеющей стали, то в каждом конкретном случае применения следует установить ее наиболее эффективную стоимость. Необходимо также учитывать коррозионное воздействие на железобетонные конструкции, предполагаемое в период срока их службы, особенно в течение последних 20-30 лет этого сро-ка. Однако принятие решений затрудняется, если срок службы проектируемых сооружений составляет 80-120 лет.

При правильном выборе марки нержавеющей стали для предполагаемых условий коррозионного воздействия слой оксидов на ее поверхности может защищать сталь в течение очень длительного периода. Однако арматурные стержни подвержены в бетоне питтинговой коррозии, тенденция развития которой приблизительно определяется с применением так называемого PREN-индекса (Pitting Resistance Equivalent Number — числовой эквивалент стойкости к питтинговой коррозии). Этот показатель определяется следующими равенством: PREN-индекс=% хрома+3,3х% молибдена+16х% азота. Чем выше значение PREN-индекса, тем выше стойкость арматуры из нержавеющей стали к питтинговой коррозии. При значении индекса 27 и более сталь отличается очень высокой стойкостью к интенсивному воздействию хлоридов.

Стоимость нержавеющей стали превышает стоимость обычной стали. Однако повышенная стоимость нержавеющей стали компенсируется меньшими эксплуатационными затратами при ее использовании, увеличением межремонтных сроков, отсутствием необходимости замены строительных элементов, изготовленных из этой стали. Стоимость жизненного цикла обычной стальной арматуры и стальной арматуры с защитным эпоксидным покрытием заметно выше, чем араматуры из нержавеющей стали. В за-висмости от сложности железобетонных конструкций замена всей обычной стальной арматуры на арматуру из нержавеющей стали увеличивает стоимость всего сооружения на 5-16 %, причем для более сложных конструкций этот показатель равен 5 %.

В настоящее время арматура из нержавеющей стали находит применение в различных железобетонных конструкциях, в том числе в конструкциях дорожных мостов; при строительстве автомобильных стоянок; при возведении зданий и других сооружений в условиях жаркого влажного климата и насыщенной солями атмосферы; в конструкциях фундаментов, перекрытий и стен, которые должны обладать немагнитными свойствами (при установке в зданиях специальной аппаратуры) ; в трансформируемых фундаментах и платформах для калибровки аэрокосмического оборудования; при строительстве портовых сооружений; в водоочистных сооружениях и др. Еще одним аспектом применения нержавеющей стали является использование отходов, в значительных количествах образующихся в процессе ее производства и содержащих легирующие элементы, чем и обусловлен спрос на такие отходы.

Характеристики стали марки AISI 304/SS 304

Спецификация ASTM A182 распространяется на катаные и кованые фланцы для труб, кованые фитинги, легированные и нержавеющие клапаны и детали, которые предназначены для эксплуатации в высокотемпературном режиме.

Стандарт ASTM A213 включает бесшовные трубы для пароперегревателей и котлов, а также аустенитные и ферритные стальные трубы теплообменников.

Спецификация ASTM A240 определяет характеристики листов, пластин и полос, изготовленных из никель-хромовых, хромо-марганцевых и марганец-никелевых нержавеющих сталей. Это металлопрокат, служащий для общего применения и производства сосудов для различных систем, работающих под давлением.

Стандарт ASTM A312 распространяется на разные виды труб из аустенитной нержавеющей стали (сварные, бесшовные, изготовленные при помощи технологии интенсивной холодной обработки).

США (ASTM A167) – листовой прокат;
США (ASTM A182) – кованые и катаные фланцы;
США (ASTM A240) – плоский прокат;
США (ASTM A271) – бесшовные перегонные трубы;
США (ASTM A851) – сварные конденсаторные трубы.

На сегодняшний день марка AISI 304 является самой востребованной среди остальных классов нержавеющих сталей. Она повсеместно используется для изготовления различных труб, профилей и листового проката.

Повышенный спрос объясняется универсальностью материала и его отличными свойствами:

устойчивостью к коррозионному разрушению в агрессивных средах;
высокой сопротивляемостью процессу окисления;
стойкостью при воздействии водопроводной, пресной, соленой воды;
возможностью эксплуатации в низком температурном режиме;
химической устойчивостью при контакте с высококонцентрированными растворами кислоты (азотной, муравьиной, уксусной и др.).

Легирование нержавеющей стали AISI 304 осуществляется с использованием хрома, меди, марганца и никеля. Благодаря данным элементам металл приобретает аустенитную структуру, а также может похвастаться повышенной стойкостью к коррозионным процессам и отличными показателями прочности. Краткое обозначение марки AISI 304 выглядит как 18 Cr-8 Ni.

Основные механические характеристики:

предел прочности (временное сопротивление разрыву) – 515 Мпа/мин;
предел текучести – 205 Н/мм2 (при остаточной деформации 0,2%);
твердость по шкале Бриннеля – 170 НВ тип.;
относительное удлинение – 40%;
усталостная прочность – 240 N/mm2 тип.

Плотность стали AISI 304 (главное физическое свойство) составляет 7,74 г/см3.

Ближайшими аналогами AISI 304 являются следующие марки: 08Х18Н10 (Россия), 1.4301 (Европа), X5CrNI18-10 (Германия) и SUS 304 (Япония). Характеристики вышеназванных сталей определяются по нормативам ГОСТ, EN, DIN и JIS соответственно.

Химический состав в % стали AISI 304

Механические свойства материала AISI 304

Характеристики при повышенных температурах

Сопротивление коррозии в кислотных средах

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 304

Сфера применения AISI 304

Нержавеющая сталь AISI 304 без проблем переносит высокотемпературный режим эксплуатации, имеет хорошие прочностные характеристики и отличается повышенной стойкостью к окислению, чем объясняется широкий спектр ее применения.

Материал востребован в следующих отраслях:

текстильной, бумажной;
фармакологической, химической;
молочной, пищевой, пивоваренной;
медицинской (производство игл, хирургических инструментов);
судостроительной (выпуск оборудования, крепежей для атомных судов);
горнодобывающей, нефтяной (фильтрационные сетки для скважин);
металлопрокатной (изготовление листов, труб, шестигранников и пр.).

Превосходные параметры стали AISI 304 позволяют производить из нее оборудование и конструкции для эксплуатации в условиях агрессивного химического воздействия. Готовые изделия демонстрируют высокую прочность и имеют длительный срок службы. Еще одним важным плюсом материала является гигиеничность и эстетичный вид, поэтому из нее изготавливаются:

столовые приборы;
кухонная мебель;
криогенные сосуды;
арматура для сантехнического оборудования;
емкости, предназначенные для работы под давлением;
катушки охлаждения и холодильное оборудование;
контейнеры, резервуары для сухих и жидких веществ и т.д.

Сваривание стали AISI 304

Нержавейка AISI 304 отлично поддается свариванию по любой методике. После соединения узла или конструкции не требуется последующая тепловая обработка. Она необходима только в случае наличия риска межкристаллитной коррозии и проводится при температуре +1050-1150°С, после чего шов тщательно очищается от окалины и пассируется специальной пастой.

Технологии обработки

Отжиг осуществляется при температуре +1010°C-1120°C, а охлаждаться сталь может водяным или воздушным методом. Для достижения оптимального уровня коррозионной стойкости металла необходима температура +1070°C и последующее моментальное охлаждение. После отжига наступает этап травления и пассивирования. Данные технологические процессы проводятся при температуре до +400°C и с применением раствора HNO3 (20-25%) при +20°C соответственно.

Для очистки поверхности используются:

кислотный раствор азотный + плавиковый или фтористоводородный в пропорции 10% + 2% (температура – комнатная или +60°C);
кислотный раствор серный + азотный в пропорции 10% + 0,5% (температура – +60°C).

Сталь AISI 304 подвергается начальной горячей обработке при +1150-1260°C, а затем конечной при +900-950°C. Важным нюансом является необходимость последующего отжига. Холодная обработка дает хороший результат благодаря прочности и упругости материала. Для получения готового продукта подходят методы изгиба, волочения, растяжения, ротационной и глубокой вытяжки. Формовка может проводиться при помощи станков и инструментов для углеродистой стали. Необходимо только увеличить силу на 50-100%.