Нержавеющая сталь AISI 304 (UNS S30400, SS 304)
Нержавеющая сталь AISI 304 (UNS S30400) — наиболее широко используемая нержавеющая сталь, содержащая 18–20 % Cr и 8–10,5 % Ni, известная также как нержавеющая сталь 18-8. SS 304 немагнитен в условиях отжига, но после холодной обработки (например, штамповки, растяжения, изгиба, прокатки) часть аустенитной структуры может превратиться в мартенсит и, следовательно, стать слабомагнитным. Тип 304 обладает хорошей устойчивостью к атмосферной коррозии и окислению. Высокое содержание никель-хромового сплава придает ему превосходную коррозионную стойкость и широко используется в пищевой промышленности в качестве стандартной пищевой нержавеющей стали.
Существует несколько вариантов нержавеющей стали марки 304, например версия со сверхнизким содержанием углерода типа 304L, азотсодержащая версия 304N, 304H с улучшенными показателями ползучести и тип 302 с более высоким содержанием углерода. Вторая наиболее широко используемая нержавеющая сталь марки 316 по сравнению с AISI 304 имеет пониженное содержание хрома, повышенное содержание никеля и добавление 2-3% молибдена. Добавление молибдена может повысить устойчивость к точечной и щелевой коррозии, вызываемой хлоридом. Поэтому нержавеющая сталь 316 широко используется в морской отрасли.
Свойства нержавеющей стали SS 304
В следующих таблицах приведены свойства и характеристики нержавеющей стали SS 304 (технические данные), включая химический состав, физические и механические свойства, термообработку, коррозионную стойкость, обрабатываемость и механическую обработку, сварку и т. д.
Химический состав
Химический состав нержавеющей стали AISI 304 указан в следующей таблице.
Состав нержавеющей стали типа 304, %
Стандарт ASTM АИСИ (УНС) С, ≤ Си, ≤ Мн, ≤ П, ≤ С, ≤ Кр Ни Н, ≤
ASTM A240/A240M 304 (УНС С30400) 0,07 0,75 2.00 0,045 0,03 17,5-19,5 8,0-10,5 0,1
ASTM A276/A276M 0,08 1.00 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-11,0 –
ASTM 666;
SAE J405 0,08 0,75 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 0,1
ASTM A313/A313M 0,08 1.00 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 0,1
ASTM A479/A479M 0,08 1.00 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 –
ASTM A314;
ASTM A580/A580M 0,08 1.00 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-10,5 0,1
ASTM A473 0,08 1.00 2.00 0,045 0,03 18,0-20,0 8,0-11,0 0,1
ASTM A959 0,07 1.00 2.00 0,045 0,03 17,5-19,5 8,0-11,0 –
Примечания:
ASTM A240/A240M: Пластины, листы и полосы из хромовой и хромоникелевой нержавеющей стали для сосудов под давлением и общего применения.
ASTM A276/A276M: стержни и профили из нержавеющей стали.
ASTM A313/A313M: Пружинная проволока из нержавеющей стали.
ASTM A314: Заготовки и стержни из нержавеющей стали для ковки.
ASTM A473: Поковки из нержавеющей стали.
ASTM A479/A479M: Прутки и профили из нержавеющей стали для использования в котлах и других сосудах под давлением
ASTM A580/A580M: проволока из нержавеющей стали
ASTM 666: Отожженные или холоднообработанные листы, полосы, пластины и плоские прутки из аустенитной нержавеющей стали.
ASTM A959: Стандартное руководство по определению гармонизированных стандартных составов для деформируемых нержавеющих сталей
SAE J405: Химический состав деформируемых нержавеющих сталей SAE
Физические свойства
Физические свойства нержавеющей стали SS 304 перечислены в таблице ниже, такие как плотность, температура плавления, удельная теплоемкость, электрическое сопротивление, модуль упругости (модуль упругости), теплопроводность и коэффициент теплового расширения (КТР).
Примечания:
10 -6 ·K -1 = 10 -6 /K
1 Ом·мм²/м = 1 мкОм·м
1 г/см3 = 1 кг/дм3 = 1000 кг/м3
1 ГПа = 1 кН/мм2
1 МПа = 1 Н/мм2
Физические свойства нержавеющей стали типа 304
Плотность, г/см3 (фунт/дюйм3) 7,93 (0,286)
Температура плавления, °C (°F) 1400-1450 (2550-2650)
Удельная теплоемкость, Дж/кг·К (БТЕ/фунт·°F) 500 (0,12) при 20 °C (68 °F)
Удельное электрическое сопротивление, мкОм·м 0,72 при 20 °C (68 °F)
Проводимость, %, IACS 2,5
Магнитная проницаемость 1,02 (приблизительно)
Модуль упругости (Модуль упругости), ГПа (10 6 psi) 193 (28)
Температуропроводность, мм2/с (дюйм2/с) 3,84 (0,006)
Теплопроводность, Вт/м·К (БТЕ/фут·ч·°F) 16,2 (9,4) при 100 °C (212 °F)
21,5 (12,4) при 500 °C (932 °F)
Коэффициент теплового расширения (КТР), 10 -6 /K (мкдюйм/дюйм·°F) 17,2 (9,6) при 0–100 °C (32–212 °F)
17,8 (9,9) при 0–315 °C (32–600 °F)
18,4 (10,2) при 0–538 °C (32–1000 °F)
Механические свойства нержавеющей стали AISI 304
Механические свойства нержавеющей стали AISI 304 приведены в таблице ниже, включая предел прочности, предел текучести, удлинение, уменьшение площади, твердость по Бринеллю и Роквеллу и т. д.
Данные взяты из профессиональных, авторитетных и заслуживающих доверия стандартов ASTM.
ASTM A276 Механические свойства нержавеющей стали типа 304
ASTM АИСИ (УНС) Предел прочности, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 2 дюйма (50 мм), %, ≥ Уменьшение площади, %, ≥ Условия
ASTM A276/A276M 304 (УНС С30400),
304LN (UNS S30453) 515 (75) 205 (30) 40 50 Отожженный, горячая обработка
620 (90) 310 (45) 30 40 Отожженный, холодно обработанный, диаметр ≤ 1/2 дюйма (12,7 мм)
515 (75) 205 (30) 30 40 Отожженный, холодный, диаметр > 1/2 дюйма (12,7 мм)
Механические свойства стали ASTM A240, тип 304
ASTM АИСИ (УНС) Предел прочности, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 2 дюйма (50 мм), %, ≥ Твердость по Бринеллю, HB, ≤ Твердость по Роквеллу, HRB, ≤
ASTM A240/A240M 304 (УНС С30400) 515 (75) 205 (30) 40 201 92
ASTM A666, тип 304. Механические свойства
Стандарт ASTM Тип AISI (UNS) Условия Предел прочности при растяжении, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 50 мм (2 дюйма), %, ≥ Твердость по Бринеллю (HB), ≤ Твердость по Роквеллу (HRB), ≤
ASTM A666 304 (УНС С30400) Отожженный 517 (75) 205 (30) 40 201 92
1/2 Твердый (Полужесткий) 1035 (150) 760 (110) 6 (<0,015 дюйма);
7 (≥ 0,015 дюйма)
1/4 (четвертьтвердый) Твердый 862 (125) 517 (75) 10 (≤ 0,03 дюйма);
12 (> 0,03 дюйма)
1/8 Сложный 690 (100) 380 (55) 35
пластина, полоса, лист 1/16 Сложный 550 (80) 310 (45) 40
плоская планка 304 620 (90) 310 (45) 40 (>0,030 дюйма)
ASTM A313, тип 304, требования к прочности на растяжение пружинной проволоки из нержавеющей стали
Диаметр (d), дюймы Диаметр (d), мм Испытание на изгиб, минимальное количество изгибов кси МПа
≤0,009 ≤0,23 – 325-355 22:40-24:50
0,009<d≤0,010 0,23<d≤0,25 – 320-350 2205-2415
0,010<d≤0,011 0,25<d≤0,28 – 318-348 2190-2400
0,011<d≤0,012 0,28<d≤0,30 – 316-346 2180-2385
0,012<d≤0,013 0,30<d≤0,33 – 314-344 2165-2370
0,013<d≤0,014 0,33<d≤0,36 – 312-342 21:50-23:60
0,014<d≤0,015 0,36<d≤0,38 – 310-340 21:35-23:45
0,015<d≤0,016 0,38<d≤0,41 – 308-338 21:25-23:30
0,016<d≤0,017 0,41<d≤0,43 – 306-336 21:10-23:15
0,017<d≤0,018 0,43<d≤0,46 – 304-334 2095-2300
0,018<d≤0,020 0,46<d≤0,51 – 300-330 2070-2275 гг.
0,020<d≤0,022 0,51<d≤0,56 – 296-326 2040-2250
0,022<d≤0,024 0,56<d≤0,61 – 292-322 2015-2220 гг.
0,024<d≤0,026 0,61<d≤0,66 – 291-320 2005-2205 гг.
0,026<d≤0,028 0,66<d≤0,71 8 289-318 1995-2190 гг.
0,028<d≤0,031 0,71<d≤0,79 8 285-315 1965-2170 гг.
0,031<d≤0,034 0,79<d≤0,86 8 282-310 1945-2135 гг.
0,034<d≤0,037 0,86<d≤0,94 8 280-308 1930-2125 гг.
0,037<d≤0,041 0,94<d≤1,04 8 275-304 1895-2095 гг.
0,041<d≤0,045 1,04<d≤1,14 8 272-300 1875-2070 гг.
0,045<d≤0,050 1,14<d≤1,27 8 267-295 1840-2035 гг.
0,050<d≤0,054 1,27<d≤1,37 8 265-293 1825-2020 гг.
0,054<d≤0,058 1,37<d≤1,47 7 261-289 1800-1990 гг.
0,058<d≤0,063 1,47<d≤1,60 7 258-285 1780-1965 гг.
0,063<d≤0,070 1,60<d≤1,78 7 252-281 1735-1935 гг.
0,070<d≤0,075 1,78<d≤1,90 7 250-278 1725-1915 гг.
0,075<d≤0,080 1,90<d≤2,03 7 246-275 1695-1895 гг.
0,080<d≤0,087 2,03<d≤2,21 7 242-271 1670-1870 гг.
0,087<d≤0,095 2,21<d≤2,41 7 238-268 1640-1850 гг.
0,095<d≤0,105 2,41<d≤2,67 5 232-262 1600-1805 гг.
0,105<d≤0,115 2,67<d≤2,92 5 227-257 1565-1770 гг.
0,115<d≤0,125 2,92<d≤3,17 5 222-253 1530-1745 гг.
0,125<d≤0,135 3,17<d≤3,43 3 217-248 1495-1710 гг.
0,135<d≤0,148 3,43<d≤3,76 3 210-241 1450-1660 гг.
0,148<d≤0,162 3,76<d≤4,11 3 205-235 1415-1620 гг.
0,162<d≤0,177 4,11<d≤4,50 3 198-228 1365-1570 гг.
0,177<d≤0,192 4,50<d≤4,88 1 194-225 13:35-15:50
0,192<d≤0,207 4,88<d≤5,26 1 188-220 1295-1515 гг.
0,207<d≤0,225 5,26<d≤5,72 1 182-214 1255-1475 гг.
0,225<d≤0,250 5,72<d≤6,35 1 175-205 1205-1415
0,250<d≤0,278 6,35<d≤7,06 1 168-198 1160-1365
0,278<d≤0,306 7,06<d≤7,77 1 161-192 11:10-13:25
0,306<d≤0,331 7,77<d≤8,41 1 155186 1070-1280
0,331<d≤0,362 8,41<d≤9,19 1 150-180 10:35-12:40
0,362<d≤0,394 9,19<d≤10,00 1 145-175 10:00-12:05
0,394<d≤0,438 10.00<д<11.12 1 140-170 965-1170
0,438<d≤0,500 11,12<d≤12,70 1 135-165 930-1140
0,500 12.70 – 130-160 895-1105
Если проволока указана в выпрямленном и обрезанном виде, минимальная прочность на разрыв должна составлять 90 % значений, указанных в таблице.
ASTM A473, тип 304, механические свойства
ASTM АИСИ (УНС) Предел прочности, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 2 дюйма (50 мм), %, ≥ Уменьшение площади, %, ≥ Разделы Условия
ASTM A473/A473M 304 (УНС С30400) 515 (75) 205 (30) 40 50 ≤ 5 дюймов (127 мм) Отожженный
485 (70)
5 дюймов (127 мм) Отожженный
ASTM A479, тип 304, механические свойства
ASTM АИСИ (УНС) Предел прочности, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 2 дюйма (50 мм), %, ≥ Уменьшение площади, %, ≥ Условия
ASTM A479/A479M 304, 304Х, 304ЛН 515 (75) 205 (30) 30 40 Отожженный
Механические свойства ASTM A580, тип 304
ASTM АИСИ (УНС) Предел прочности, МПа (ksi), ≥ 0,2% Предел текучести, МПа (ksi), ≥ Удлинение на 2 дюйма (50 мм), %, ≥ Уменьшение площади, %, ≥ Условия
ASTM A580/A580M Нерж. сталь 304 (УНС С30400) 620 (90) 310 (45) 30 40 Отожженный, холодный
515 (75) 205 (30) 35 50 Отожженный
Теплостойкость нержавеющей стали типа 304
Максимальная рабочая температура воздуха
Тип AISI Прерывистое обслуживание Непрерывное обслуживание
304 870 ° С (1600 ° F) 925 ° С (1700 ° F)
Упрочнение
Обычный аустенит, такой как нержавеющая сталь AISI 304, не может быть закален термической обработкой, поскольку он не меняет структуру своей кристаллической решетки при нагревании, поэтому его можно упрочнить только путем холодной обработки. Холодная обработка превратит часть аустенита в мартенсит. С увеличением количества мартенсита в стали увеличивается ее прочность и снижается пластичность.
Коррозионная стойкость
Причина, по которой материал SS 304 не ржавеет, заключается в том, что содержащиеся в нем Cr и Fe окисляются, образуя плотную пассивную пленку, предотвращающую дальнейшую коррозию.
Нержавеющая сталь AISI 304 обладает превосходной коррозионной стойкостью в мягкой атмосфере и пресной воде, и даже поверхность не ржавеет. Но он не устойчив к галогенидной (например, хлоридной, фторидной и т. д.) коррозии, поскольку галогениды могут легко проникнуть через пассивную пленку и привести к потере устойчивости нержавеющей стали.
Сварка нержавеющей стали марки AISI 304
Нержавеющая сталь типа 304 обладает превосходной свариваемостью и не требует предварительного нагрева. Как правило, послесварочная термообработка не требуется, за исключением случаев, когда свариваются большие поперечные сечения, иначе может произойти разрушение сварного шва.
Чтобы предотвратить разрушение сварного шва, обратитесь к разделу термообработки и снятия напряжений или порекомендуйте использовать сверхнизкоуглеродистую нержавеющую сталь, такую как 304L, или стабилизированную нержавеющую сталь 321, 347.