1.0Czym jest stal nierdzewna?
Stal nierdzewna to stop żelaza, chromu, niklu i innych pierwiastków. Chrom tworzy samonaprawiającą się warstwę tlenku, odporną na korozję, dzięki czemu stal nierdzewna jest bardzo trwała i charakteryzuje się minimalnym rdzewieniem.
Stal nierdzewna, znana ze swojej odporności na korozję, wytrzymałości i estetycznego wyglądu, jest szeroko stosowana w przemyśle petrochemicznym, urządzeniach procesowych i silnikach turbinowych. Spośród wielu gatunków, najpopularniejsze są gatunki 304 i 316, oba klasyfikowane jako austenityczne stale nierdzewne, często określane jako stal nierdzewna klasy morskiej lub chirurgiczna.
2.0Czym jest stal nierdzewna 304?
Stopień stal nierdzewna 304 to powszechnie stosowany, wysokowydajny stop znany ze swojej doskonałej wytrzymałości na rozciąganie, trwałości oraz odporności na korozję i utlenianie. Posiada temperatura topnienia od 2550°F do 2650°F (od 1399°C do 1454°C), jednak w miarę zbliżania się do tego zakresu zmniejsza się wytrzymałość na rozciąganie.
Stop ten charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie, wynoszącą około 621 MPa (90 ksi) i może pracować w temperaturach do 870°C, co czyni go niezawodnym materiałem do wymagających zastosowań. Kluczowe cechy
- Doskonała odporność na korozję atmosferyczną i wodę
- Dobra odporność chemiczna w wielu środowiskach
- Łatwe do wykonania, spawania i formowania
- Niemagnetyczny w stanie wyżarzonym
- Stabilne właściwości mechaniczne do szerokiego zakresu zastosowań
Stal nierdzewna 304 Ograniczenia
- Wrażliwość na chlorki: podatność na wżery w środowiskach o wysokim stężeniu chlorków (np. w wodzie morskiej)
- Nie nadaje się do zastosowań morskich lub o wysokiej zawartości chlorków: Brak molibdenu ogranicza jego wydajność w agresywnym środowisku chlorkowym
2.1Typowe zastosowania stali nierdzewnej typu 304
Stal nierdzewna typu 304 jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu ze względu na doskonałą odporność na korozję, wytrzymałość i podatność na formowanie. Typowe zastosowania obejmują:
| Obszar zastosowania | Typowe zastosowania |
| Jedzenie i kuchnia | – Sprzęt do przetwarzania żywności – Sprzęt kuchenny i AGD – Garnki i patelnie – Zlewozmywaki domowe i części do zlewozmywaków |
| Przemysłowe i mechaniczne | – Elementy pomp i zaworów – Wymienniki ciepła – Naczynia ciśnieniowe – Rury sprzętowe – Zbiorniki magazynowe – Rurociągi wodne i cieczowe |
| Automobilowy | – Listwy i wykończenia samochodowe – Osłony kół – Kolektory wydechowe |
| Elektryczne i konstrukcyjne | – Obudowy elektryczne odporne na korozję – Obudowy elektryczne wewnętrzne – Elementy złączne i okucia (śruby, śruby, uchwyty, płytki) |
| Architektoniczne i dekoracyjne | – Listwy ozdobne – Osprzęt architektoniczny (panele, rzeźby, kinkiety) – Sprzęt AGD |
2.2Zalety stali nierdzewnej 304
- Odporność na korozję: Dobrze sprawdza się w wielu środowiskach korozyjnych, w tym w łagodnych kwasach i roztworach alkalicznych
- Dobra obrabialność: Łatwo się zgina, obrabia, spawa i poleruje
- Oszczędność: Niższy koszt w porównaniu do stali nierdzewnych 316 i wyżej stopowych
- Wszechstronny: Nadaje się do szerokiej gamy branż, w tym spożywczej, medycznej, budowlanej i przemysłowej
2.3304 Proces produkcyjny
Stal 304 powstaje poprzez stopienie chromu, żelaza, niklu i innych śladowych stopów w piecu w celu uzyskania stopionej mieszanki. Następnie jest ona formowana w kęsy, kęsiska płaskie lub inne formy w celu utwardzenia. Formy mogą być następnie walcowane na gorąco, wyżarzane, poddawane obróbce cieplnej, polerowane i/lub cięte na wymiar.
3.0Czym jest stal nierdzewna 316?
Stal nierdzewna klasy 316 to wysokiej jakości stop austenityczny, znany ze swojej doskonałej odporności na korozję, wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i niezawodnej pracy w wysokich temperaturach. Charakteryzuje się zakresem temperatur topnienia 1371–1399°C (2500–2550°F) i wytrzymałością na rozciąganie 579 MPa (84 ksi), a maksymalna temperatura pracy wynosi około 800°C (1472°F).
Stal nierdzewna 316 to stop chromowo-niklowy z dodatkiem molibdenu, który znacznie zwiększa jej odporność na działanie substancji chemicznych, szczególnie w środowisku morskim i w zastosowaniach związanych z przetwórstwem chemicznym. Dzięki temu jest znacznie bardziej odporna niż stal typu 304 na substancje żrące, takie jak chlorki, bromki, jodki, kwas siarkowy, solanka i kwasy tłuszczowe w wysokich temperaturach.
Stabilność w wysokich temperaturach
Stal 316 zachowuje wytrzymałość i odporność na korozję w podwyższonych temperaturach, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej temperatury, w których stal 304 mogłaby ulec degradacji.
Skład niereaktywny
Jako stop niereaktywny, 316 doskonale nadaje się do zastosowań medycznych, farmaceutycznych i spożywczych.
Ograniczenia stali nierdzewnej 316
Wyższy koszt: Lepsza odporność na korozję wiąże się z wyższą ceną niż w przypadku stali 304, głównie ze względu na zwiększoną zawartość niklu i dodatek molibdenu.
Skład stali nierdzewnej 316
Taki skład sprawia, że stal nierdzewna 316 jest bardziej odporna na chlorki i agresywne substancje chemiczne w porównaniu do stali 304, chociaż oba gatunki wydają się niemal identyczne gołym okiem.
- 16% Chrom
- 10% Nikiel
- 2% Molibden
3.1Zalety stali nierdzewnej 316
- Zwiększona odporność na korozję
- Doskonała odporność na korozję wżerową i wżerową
- Lepsza wydajność w środowiskach bogatych w chlorki
- Łatwe do spawania, czyszczenia i wykańczania
- Nadaje się do zastosowań farmaceutycznych i spożywczych
- Zawiera molibden zapewniający lepszą odporność chemiczną w porównaniu ze stalą nierdzewną 304
3.2Typowe zastosowania stali nierdzewnej 316
| Obszar zastosowania | Typowe zastosowania |
| Środowisko morskie | Komponenty morskie, Części morskie, Stal konstrukcyjna i komponenty w środowisku morskim, Wyposażenie morskie |
| Sprzęt medyczny i farmaceutyczny | Instrumenty chirurgiczne i medyczne, Sprzęt medyczny (w tym niechirurgiczny), Sprzęt do przetwarzania farmaceutycznego, Sprzęt farmaceutyczny, Produkcja farmaceutyczna |
| Sprzęt chemiczny | Sprzęt do przetwarzania chemicznego, Sprzęt chemiczny, Rurociągi chemiczne, Produkcja chemiczna, Transport przemysłowy i chemiczny, Zbiorniki ciśnieniowe, Cysterny i rury do zastosowań chemicznych |
| Obiekty zewnętrzne | Obudowy elektryczne zewnętrzne, wyposażenie terenów zewnętrznych |
| Sprzęt przemysłowy | Sprzęt przemysłowy stosowany w przemyśle farmaceutycznym i chemicznym |
| Kuchnia i przetwórstwo żywności | Powierzchnie, wyposażenie i urządzenia do kuchni komercyjnych, Kuchnie komercyjne, Produkcja i przetwarzanie żywności w środowiskach zasolonych, Urządzenia komercyjne |
| Inni | Kosze druciane ze stali nierdzewnej, Kosze ze stali nierdzewnej, Pływaki ze stali nierdzewnej |
3.3316 Proces produkcyjny
Stal 316 jest wytwarzana niemal identycznie jak 18/8 i 304, z tą różnicą, że jej składniki różnią się nieznacznie. Oprócz niklu, chromu i węgla, domieszkuje się również molibdenem oraz niewielkimi ilościami manganu, krzemu i sporadycznie azotu. Producenci pilnują tych ilości, aby zachować prawidłowy skład i móc czerpać korzyści z zalet stali 316. Podobnie jak w przypadku stali 304 i 18/8, jest ona topiona, a następnie formowana i przetwarzana.
4.0Szczegółowe porównanie stali nierdzewnej 304 i 316
Stal nierdzewna 304 kontra 316 – kompleksowe porównanie
Zarówno stal 304, jak i 316 należą do najpowszechniej stosowanych austenitycznych stali nierdzewnych. Choć wyglądają niemal identycznie pod względem wykończenia i formy, różnią się znacząco składem chemicznym, parametrami mechanicznymi i odpornością na korozję. Poniższe tabele przedstawiają porównanie, które pomoże w wyborze materiału.
| Funkcja | Stal nierdzewna 304 | Stal nierdzewna 316 |
| Kompozycja | 18% Chrom, 8% Nikiel (bez molibdenu) | 18% Chrom, 10% Nikiel, 2-3% Molibden |
| Odporność na korozję | Doskonale sprawdza się w łagodnych środowiskach, ale jest podatny na korozję wżerową i wżerową, szczególnie w przypadku chlorków. | Doskonała odporność na korozję, w tym na chlorki i w trudnych warunkach. |
| Wytrzymałość | Dobry | Dobrze, nieco wyżej ze względu na molibden |
| Wydajność w wysokich temperaturach | Nadają się do wielu zastosowań, ale mogą być podatne na korozję w bardzo wysokich temperaturach. | Doskonała wytrzymałość na wysokie temperatury i odporność na korozję. |
| Spawalność | Doskonały | Doskonały |
| Koszt | Bardziej opłacalne | Droższe |
| Typowe zastosowania | Sprzęt do przetwarzania żywności, urządzenia kuchenne, zlewozmywaki, elementy wykończeniowe, elementy pomp i zaworów. | Środowiska morskie, przetwórstwo chemiczne, produkcja farmaceutyczna, urządzenia medyczne, wymienniki ciepła. |
| Magnetyczny | Lekko magnetyczny | Lekko magnetyczny |
4.1Stal nierdzewna 304 i 316: Porównanie kluczowych właściwości
Gatunki stali nierdzewnej 304 i 316 należą do najpowszechniej stosowanych austenitycznych stali nierdzewnych. Chociaż obie oferują doskonałą odporność na korozję, wytrzymałość i podatność na odkształcanie, różnią się składem chemicznym i parametrami użytkowymi w określonych warunkach.
| Nieruchomość | Stal nierdzewna 304 | Stal nierdzewna 316 |
| Odporność na korozję | – Doskonałe w szerokim zakresie środowisk – Podatne na korozję wżerową i wżerową w środowiskach chlorkowych – Ryzyko pękania korozyjnego naprężeniowego powyżej 60°C | – Doskonała ogólna odporność na korozję – Znany jako „klasa morska” – Nadal podatny na korozję wżerową, szczelinową i SCC w ciepłej wodzie morskiej |
| Zalecany gatunek niskoemisyjny | 304L: Lepsza odporność na wytrącanie się węglików w środowiskach wilgotnych lub o wysokiej temperaturze | 316L: Zwiększona odporność na wytrącanie się węglików; preferowane w przypadku długotrwałej ekspozycji lub w środowiskach krytycznych |
| Odporność na ciepło | – Wytrzymuje przerywane utlenianie do 870°C – Ciągłe użytkowanie do 925°C – Nie zaleca się ciągłego stosowania w wodzie pomiędzy 425°C–860°C | – Działa podobnie: 870°C przerywany, 925°C ciągły – 316L preferowany do obsługi wody w 425°C–860°C zakres |
| Obróbka na zimno | – Szybko utwardza się przez zgniot – Może być konieczne wyżarzanie pośrednie w celu zapobiegania pęknięciom – Zalecane jest wyżarzanie końcowe w celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych i przywrócenia odporności na korozję | – Łatwe do walcowania, tłoczenia, formowania na gorąco lub ciągnienia – Po formowaniu na zimno zalecane jest wyżarzanie w celu przywrócenia ciągliwości i złagodzenia naprężeń |
| Efekt obróbki na zimno | Zwiększa wytrzymałość i twardość | Zwiększa wytrzymałość i twardość |
| Obróbka na gorąco | – Najlepiej wypadł w 1149°C–1260°C – Szybkie chłodzenie po uformowaniu maksymalizuje odporność na korozję | – Unikaj pracy poniżej 927°C – Idealny zasięg: 1149°C–1260°C – Zalecane wyżarzanie po obróbce |
| Obróbka cieplna | – Nie można utwardzić poprzez obróbkę cieplną – Wyżarzanie w roztworze w temperaturze 1010°C–1120°C, a następnie szybkie chłodzenie | – Nieutwardzalny poprzez obróbkę cieplną – Ten sam zakres wyżarzania: 1010°C–1120°C z szybkim chłodzeniem |
| Skrawalność | – Dobra obrabialność, ale wymaga ostrożności – Utrzymuj ostre narzędzia tnące – Wykonuj lekkie, ale głębokie cięcia – Stosuj łamacze wiórów – Używaj dużej ilości chłodziwa/smaru ze względu na niską przewodność cieplną | – Porównywalne do 304 – Obowiązują te same wytyczne dotyczące obróbki – Odpowiednie chłodziwo jest niezbędne do odprowadzania ciepła i zmniejszenia zużycia narzędzia |
4.2Porównanie właściwości mechanicznych i fizycznych stali nierdzewnej 304 i 316
W tabeli przedstawiono różnice między stalami 304 i 316 pod względem wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, wydłużenia, twardości, gęstości i maksymalnej temperatury roboczej, co ma kluczowe znaczenie dla oceny ich przydatności w różnych zastosowaniach przemysłowych.
| Właściwości | Stal nierdzewna 304 | Stal nierdzewna 316 |
| Gęstość | 7,87–8,07 g/cm3 | 7,87–8,07 g/cm3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) | 540–750 | 480–621 |
| Temperatura topnienia (°C) | 1450 | 1648–1673 |
| Moduł sprężystości (GPa) | 193 | 193 |
| Rezystywność elektryczna (Ω.m) | 0,72 x 10-6 | 0,69–0,81 x 10-6 |
| Przewodność cieplna (W/mK) | 16.2 | 13–17 |
| Rozszerzalność cieplna (1/K) | 17,2 x 10^-6 | 15–18 x 10^-6 |
| Wydłużenie przy zerwaniu (%) | 70 | 60 |
| Twardość (Rockwell B) | 70 | 80 |
| Odporność na korozję | Doskonały | Wyjątkowy |
| Magnetyczny | NIE | NIE |
| Formowalność | Bardzo dobry | Dobry |
| Skrawalność (wyżarzana) | Uczciwe, ale lepsze niż 316 | Sprawiedliwy |
4.3Skład pierwiastkowy (%) w stali nierdzewnej 304 i 316
W tym artykule porównujemy kluczowe pierwiastki stopowe w stali nierdzewnej 304 i 316. Obecność molibdenu w stali 316 jest głównym czynnikiem decydującym o jej doskonałej odporności na chlorki i agresywne środowisko chemiczne.
| Element | Stal nierdzewna 304 % | Stal nierdzewna 316 % |
| Węgiel | 0.07 | 0.07 |
| Chrom | 18,0 – 19,5 | 16,5 – 18,5 |
| Nikiel | 8,0 – 10,5 | 10,0 – 13,0 |
| Krzem | 1 | 1 |
| Mangan | 2 | 2 |
| Fosfor | 0.045 | 0.045 |
| Siarka | 0.015 | 0.015 |
| Azot | 0.1 | 0.1 |
| Molibden | – | 2,0 – 2,5 |
4.4Przegląd cech: stal nierdzewna 304 vs 316
W tym podsumowaniu przedstawiono najważniejsze różnice w odporności na korozję, kosztach, obrabialności i idealnych przypadkach zastosowania stali nierdzewnej 304 i 316, oferując przejrzyste wskazówki dotyczące wyboru właściwego materiału do danego zastosowania.
| Charakterystyka | stal nierdzewna 304 | stal nierdzewna 316 |
| Odporność na korozję | Doskonały | Jeszcze lepiej |
| Magnetyczny | NIE | NIE |
| Spawalność | Wysoki | Dobry |
| Utwardza się podczas formowania na zimno | Tak | Tak |
| Formowalność | Bardzo dobry | Dobry |
| Skrawalność (wyżarzana) | Uczciwe, ale lepsze niż 316 | Sprawiedliwy |
| Odporny na wysokie temperatury | Wysoki | Wysoki |
| Maksymalna temperatura pracy przerywanej | 1562°F | 1562°F |
5.0Jak odróżnić stal nierdzewną 316 od stali nierdzewnej 304
Wizualnie nie da się odróżnić stali nierdzewnej 316 od stali 304. Oba gatunki wyglądają identycznie, zwłaszcza po polerowaniu lub wykończeniu w ten sam sposób. Blacha ze stali 316 nie będzie się różnić wyglądem od blachy ze stali 304.
Ponieważ nie ma widocznej różnicy, jedynym wiarygodnym sposobem sprawdzenia jakości materiału jest Raport z badania materiału (MTR)Badanie MTR podaje dokładny skład chemiczny stali i potwierdza, czy jest to gatunek 304, 316 czy inny.