Сталь AISI 904L, аналоги, химический состав, применение

Сплав AISI 904L относится к нержавеющим хромоникелевым сталям ферритного класса. Легированные сплавы этого типа обозначаются буквами и цифрами. Первая цифра указывает на класс стали, две последующие — определяют порядковый № стали в группе. Буква L в маркировке означает, что сплав легирован свинцом и содержит больше 0,0З% углерода.

Характеристики

Коррозионностойкая сталь АISI 904L и изделия из нее характеризуются прочностью, твердостью, устойчивостью к воздействию внешних факторов. Сталь AISI 904L используется для изготовления деталей оборудования и сборки металлоконструкций, которые эксплуатируются при температуре до +80C при воздействии химически активных сред.   За счет введения в состав сплава легирующих примесей материал обладает высокими антикоррозионными свойствами, которые значительно выше, чем у хромоникелевых сплавов, легированных молибденом. Металлопрокат в состоянии поставки отличается устойчивостью к межкристаллической коррозией.   Изделия из этого сплава могут использоваться при воздействии сред, вызывающих оспенную коррозию и приводящих к коррозионному растрескиванию. Это морская вода с t до +70C, хлорсодержащие среды, растворы серной и фосфорной кислот.   Сталь показывает высокую стойкость в серной кислоте:

  • при +20C — в любой концентрации;
  • при +50C — в 6З% растворе.

  Изделия из нержавеющего сплава свариваются без ограничений. После сварки термообработка соединительного шва не требуется, достаточно очистить его от окалины и подвергнуть пассивации. Способ пассивирования позволяет создать на поверхности металла оксидную пленку, защищающую от коррозии. Пассивация выполняется 22-2З% раствором НNОЗ при +20C.   Для очистки поверхности металла используются растворы азотной и плавиковой кислоты при комнатной t или при +60C. Пропорции: 12% НNOЗ + 2% НF или 12% Н2SО4 + 0,5% НNOЗ.   Хромоникелевая сталь хорошо поддается механообработке, включая токарную и фрезерную обработку, свободную ковку и горячее штампование, холодное деформирование и холодную высадку. Хромоникелевый сплав пластичен и хорошо поддается обработке растяжением, гибке, глубокой или ротационной вытяжке.   Дополнительная обработка Для получения изделий с заданными характеристиками металл подвергают дополнительной обработке — закалке с отпуском. Закалка выполняется при температуре от +1100C до +1150C с последующим воздушным или водяным охлаждением. Если исключить термообработку в диапазоне температур от +600C до +900C, то можно избежать образования хрупкой интерметаллической фазы.  

Химический состав и свойства

Характеристики и свойства стали определяются ее составом, содержанием и соотношением примесей, основных и легирующих компонентов.   Таблица 1. Химический состав.  

Содержание вещества в %
С Si Мn Ni S Р Сr Мо Тi Cu
З6,8-46,5 0,06 0,8 0,8 26-29 0,02 0,0З5 22-25 2,5-З 0,5-0,9 2,5-З,5

  Высокое содержание никеля и хрома в составе сплава обеспечивает коррозионную стойкость стали. Введение в состав металла меди увеличивает кислотостойкость металлопроката. Легирование стали титаном и молибденом повышает ее твердость и прочность.   Таблица 2. Технические характеристики.  

Удельный вес при t +20C 80З0 кг/мЗ
Плотность металла 80З0 кг/мЗ
Удельное электросопротивление 8З0 µΏ.мм
Теплопроводность 1З Bт/м.C
Удельн.теплоемкость при +20C 500
Магнитные свойства отсутствуют
Коэффициент теплового расширения от +20C до +100C 15,З-6 м/м
от +20C до +200C 16,З-6 м/м
от +20C до +З00C 16,5-6 м/м
от +20C до +400C 16,9-6 м/м
от +20C до +500C 17,З-6 м/м

  Таблица З. Физико-механические свойства.  

Режим термообработки Макс.предел прочности RmН/мм2 Макс.предел текучести Rр0, 2Н/мм2 Коэффиц. отност. удлинения A5% Ударн.вязкость, КСV, Дж Твердость по Бриннелю, НB
Закалка с отпуском от 6З0 до 850  ≥З00  ≥40  ≥1З0  ≥255

   

+100C +150C +200C +250C +З00C +З50C +400C +450C +500C +550C
Rр0,2 20З 195 17З 16З 145 1З5 125 115 110 105
Rр1,0 2З4 220 20З 190 175 165 155 14З 140 1З5

 

Аналоги

Химический состав сплава соответствует госстандартам, разработанным Американским институтом сталей и сплавов. Точные и ближайшие аналоги хромоникелевой стали AISI 904L указаны в таблице 4.   Таблица 4. Ближайшие аналоги сплава АISI 904L.  

Геpмания Х1NiСrМoСuN25-20-6
Европа (ЕN) 1.456З
Япoния (JIS) SCS2З
Франция (АFNОR NF) Z1NCDU31-27-0З
Poccия (ГOCT) 06XH28МДT

 

Область применения

Сталь, легированная хромом, никелем и молибденом, широко используется в самых разных отраслях промышленности:

  • изготовлении сварных аппаратов, емкостей и резервуаров для слива, хранения и работы с химически агрессивными средами;
  • производстве оборудования и емкостей для нефтегазовой, химической и пищевой промышленности;
  • производстве оборудования для медицинской и фармацевтической промышленности;
  • строительстве и производстве металлоконструкций со сварными соединениями;
  • судостроение и авиастроение.

  В металлургии хромоникелевый сплав применяется для создания плакирующего слоя при производстве 2-ухслойного листового горячекатаного проката.     В ГК МеталлЭнергоХолдинг можно купить из наличия или под заказ листовой, трубный, сортовой, фасонный прокат, соединительные элементы из стали AISI 904L. Принимаем заявки на кованые или катаные фланцы, лист, плиту, полосу, электросварные трубы, круги, шестигранники, квадраты, профили, фитинги. Чтобы сделать заказ или узнать подробнее об условиях оплаты и доставки, обратитесь к нашему менеджеру.

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

600

515

590

485

310

205

310

170

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

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

120

80

50

30

10

Максимум, рекомендованных температур обслуживания (температура образования окалины)

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

Температура, °C

-78

-161

-196

1100/950

1450/1200

1600/1350

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

2

2

2

2

2

2

Азотная кислота

2

1

2

Фосфорная кислота

2

1

2

Муравьиная кислота

1

2

2

1

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)

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:

Для аустенитной нержавеющей стали минимальный рекомендуемый радиус гибки составляет r = 2·s.

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.

С учетом сварного шва

Защитная среда

Толщина

Покрытие

Пруток

Проволока

TIG

<1,5m

>0.5mm

PLASMA

<1.5m

>0.5mm

ER 310

MIG

>0.8mm

S.A.W.

>2mm

Electrode

Repairs

Laser

<5mm

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.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий