1.0 Что такое нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь — это сплав железа, хрома, никеля и других элементов. Хром образует самовосстанавливающийся оксидный слой, который устойчив к коррозии, что делает нержавеющую сталь очень прочной и с минимальной ржавчиной.
Известная своей коррозионной стойкостью, прочностью и чистым внешним видом, нержавеющая сталь широко используется в нефтехимической промышленности, производстве технологического оборудования и турбинных двигателей. Среди многих марок наиболее распространены марки 304 и 316, обе классифицируются как аустенитные нержавеющие стали, часто называемые морской или хирургической нержавеющей сталью.
2.0 Что такое нержавеющая сталь 304?
Оценка нержавеющая сталь 304 широко используемый, высокопроизводительный сплав, известный своей превосходной прочностью на разрыв, долговечностью и устойчивостью к коррозии и окислению. Он имеет точка плавления между 2550°F и 2650°F (1399°C – 1454°C), но его прочность на разрыв уменьшается по мере приближения к этому диапазону.
Этот сплав обеспечивает высокую прочность на растяжение около 621 МПа (90 ksi) и может работать при температурах до 870°C, что делает его надежным материалом для сложных применений. Основные характеристики
- Отличная устойчивость к атмосферной коррозии и воде
- Хорошая химическая стойкость во многих средах
- Легко изготавливается, сваривается и формуется
- Немагнитный в отожженном состоянии
- Стабильные механические свойства для широкого спектра применения
Нержавеющая сталь 304 Ограничения
- Чувствительность к хлоридам: подвержен образованию точечной коррозии в средах с высокой концентрацией хлоридов (например, в соленой воде).
- Не подходит для использования в морской среде или в среде с высоким содержанием хлоридов: в составе отсутствует молибден, что ограничивает его эксплуатационные характеристики в агрессивных хлоридных средах.
2.1 Типичные области применения нержавеющей стали марки 304
Нержавеющая сталь типа 304 широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, прочности и формуемости. К распространенным областям применения относятся:
| Область применения | Типичное использование |
| Еда и кухня | – Оборудование для пищевой промышленности – Кухонное оборудование и приборы – Кастрюли и сковородки – Бытовые мойки и детали для мойки |
| Промышленное и механическое | – Компоненты насоса и клапана – Теплообменники – Сосуды под давлением – Трубопроводы оборудования – Резервуары для хранения – Трубопроводы для воды и жидкостей |
| Автомобильный | – Автомолдинги и отделка – Колпаки колес – Выпускные коллекторы |
| Электрические и структурные | – Коррозионностойкие электрические корпуса – Внутренние электрические шкафы – Крепежные изделия и метизы (винты, болты, ручки, пластины) |
| Архитектура и декор | – Декоративная отделка – Архитектурная фурнитура (панели, скульптуры, бра) – Бытовая техника |
2.2 Преимущества нержавеющей стали 304
- Коррозионная стойкость: хорошо работает во многих агрессивных средах, включая слабые кислоты и щелочные растворы.
- Хорошая обрабатываемость: легко гнется, обрабатывается, сваривается и полируется.
- Экономичность: более низкая стоимость по сравнению с нержавеющей сталью марки 316 и более высоколегированной.
- Универсальность: подходит для широкого спектра отраслей, включая пищевую, медицинскую, строительную и промышленную.
2.3 304 Производственный процесс
304 производится путем плавления хрома, железа, никеля и любых других следовых сплавов в печи для создания расплавленной смеси. Затем она выливается в заготовки, слябы или другие формы для затвердевания. Затем формы могут быть подвергнуты горячей прокатке, отжигу, термообработке, полировке и/или резке по размеру.
3.0 Что такое нержавеющая сталь 316?
Нержавеющая сталь марки 316 — это высококачественный аустенитный сплав, известный своей превосходной коррозионной стойкостью, высокой прочностью на разрыв и надежной работой при повышенных температурах. Он имеет диапазон плавления 2500°F – 2550°F (1371°C – 1399°C) и прочность на разрыв 579 МПа (84 ksi), с максимальной рабочей температурой приблизительно 800°C (1472°F).
Нержавеющая сталь 316 представляет собой сплав хрома и никеля с добавлением молибдена, что значительно повышает ее устойчивость к химическому воздействию, особенно в морской среде и при химической обработке. Это делает ее гораздо более устойчивой, чем сталь типа 304, к едким веществам, таким как хлориды, бромиды, иодиды, серная кислота, рассол и жирные кислоты при высоких температурах.
Стабильность при высоких температурах
316 сохраняет свою прочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах, что делает его пригодным для применения в условиях интенсивного нагрева, где 304 может деградировать.
Нереактивный состав
Являясь инертным сплавом, 316 идеально подходит для использования в медицинской, фармацевтической и пищевой промышленности.
Ограничения нержавеющей стали 316
Более высокая стоимость: улучшенная коррозионная стойкость обходится дороже, чем у стали 304, в основном за счет повышенного содержания никеля и добавления молибдена.
Состав нержавеющей стали 316
Такой состав делает нержавеющую сталь марки 316 более устойчивой к воздействию хлоридов и агрессивных химикатов по сравнению с маркой 304, хотя на первый взгляд обе марки выглядят практически одинаково.
- 16% Хром
- 10% Никель
- 2% Молибден
3.1 Преимущества нержавеющей стали 316
- Повышенная коррозионная стойкость
- Отличная стойкость к точечной и щелевой коррозии
- Лучшая производительность в средах с высоким содержанием хлоридов
- Легко сваривать, чистить и отделывать
- Подходит для фармацевтической и пищевой промышленности.
- Содержит молибден для лучшей химической стойкости по сравнению с нержавеющей сталью 304.
3.2 Типичные области применения нержавеющей стали 316
| Область применения | Типичные применения |
| Морская среда | Морские компоненты, Морские детали, Конструкционная сталь и компоненты в морской среде, Морское оборудование |
| Медицинское и фармацевтическое оборудование | Хирургические и медицинские инструменты, Медицинское оборудование (включая нехирургическое), Оборудование для фармацевтической обработки, Фармацевтическое оборудование, Фармацевтическое производство |
| Химическое оборудование | Химическое оборудование для переработки, Химическое оборудование, Химические трубопроводы, Химическое производство, Промышленная и химическая транспортировка, Сосуды под давлением, Цистерны и трубы для химических применений |
| Наружные сооружения | Наружные электрические шкафы, Наружная мебель |
| Промышленное оборудование | Промышленное оборудование, используемое в фармацевтической и химической промышленности |
| Кухня и переработка пищевых продуктов | Поверхности, оборудование и приборы для коммерческой кухни, Коммерческие кухни, Производство и переработка пищевых продуктов в соленой среде, Коммерческие приборы |
| Другие | Корзины из нержавеющей стали, Корзины из нержавеющей стали, Поплавки из нержавеющей стали |
3.3 316 Производственный процесс
316 производится почти так же, как 18/8 и 304, за исключением того, что ингредиенты немного различаются. Помимо никеля, хрома и углерода, вы также смешиваете молибден и очень небольшое количество марганца, кремния и иногда азота. Производители будут следить за количеством, как ястреб, чтобы гарантировать сохранение этого правильного состава, чтобы они могли пожинать плоды, которые дает 316. Как и 304 и 18/8, его расплавят, а затем отформуют и обработают.
4.0 Подробное сравнение нержавеющей стали 304 и 316
Нержавеющая сталь 304 и 316 — комплексное сравнение
И 304, и 316 являются одними из наиболее часто используемых аустенитных нержавеющих сталей. Хотя они кажутся почти идентичными по отделке и форме, они значительно различаются по химическому составу, механическим характеристикам и коррозионной стойкости. В следующих таблицах представлено параллельное сравнение, помогающее выбрать материал.
| Особенность | Нержавеющая сталь 304 | Нержавеющая сталь 316 |
| Состав | 18% Хром, 8% Никель (без молибдена) | 18% Хром, 10% Никель, 2-3% Молибден |
| Коррозионная стойкость | Отлично подходит для эксплуатации в мягких средах; подвержен точечной и щелевой коррозии, особенно в присутствии хлоридов. | Превосходная коррозионная стойкость, в том числе к хлоридам и в агрессивных средах. |
| Сила | Хороший | Хорошо, немного выше из-за молибдена |
| Высокотемпературные характеристики | Подходит для многих применений, но может быть подвержен коррозии при очень высоких температурах. | Отличная прочность при высоких температурах и коррозионная стойкость. |
| Свариваемость | Отличный | Отличный |
| Расходы | Более рентабельно | Дороже |
| Типичные применения | Оборудование для пищевой промышленности, кухонная техника, мойки, архитектурная отделка, компоненты насосов и клапанов. | Морская среда, химическая переработка, фармацевтическое производство, медицинские приборы, теплообменники. |
| Магнитный | Слегка магнитный | Слегка магнитный |
4.1 Нержавеющая сталь 304 и 316: сравнение основных свойств
Нержавеющие стали марок 304 и 316 являются одними из наиболее широко используемых аустенитных нержавеющих сталей. Хотя обе марки обладают превосходной коррозионной стойкостью, прочностью и формуемостью, они различаются по химическому составу и эксплуатационным характеристикам в определенных средах.
| Свойство | Нержавеющая сталь 304 | Нержавеющая сталь 316 |
| Коррозионная стойкость | – Отлично подходит для широкого спектра сред – Подвержен точечной и щелевой коррозии в хлоридных средах – Риск коррозионного растрескивания под напряжением при температуре выше 60°C | – Превосходная общая коррозионная стойкость – Известен как «морской класс» – Все еще подвержен точечной коррозии, щелевой коррозии и SCC в теплой морской воде |
| Рекомендуемая марка с низким содержанием углерода | 304L: Лучшая устойчивость к осаждению карбидов во влажных или высокотемпературных средах | 316L: Повышенная устойчивость к осаждению карбидов; предпочтительно для длительного воздействия или критических сред |
| Теплостойкость | – Выдерживает периодическое окисление до 870°С – Непрерывное использование до 925°С – Не рекомендуется для постоянного использования в воде между 425°С–860°С | – Действует аналогично: 870°С прерывистый, 925°С непрерывный – 316L предпочтительнее для водоснабжения в 425°С–860°С диапазон |
| Холодная обработка | – Быстро затвердевает – Для предотвращения растрескивания может потребоваться промежуточный отжиг – Для снятия внутреннего напряжения и восстановления коррозионной стойкости рекомендуется окончательный отжиг | – Легко поддается прокатке, штамповке, высадке или волочению – После холодной штамповки рекомендуется отжиг для восстановления пластичности и снятия напряжений |
| Эффект холодной обработки | Увеличивает прочность и твердость | Увеличивает прочность и твердость |
| Горячая обработка | – Лучше всего выступили на 1149°С–1260°С – Быстрое охлаждение после формовки обеспечивает максимальную коррозионную стойкость | – Избегайте работы ниже 927°С – Идеальный диапазон: 1149°С–1260°С – Рекомендуется отжиг после обработки |
| Термическая обработка | – Не может быть упрочнена термической обработкой – Отжиг на твердый раствор при 1010°С–1120°С, с последующим быстрым охлаждением | – Не упрочняется термической обработкой – Тот же диапазон отжига: 1010°С–1120°С с быстрым охлаждением |
| Обрабатываемость | – Хорошая обрабатываемость, но требует ухода – Режущие инструменты должны быть острыми – Используйте легкие, но глубокие резы – Используйте стружколомы – Используйте обильное количество охлаждающей жидкости/смазки из-за низкой теплопроводности | – Сравнимо с 304 – Применяются те же рекомендации по обработке – Для рассеивания тепла и снижения износа инструмента необходимо соответствующее количество охлаждающей жидкости |
4.2 Сравнение механических и физических свойств нержавеющей стали 304 и 316
В этой таблице показаны различия между марками 304 и 316 с точки зрения прочности на растяжение, предела текучести, удлинения, твердости, плотности и максимальной рабочей температуры, что имеет важное значение для оценки их пригодности для различных промышленных применений.
| Характеристики | Нержавеющая сталь 304 | Нержавеющая сталь 316 |
| Плотность | 7,87–8,07 г/см^3 | 7,87–8,07 г/см^3 |
| Прочность на растяжение (МПа) | 540–750 | 480–621 |
| Температура плавления (°C) | 1450 | 1,648–1,673 |
| Модуль упругости (ГПа) | 193 | 193 |
| Удельное электрическое сопротивление (Ом.м) | 0,72 х 10-6 | 0,69–0,81 х 10-6 |
| Теплопроводность (Вт/мК) | 16.2 | 13–17 |
| Тепловое расширение (1/К) | 17,2 х 10^-6 | 15–18 х 10^-6 |
| Удлинение при разрыве (%) | 70 | 60 |
| Твёрдость (по Роквеллу B) | 70 | 80 |
| Коррозионная стойкость | Отличный | Исключительный |
| Магнитный | Нет | Нет |
| Формуемость | Очень хороший | Хороший |
| Обрабатываемость (отожженная) | Удовлетворительно, но лучше, чем 316 | Справедливый |
4.3 Элементный состав (%) в нержавеющей стали 304 и 316
Здесь мы сравниваем основные легирующие элементы в нержавеющей стали 304 и 316. Наличие молибдена в стали 316 является основным фактором, обеспечивающим ее превосходную устойчивость к хлоридам и агрессивным химическим средам.
| Элемент | нержавеющая сталь 304 % | нержавеющая сталь 316 % |
| Углерод | 0.07 | 0.07 |
| Хром | 18,0 – 19,5 | 16,5 – 18,5 |
| никель | 8,0 – 10,5 | 10.0 – 13.0 |
| Кремний | 1 | 1 |
| Марганец | 2 | 2 |
| Фосфорный | 0.045 | 0.045 |
| Сера | 0.015 | 0.015 |
| Азот | 0.1 | 0.1 |
| Молибден | – | 2.0 – 2.5 |
4.4 Обзор характеристик: нержавеющая сталь 304 и 316
В этом обзоре изложены основные различия в коррозионной стойкости, стоимости, технологичности и идеальных вариантах использования нержавеющей стали марок 304 и 316, что дает четкое руководство по выбору подходящего материала для вашего применения.
| Характеристики | нержавеющая сталь 304 | нержавеющая сталь 316 |
| Коррозионная стойкость | Отличный | Еще лучше |
| Магнитный | Нет | Нет |
| Свариваемость | Высокий | Хороший |
| Затвердевает при холодной штамповке | Да | Да |
| Формуемость | Очень хороший | Хороший |
| Обрабатываемость (отожженная) | Удовлетворительно, но лучше, чем 316 | Справедливый |
| Устойчив к повышенным температурам | Высокий | Высокий |
| Максимальная температура кратковременной эксплуатации | 1562°F | 1562°F |
5.0 Как отличить нержавеющую сталь 316 от нержавеющей стали 304
Визуально невозможно отличить нержавеющую сталь 316 от 304. Обе марки выглядят одинаково, особенно если они отполированы или отделаны одинаково. Листовой металл, изготовленный из 316, не будет отличаться от листового металла, изготовленного из 304.
Поскольку видимых различий нет, единственный надежный способ проверить сорт материала — это использовать Отчет об испытаниях материалов (MTR). MTR предоставляет точный химический состав стали и подтверждает, относится ли она к марке 304, 316 или другой.
