Сталь AISI 304

Выбор при отсутствии маркировки

Многие задаются вопросом, как выбрать качественную продукцию. Если на посуде имеется маркировка, содержащая указание на применяемую сталь, вопросов при покупке возникать не должно. Сложности начинаются в ситуациях, когда какая-либо маркировка на изделии отсутствует, а продавец утверждает, что сталь нержавеющая. Способов узнать, какой перед нами материал, то есть отличить нержавейку, не так много.

Давно известен простейший вариант, как определить нержавейку. Он основан на отсутствии магнитных свойств у коррозионно-стойких сталей многих марок. Для проверки посуды достаточно иметь обычный магнит, с помощью которого и проводится проверка. Если изделие не магнитится, перед нами действительно нержавеющая сталь. Такой способ подходит для многих отечественных изделий и ряда импортных.

Часть нержавеющих сталей обладают магнитными свойствами, поэтому использовать такой метод проверки будет бесполезно. К сожалению, при покупке иного способа проверить материал не существует. Однако в домашних условиях можно подвергнуть посуду действию двухпроцентного уксусного раствора. Если реакция отсутствует — это нержавейка. Если цвет металла изменился — есть серьезный повод задуматься о безопасности применения такого изделия.

Основное применение и особые свойства

AISI 304, технические характеристики которой были представлены выше, используется при изготовлении систем вентиляции и дымоудаления, а также дымоходов. Отлично материал проявил себя при изготовлении оборудования для хранения, производства и транспортировки вина, пива, молока и других напитков, а также химических реактивов. Сталь используется при производстве оборудования для пищевых и химических предприятий, а также учреждений общественного питания.

С помощью неё изготавливают столовые и кухонные принадлежности, а также трубы разного назначения. Ложится сталь ещё и в основу элементов архитектуры. Лист AISI 304 – это материал, который представляет собой основной сорт из семейства нержавеющих сталей. Среди ингредиентов содержится Cr, которого в составе должно быть минимум 18%. Что касается Ni, то его объем по массе составляет 10%. Такое содержание первого из упомянутых ингредиентов обуславливает формирование на поверхности оксидного слоя, это и придает материалу устойчивость к воздействию разных химических веществ. Такое соотношение элементов в составе позволяет проявлять антиферромагнетические свойства.

Отличие AISI 304 от AISI 430

ОТЛИЧИЕAISI 304 отAISI 430 Большая часть современных отечественных производителей использует для производства оборудования пищевую нержавеющую сталь европейского производства. В настоящее время самыми потребляемыми марками стали в России являются AISI 430 (улучшенный аналог стали 12Х17), AISI 439 (аналог 08Х17Т), AISI 304 (аналог 08Х18Н10) и AISI Х18Н10Т). В чем их отличие? Какова область их применения?.

Выбор потребителя

С недавних пор большинство российских клиентов стал интересовать вопрос целесообразности использования той или иной марки стали при изготовлении профессионального кухонного оборудования. Отчасти данный вопрос был навязан некоторыми производственными компаниями, которые использовали полемику по данному вопросу в качестве методов конкурентной борьбы. Однако стоит отметить и тот факт, что потребитель стал более требователен в вопросах качества приобретаемого продукта, и его право на получение полноценной информации о товаре вполне правомерно.

Попробуем разобраться, что кроется за аббревиатурами AISI 430, AISI 439 и AISI 304, AISI 321.

Раскрываем химический состав

Дело в том, что коррозионная стойкость стали обусловлена ее химическим составом, т. е. наличием в составе различных легирующих элементов, внесенных в сталь при ее выплавке. Хром является основным элементом стали, определяющим ее стойкость к окислению (коррозии). Если рассмотреть состав вышеуказанных марок AISI 430 и AISI 304, количество хрома в которых составляет 16% и 18% соответственно от общего объема материала, то можно с уверенностью сказать, что данные марки по части устойчивости к коррозии не уступают друг другу. Наличие в этих марках комплекса легированных элементов позволяет им не окисляться во влажной среде в течение ста лет (для AISI 430 этот срок составляет 100 лет, для AISI лет). Этого более чем достаточно для обеспечения работоспособности кухонного оборудования, которое изготовлено из этих марок стали.

Основное отличие между названными марками заключается в наличии в AISI 304 никеля в пределах 10% (сталь AISI 430 никеля в своем составе имеет в пределах не более 1%). Внесение в состав стали никеля дает ей лишь одно существенное преимущество – большую технологичность. Никель – более тугоплавкий материал, чем хром, следовательно, он способен оставаться в составе стали при высоком температурном воздействии в процессе сварки. Хром в этом случае выгорает, а никель остается в сварном шве, обеспечивая ему коррозионную стойкость.

Стали марок 304, 321 относятся к классу высоколегированных хромоникелевых нержавеющих сталей, а стали марок 430, 439 – к классу экономнолегированных безникелевых нержавеющих сталей. Сталь марки 321 имеет в своем составе титан, который обеспечивает ей высокие прочностные характеристики и высокую жаропрочность.

Будучи стратегически важным и очень дорогостоящим сырьем, никель значительно удорожает стали AISI 304 и AISI 321. Данные марки стали применяют в первую очередь там, где необходима сварка деталей аргоном и на полученный шов может оказываться окислительное воздействие воды или других химических реагентов. Вторая сфера применения – там, где на поверхности стали возможны частые соприкосновения с кровью, пищевыми эссенциями и активными химическими элементами (являющимися сильными окислителями). Есть также имиджевый фактор: крупные мировые производители, выпускающие продукцию под известными брэндами, применяют данную сталь на внешней и рабочих частях своего оборудования, тем самым делая упор не на цену, а на солидность марки и, как результат, качество оборудования.

Механическая обработка

Текучесть материала обеспечивает простоту мехобработкистали AISI 304. Чтобы сделать ее максимально быстрой и уменьшить трудоемкость работы, необходимо:

  • использовать охлаждающие и смазочные составы, чтобы исключить перегрев режущей кромки;
  • применять стружколомное оборудование, чтобы исключить деформации и вовремя отделить обрезки;
  • сохранять режущий инструмент острым, что исключит уплотнение в местах обработки.

Материал имеет широкие возможность механической обработки. Из него изготавливают штампованные изделия, формуют детали, шлифуют его поверхность, создают отверстия, режут на отдельные элементы, фрезеруют. Stainless steel 304 подвержена глубокой вытяжке на прессе, холодной гибке и формовке. Толщина листа является определяющим фактором при определении допустимого радиуса гиба (R=2t, где t – толщина листа).

АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ ЭТО… Виды и свойства нержавеющей стали

Несмотря на содержание титана, сталь приобретает склонность к межкристаллитной коррозии после кратковрем. Нержавеющая аустенитная сталь промежуточной группы (00Х18Н10, 00Х17Г9АН4, 0Х17Н5Г9БА) при кратковрем. К жаростойким аустенитным сталям относятся 20Х23Н18, 20Х25Н20С2, имеющие окалиностойкость до 1100°C. 50%). Применительно к нержавеющей аустенитной стали закалка является операцией термич.

В углеродистых сталях аустенит — это твёрдый раствор внедрения, в котором атомы углерода входят внутрь элементарной ячейки γ-железа во время конечной термообработки. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения.

Такие элементы, как никель стабилизируют аустенитную фазу. Нержавеющие стали, такие как 08Х18Н10Т или AISI 304, AISI 316 и т. д. относятся к аустенитному классу. Присутствие никеля в количестве 8—10 % приводит к тому, что аустенитная фаза сохраняется и при комнатной температуре. Мартенситно-стареющие нержавеющие стали типа 08Х15Н2ДТ или Ph 17-4 могут содержать некоторое количество остаточного аустенита.

Такие высоколегированные железные сплавы называют аустенитными сталями. Аустенитные хромоникелевые стали были разработаны относительно недавно, в 1910 году немецким инженером Штраусом. Аустенитные хромоникелевые стали имеют более высокую коррозионную стойкость по сравнению с хромистыми сталями и в отличие от хромистых сталей сохраняют её при нагреве. Аустенитные стали c ГЦК решёткой имеют значительно более высокую жаропрочность по сравнению со сталями с ОЦК решёткой.

Примечание: Аустенитный экономнолегированный чугун для изготовления деталей машин, работающих без изменения размеров в агрессивных средах при температурах до -60°: см. Нирезист. Таблица 1. Жаропрочные аустенитные стали : химический состав и применение для сварных конструкций.

Жаропрочность — сопротивление стали разрушению при высокой температуре, зависящее не только от температуры, но и от времени. Механизм разрушения металла при высокотемпературном длительном нагружении имеет диффузионную природу и состоит в развитии дислокационной ползучести. Зто при водит к разупрочнению, развитию локальной пластической деформаuии и охрупчиванию.

Соответственно жаропрочные стали (см. табл. 1) разделяют на гомогенные нетермоупрочняемые и гетерогенные, упрочняемые термообработкой. Поэтому при наличии в стали хрома коррозия практически не развивается. Для обеспечения прочности и стабильности аустенита в ряде сталей часть углерода заменена азотом.

Жаростойкие и жаропрочные аустенитные стали

В отличие от ферритной нержавеющей стали, нержавеющая аустенитная сталь не магнитна, имеет умеренную твердость и прочность, низкий предел текучести и высокие пластич. Нагрев стали выше 900° устраняет это явление, обеспечивая переход хрупкой а-фазы в твердый раствор.

Это позволяет проводить сварку без опасности возникновения межкристаллитной коррозии в сварном соединении и зоне термич. Чем ниже содержание в этой стали углерода (0,03—0,06%), тем она устойчивее против межкристаллитной коррозии. Прочность хромоникелевой стали можно значительно повысить наклепом при холодной прокатке, волочении, штамповке.

Хромоникелевые стали типа 18-8 (00Х18Н10, 0Х18Н10, Х18Н9, 2Х18Н9). Стали с малым содержанием углерода (00Х18Н10 и 0Х18Н10) применяются гл. обр. в качестве электродной проволоки для сварки.

В осн. стали Х18Н9 и 2Х18Н9 применяют в наклеп, состоянии для изготовления высокопрочных деталей самолетов и автомобилей, соединяемых точечной или роликовой электросваркой.

Применяется для деталей оборудования, от к-рых требуется высокая пластичность и немагнитность. По корроз. стойкости близка к 12— 14%-ным хромистым сталям. После закалки превосходит по прочности стали типа 18-8. Удовлетворительно сваривается ручной и автоматич. Сталь 2Х13Г9Н4 применяется для изготовления высокопрочных конструкций, гл. обр. из холоднокатаной профилиров.

Содержание углерода в коррозионностойких сталях ограничено. В легированных сталях аустенит может существовать и при гораздо более низких температурах. Стали Х18Н9 и 2Х18Н9 имеют сильную склонность к межкристаллитной коррозии даже при кратковрем.

Общая информация

Как известно, одним из главных элементов в составе такой стали выступает углерод. Он содержится по массе в количестве до 2%. Это позволяет получать непревзойденную прочность, а также хорошую износостойкость. При этом, на долгое время сохраняется острая режущая кромка, даже если вы эксплуатируете нож каждый день.

Если заглянуть немного в историю, то можно увидеть, что такая сталь применялась до 20 века. Это обусловлено тем, что она была проста в изготовлении, а также подходила для многих предметов в доме. Но со временем нержавеющая сталь вытеснила углеродистую полностью из производства ножей. Этому существует достойное объяснение, потому что нержавеющая сталь имеет несколько главных преимуществ. Но в любом случае всё же нужно посмотреть на основные достоинства и недостатки, чтобы лучше понимать всю концепцию выбора.

Применение стали AISI 304

Сталь – поистине многофункциональный материал, находящий свою нишу на любом предприятии, вне зависимости от его профиля, однако есть ряд сталей, изначально созданных с целью изготовления определенного рода предметов. Назовем ее узкоспециализированной. Одна из таких сталей – AISI 304. Сферы, в которых она применяется, зачастую очень важны для нас с вами – простых обывателей, ведь в их список входят:

  • Пищевая промышленность и ее отрасли. Бо́льшая часть стального инструментария, включая емкости для хранения и транспортировки, скорее всего, будет изготовлена именно из этой стали. Также основные узлы некоторых аппаратов для приготовления пищи также выполняются из этого материала.
  • Особо востребована сталь AISI 304 в изготовлении труб различного диаметра.
  • Кухонное оборудование широкого потребления: посуда и столовые приборы.
  • В предприятиях, относящихся к производству химических веществ, этот сорт стали используется особенно часто.
  • И конечно же, ни одна марка стали не изготавливается без оглядки на строительную отрасль, хоть и применяется она в основном для отдельных механизмов, а не для строительства в общем смысле этого слова.

Аналоги AISI 304

Сталь марки AISI 304 является наиболее часто применяемой из всех коррозионностойких сталей. По физическим механическим свойствам химическому составу наиболее близко она подходит российской марке 08Х18Н10. По стандартам Евросоюза сталь AISI 304 имеет обозначение 1.4301. Отличительной особенностью аустенитной стали AISI 304 является оптимальное содержание никеля и хрома. До сих пор ее иногда называют 18/8, что подчеркивает содержание этих металлов в составе AISI 304 – 18% хрома и 8% никеля.  В зависимости от содержания углерода в стали AISI 304 выделяют два дополнительных подкласса – с пониженным содержанием углерода AISI 304L (аналог  российской 03Х18Н11) и с повышенным содержанием углерода AISI 304H использующаяся в основном при высокотемпературных производствах.

Общее характеристики пищевой нержавейки

Этот материал позволяет удобно и безопасно приготовить еду. Важнейшим свойством является защищённость от коррозии. В продаже доступна нержавейка в виде листов.

Пищевая нержавеющая сталь выдерживает условия, в которых готовится еда, которая сопровождающиеся высокой температурой и влажностью. Чтобы пищевая нержавейка достигла стойкости к этим факторам, выполнялись длительные разработки.

Она выделяется такими свойствами:

  1. Хороший внешний вид.
  2. При производстве выполняются токсикологические и гигиенические правила.
  3. Лёгкость очистки без использования химических средств.
  4. Материал не взаимодействует с окружающей средой.
  5. Имеет высокую стойкость к царапинам и механическим повреждениям.
  6. На ней не образуются трещины.
  7. Успешно противостоит агрессивному химическому воздействию.

Такой материал долговечен. Материал имеет хромированное покрытие, добавки никеля и молибдена, определяющие его свойства. Дополнительно используют титан, марганец, кобальт, ниобий.

Состав и свойства

Эта сталь является аналогом стали российского производства марки 08Х8Н1. Поэтому по своему составу они очень близки. Основного элемента в ней – железа от 66 до 74 процентов. Остальное составляют так называемые легирующие добавки. К ним относятся: хром – около 20%, марганца – 2%, никеля — 8%, углерода – менее 8%. На базе этой стали в зависимости от находящегося в ней количества углерода были разработаны дополнительные две марки металла: с меньшим содержанием углерода – это AISI 304L, с повышенным содержанием — AISI 304 H. Российским аналогом первой марки является сталь 03Х18н11.

Фланец воротниковый из стали 03Х18н11

Наличие именно такого процентного содержания добавок и соответствующая обработка придают этому металлу столь необходимые и полезные свойства.

К полезным свойствам относятся:

  • Продолжительная стойкость к повышенным или низким температурам. Полученный экспериментальным путём интервал допустимых температур составляет от минус 200 °С до плюс 650 °С.
  • Высокая устойчивость к длительному воздействию агрессивных сред (солёной водой, кислотных и щелочных растворов). То есть хорошая антикоррозийная стойкость.
  • Слабая намагниченность. Этого удаётся достичь за счёт создания специальной структуры и способов обработки.
  • Прекрасная экологичность. Она позиционируется на международном рынке как материал категории Inox. Эту категорию она получила благодаря тому, что не впитывает ни какие вещества, в том числе и токсичные.
  • Хорошо подвергается обработке.
  • Высокая прочность при небольшом удельном весе.
  • Большое сопротивление к эффекту оксидации.
  • Почти идеальное предотвращение загрязнения продуктов, хранящихся в ёмкостях из этой стали.
  • Прекрасная эстетичность и простота в очистке после применения посуды.
  • Широкая область применения.

Серьёзных недостатков у этой стали нет. Существуют некоторые проблемы при обработке и эксплуатации в условиях высоких температур. Для всех аустенитных нержавеющих сталей при обработке в диапазоне температур от 425 °С вплоть до 820 °С проявляется эффект осаждения карбидов хрома. Такие стали становятся подвержены межкристаллической коррозии при помещении изделий в сильноагрессивные среды. Поэтому, этот эффект, так называемой «сенсибилизации» может проявляться в местах нагрева, например при сварке, в местах швов.

https://youtube.com/watch?v=Q4uLQw7OO5E

В России сталь марки 08Х18Н10 – аналог AISI 304, в Евросоюзе 1.4301. Следует отметить, что во многих странах существует своя система классификации.

Свойства стали

Суммируя все вышеизложенное, можно с уверенностью утверждать что данная марка стали обладает исключительной устойчивостью к окислениям и ржавлению, что и позволяет ей быть наиболее востребованной для изготовления столовых приборов, бытовой техники, химического оборудования и многого другого. Ведь подобные изделия должны обладать повышенной стойкостью к воздействиям агрессивных сред, чем и выделяется эта сталь. Также прочностные характеристики этого сплава позволяют ему быть востребованным в строительстве для изготовления слабонагруженных деталей, которые будут подвержены воздействию агрессивных сред. Пример подобного использования AISI 304 – трубы водопровода, по которым под давлением пускается порой не самая чистая вода с примесями щелочи и кислот.

Цикл термической обработки[ | ]

Наиболее распространенной в промышленности из мартенситностареющих сталей является сталь марки Н18К9М5Т, для неё хорошо изучен процесс термообработки. Сначала сталь марки Н18К9М5Т отжигают при температуре около 820 °С в течение 15—30 минут для тонких участков и 1 час на каждые 25 мм для толстых участков, чтобы обеспечить формирование полностью аустенитной структуры. Затем следует воздушное охлаждение до комнатной температуры с образованием мягкого железо-никелевого мартенсита. Последующее остаривание (упрочнение осадка) в течение около 3 часов при температуре от 480 до 500 °C даёт тонкую дисперсию интерметаллических фаз Ni3(X, Y) продольного смещения, оставленных мартенситным превращением, где X и Y являются растворёнными веществами, добавленные для таких осадков. Излишняя обработка приводит к снижению стабильности первичных, метастабильных когерентных осадков, что приводит к их растворению и замене полукогерентными фазами Лавеса, такими как Fe2Ni или Fe2Mo. Дальнейшая чрезмерная термообработка приводит к разложению мартенсита и реверсии к аустениту.

В новых составах мартенситностареющих сталей были обнаружены другие интерметаллические стехиометрии и кристаллографические отношения с исходным мартенситом, в том числе ромбоэдрический и массивный комплекс Ni50(X, Y, Z)50 (Ni50M50 в упрощённой нотации).

Коррозия металла

В серной кислоте: при повышении концентрации серной кислоты свыше 55% наблюдается коррозия железа. В 95-98 процентной серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена.

В азотной кислоте: малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты. При повышении концентрации HNO3 до 35 — 40% коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты, близкой к 100%, она становится окислителем. При коррозии железа катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден.

В угольной кислоте: интенсивность протекания электрохимической коррозии зависит от наличия кислорода, водородного показателя pH и присутствия угольной кислоты. Кислородная коррозия стали в присутствии угольной кислоты протекает практически без замедления: поступление кислорода к поверхности металла с течением времени не уменьшается и коррозия под действием его продолжается с неизменной скоростью. Несмотря на то, что коррозия с выделением водорода составляет всего лишь 2,5 — 4 % общей скорости разрушения, большинство случаев коррозии стального оборудования обусловлено ею, так как в присутствии угольной кислоты создаются условия, благоприятствующие протеканию кислородной коррозии.

Описание стали

Описываемая в статье марка нашла свое распространение при изготовлении сварных и сборных металлоконструкций, бытового оборудования и составных частей трубопроводной арматуры. Если упоминать форму листа, то сталь можно классифицировать на горячекатаный и холоднокатаный материал, что определяется технологией производства. Плоский металлопрокат реализуется в виде рулонов и листов. Поверхность полотна в процессе производства может быть обработана определенным способом, в итоге удается получить следующие разновидности поверхности:

  • зеркальную;
  • шлифованную;
  • матовую.

В продаже встречается труба нержавеющая, которая изготавливается электросварным способом. Материал не подвергается коррозии в тех местах, где были образованы механические повреждения или царапины. Емкости из этой стали могут использоваться для перевозки и хранения продуктов химической отрасли, пищевой промышленности. В первом случае речь идет о слабых химических реактивах.

В форме трубы сталь может обладать прямоугольным, круглым или квадратным сечением. По способу производства изделия могут быть бесшовным или электросварными. Поверхности в данных случаях могут быть шлифованными, матовыми или зеркальными. AISI 304 (ГОСТ 08Х18Н10) используется для изготовления бочонков для меха, кваса и пива, а также для производства оборудования, катушек охлаждения, бункеров, молочного оборудования, криогенных сосудов, испарителей, кастрюль.

Сварка

Марка стали AISI 304 обладает высокой плавкостью, поэтому основной вид сварки данного материала – автогенный (плавлением). Такой метод позволяет отказаться от использования присадочного материала.

Электрическая сварка предполагает выполнение рабом с помощью электродов с внутренним наполнением сталью АИСИ 308 или Св-04Х19Н9, а для металла 304L – АИСИ 308L с рутилово-кислотным покрытием (AC/DC). Присадка изготавливается из аналогичного материала.

После сварки швы обычно подвергаются отжигу, обязательно процедура проводится для материала 304L. При невозможности термообработки рекомендуется заменить материал на АИСИ 321.

Свойства 304 316 стали

И тем не менее, несмотря на несущественные, казалось бы, изменения в химическом составе сплава, свойства 316 значительно отличаются от 304 по некоторым показателям.

Благодаря легированию молибденом, сплав 316 приобретает способность противостоять коррозионным поражениям типа щелевым и питтинговым. Особенно при прямом контакте конструкций из данного сплава в таких агрессивных средах, как кислотные пары, соединения хлора, морская вода (холодная). Общеизвестно, что питтинговая (точечная) коррозия, поражающая избирательно в труднодоступных местах, особенно опасна для конструкций. Поэтому для конструкций, которые эксплуатируются в подобных условиях, даже не поднимается вопрос — aisi 304 aisi 316 что лучше, настолько это очевидно. Это же касается конструкций и изделий, эксплуатация которых проходит в условиях соприкосновения с парами многих кислот — муравьиной, фосфорной, уксусной, борной, щавелевой, серной или молочной.

При сравнении стали aisi 304 316 понятно, что сплав AISI 316 имеет существенно высокие эксплуатационные свойства и технологические характеристики, включая прочностные показатели

Причём, что особенно важно при эксплуатации конструкций из 316, эти свойства сохраняются в течение всего времени службы, и не меняются даже при температуре, стремящейся к нулю ˚С

Сталь 316 имеет большую, по сравнению с 304, прочность, а также намного большее сопротивление ползучести при более высоких температурных режимах эксплуатации. Это отличие 316 от 304 обусловлено добавкой молибдена.

За счёт высокого уровня сопротивления коррозийным образованиям, и неподверженности окислению, aisi 316 характеризуется физическими свойствами, которые практически ничем не отличаются от свойств aisi 304 (незначительное увеличение плотности мало влияет на эксплуатационные свойства).

Заключение

Сталь AISI 304 – пользуется необычайной популярностью на сегодняшний день. В основном потому, что она создавалась специально для изготовления тех изделий, которые применяются на весьма важных предприятиях и в повседневной жизни простых обывателей. Ее значение весьма трудно переоценить, и поэтому сама сталь обязана быть качественной и прекрасно себя чувствовать в тех условиях, в которых любой другой сорт стали оказался бы недееспособен. Однако за подобное приходится платить, причем в буквальном смысле. Цены на AISI 304 в основном колеблются в пределах от 50 до 100 рублей за килограмм.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий