Какова температура плавления нержавеющей стали? – Полное руководство

1.0 Диапазон температур плавления нержавеющей стали

Аустенитные нержавеющие стали (например, 304, 316): они имеют немного более низкие температуры плавления, но обладают превосходной пластичностью и коррозионной стойкостью.

• Ферритные нержавеющие стали: Характеризуясь более высокими температурами плавления, они демонстрируют исключительную стойкость к окислению и коррозионной стойкости под напряжением.
• Мартенситные нержавеющие стали:Благодаря высоким температурам плавления и высокой твердости они идеально подходят для высокопрочных, износостойких изделий, таких как режущие инструменты и автомобильные детали.

Температура плавления нержавеющей стали варьируется в зависимости от ее состава, но большинство марок находятся в диапазоне 1400–1530 °C (приблизительно 2550–2790 °F).

Совет: несмотря на высокие температуры плавления, фактические рабочие температуры намного ниже. Например, тип 304 рекомендуется использовать на воздухе при температуре до 870°C (1598°F), а тип 310 выдерживает температуру до 1050°C (1922°F).

1.1 Таблица температур плавления марок нержавеющей стали

2.0 Разница в температуре плавления нержавеющей стали 304 и 316

304 и 316 являются наиболее распространенными аустенитными нержавеющими сталями, обе имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую структуру, которая остается стабильной от точки затвердевания до точки плавления.

• нержавеющая сталь 304 Интервал плавления: приблизительно 1400–1450°C (2552–2642°F)
• Диапазон плавления нержавеющей стали 316: приблизительно 1375–1400°C (2507–2552°F)

Разница в температурах плавления обусловлена в основном их химическим составом — сталь 316 содержит более высокий процент никеля и добавленный молибден, что немного снижает ее температуру плавления.

3.0 Ключевые факторы, влияющие на температуру плавления нержавеющей стали

3.1 Влияние легирующих элементов

 Нержавеющая сталь в основном состоит из железа, хрома и никеля. Хром увеличивает коррозионную стойкость и повышает температуру плавления; никель увеличивает прочность, но снижает температуру плавления; углерод увеличивает твердость, а более высокое содержание углерода обычно коррелирует с более высокой температурой плавления.

Температуры плавления основных легирующих элементов:

• Железо (Fe): 1535°С
• Хром (Cr): 1890°С
• Никель (Ni): 1453°С

Сочетание этих элементов улучшает стойкость к окислению и прочность при высоких температурах. Однако некоторые комбинации могут вызвать понижение температуры плавления, то есть нержавеющая сталь, несмотря на содержание тугоплавких элементов, не всегда имеет более высокую общую температуру плавления, чем обычная сталь — это зависит от соотношения легирующих элементов.

3.2 Кристаллическая структура

Кристаллическая структура нержавеющей стали также влияет на ее температуру плавления.

• аустенитный (FCC): хорошая пластичность, относительно низкая температура плавления
• ферритный (BCC): более высокая температура плавления
• Мартенситный: образовано в результате термической обработки, сложная структура, температура плавления зависит от методов обработки

3.3 Внешние условия:

• Давление: более высокое давление увеличивает температуру плавления.
• Атмосфера: такие газы, как кислород и сера, могут влиять на поведение материалов при высоких температурах.
• Примеси: более высокие уровни примесей (например, серы, фосфора) снижают температуру плавления.

3.4 Влияние термической обработки на температуру плавления и эксплуатационные характеристики:

Хотя термическая обработка не приводит к существенному изменению температуры плавления, она изменяет структуру и эксплуатационные характеристики материала.

• Отжиг: улучшает пластичность, снижает остаточное напряжение
• Закалка: увеличивает прочность, повышает стойкость к тепловому удару
• Снятие напряжения: улучшает стабильность материала, снижает риск деформации

4.0 Почему нержавеющая сталь не имеет фиксированной температуры плавления?

Нержавеющая сталь — это сплав, состоящий из железа, хрома, никеля, молибдена и других элементов, каждый из которых имеет свою температуру плавления. В отличие от чистых металлов, которые плавятся при одной температуре, нержавеющая сталь плавится в диапазоне температур, постепенно переходя из твердого состояния в жидкое.

Этот интервал плавления определяется двумя ключевыми терминами:

• Температура солидуса: температура, при которой начинается плавление.
• Температура ликвидуса: температура, при которой материал полностью расплавлен.

5.0 Почему важно знать температуру плавления нержавеющей стали?

При использовании металлов в высокотемпературных средах критически важно знать их температуру плавления. Выбор материала со слишком низкой температурой плавления может привести к деформации, поломке или катастрофическим авариям. Поэтому:

Инженеры-конструкторы должны гарантировать, что материал выдержит самые высокие рабочие температуры.

Такие процессы, как сварка и термообработка, должны учитывать диапазон плавления, чтобы гарантировать безопасное и стабильное качество.

Плавка и обработка:

Диапазон плавления имеет решающее значение для производителей стали: контроль плавления и литья в пределах надлежащего температурного окна; определение подходящих методов обработки (прокатка, ковка и т. д.). Хотя температура плавления может не оказывать прямого влияния на конечных пользователей, таких как проектировщики или инженеры, она косвенно влияет на технологичность и характеристики термообработки.

6.0 Высокотемпературные характеристики и сопротивление ползучести

Даже ниже точки плавления высокие температуры могут вызвать: снижение прочности на растяжение (например, прочность 100% при 870 °C может упасть до 50% при 1000 °C); структурную деформацию, приводящую к снижению несущей способности и изгибу; повышенное окисление, повреждающее защитную оксидную пленку и повышающее риск коррозии; тепловое расширение, ослабляющее сварные швы и нарушающее структурную целостность.

Стойкость к окислению и сульфидированию:

Хром повышает стойкость нержавеющей стали к окислению; сплавы с высоким содержанием никеля могут терять стойкость к окислению при повышенных температурах; температура плавления косвенно влияет на коррозионную стойкость в экстремальных условиях.

7.0 Соображения относительно производства и сварки

Температура плавления определяет пригодность нержавеющей стали для литья, сварки и других методов термической обработки.

• Нержавеющая сталь 304: более высокая температура плавления и хорошее сохранение тепла, подходит для использования в средах со средними и высокими температурами
• Нержавеющая сталь 316: повышенная пластичность и превосходная коррозионная стойкость, идеально подходит для морской или химической среды

Следующий список включает в себя различные распространённые металлы и соответствующие им температуры плавления.

8.0 Часто задаваемые вопросы: Температура плавления нержавеющей стали