Сталь AISI 304 - характеристики, состав, ГОСТ, применение

Сталь AISI 304 – аустенитная сталь с низким содержанием углерода, устойчивая к химической коррозии и кратковременному повышению температуры. Сталь AISI 304 отличается простотой изготовления, прочностью и экологичностью. Российский аналог AISI 304 – нержавейка 08Х18Н10, она же сталь 18/10.

Применение стали марки AISI 304: трубы, детали печной арматуры, теплообменники, муфели, реторты, патрубки, коллекторы выхлопных систем, электроды искровых зажигательных свечей, сварные аппараты и сосуды химического машиностроения, работающие при температуре от –196 до +600 °С в средах средней активности.

Классификация: аустенитная углеродистая нержавеющая сталь

Сталь 304 широко востребована на рынке и представлена разнообразными формами проката:

• лист различных габаритов и исполнений: матовый, шлифованный, зеркальный, перфорированный, рифлёный. Листы 304 стали изготовляются холодно- и горячекатаными
• стальной рулонный прокат
• узкий листовой прокат в лентах
• сортовой прокат простой геометрии (круги, уголки, шестигранники)
• фасонный прокат (швеллеры, уголки)
• трубы, проволока, поковки.

Как читать маркировку стали AISI 304?

Аббревиатура "AISI" означает The American Iron and Steel Institute, то есть сталь, классифицированная согласно номенклатуре Американского Института железа и стали. Значение "304" означает, что согласно спецификации ASTM A240, сталь принадлежит к аустенитным нержавеющим сталям:

• нержавеющая сталь означает легированную сталь, устойчивую к коррозии в атмосфере и агрессивных средах и обладающую термостойкими свойствами
• аустенитная сталь – особый подвид нержавеющих сталей, обладающих специфической кристаллической структурой (в сталях серии 300 – в основном за счёт содержания никеля).

По маркировке AISI нельзя понять количество и состав легирующих добавок. Однако о них можно прочитать в спецификации. Сплав AISI 304 содержит 17-19 % хрома и 9-11 % никеля. Хром обеспечивает формирование на поверхности стали пассивирующего оксидного слоя, что придаёт стали устойчивость к воздействию агрессивных сред. Никель стабилизирует аустенитную структуру и придаёт немагнитные свойства.

Марка AISI 304 и схожие с ней иногда маркируют числами 18/10 или 18/8. Первое число указывает на содержание хрома, второе — на содержание никеля (8-10%). Ещё один (немецкий) вариант маркировки стали 304 – A2, где A обозначает аустенитный класс.

Как читать маркировку стали 08Х18Н10?

Российский аналог стали AISI304 – сталь аустенитного класса 08Х18Н10, имеющая схожий химический состав:

• 08 означает, что содержание углерода в сплаве примерно 0,08%;
• Х18 – содержание хрома 18%;
• Н10 – содержание никеля 10%.

Таблица химического состава

Необходимо помнить, что для нержавейки характерен большой коэффициент температурного расширения. Поэтому сварку рекомендуется выполнять быстро и с использованием охлаждающих медных накладок. После сварки шов очищается – механическим, химическим, электрохимическим способом или с применением лазера, а также подвергается отжигу – в случае риска межкристаллитной коррозии.

Отжиг стали проходит при температуре около 1050 ˚С. После отжига рекомендуется отпуск при температуре около 450-600 ˚С в течение часа. Температурная обработка повышает устойчивость металла к коррозии и снимает внутренние напряжения.

После отжига обязательны еще два процесса:

• травление – при нагревании до 60 градусов в смеси фтороводородной и азотной кислот
• пассивация – в растворе азотной кислоты со специальными пастами.

Ковка стали 304 проводится при температуре 1150-1250 ˚С. Заготовке, разогретой до температуры пластичности, придают нужную форму, а затем быстро охлаждают. Необходимо учитывать отличие аустенитных сталей от углеродистых и легированных: стали класса 300 имеют более высокую прочность в горячем состоянии.

Возможна и холодная обработка стали: гибка вручную или на специальных станках (для изготовления воздуховодов, деталей корпусов машин) и вытяжка на токарно-двигательных станках.

Нержавейка 304 обладает высокими эксплуатационными характеристиками: хорошей сопротивляемостью коррозии, жаростойкостью, стабильностью, прочностью и лёгкостью обработки. Изделия из неё применяются во всех отраслях промышленности:

• для производства трубопроводов различного назначения, архитектурных элементов, основания несущих конструкций, а также вытяжек и дымоходов
• для производства ограждений, перил, поручней, балконов, входных групп, а также декоративной зеркальной и шлифованной продукции
• в быту и в пищевой промышленности, для предприятий общественного питания, для производства, хранения и транспортировки молока, пива, вина и других напитков, а также для производства кухонных и столовых принадлежностей
• в химической и фармакологической промышленности – для производства инструментов и оборудования, а также резервуаров, контейнеров и ёмкостей (для слабых реактивов)
• в медицинской промышленности – для изготовления инструментов, в том числе больничных и хирургических, а также деталей оборудования, в том числе холодильного
• в лёгкой промышленности – для изготовления оборудования для изготовления тканей, красок
• для изготовления мебельной фурнитуры, в том числе для спален и ванных комнат
• в машино- и судостроении, для изготовления деталей машин и оборудования, крепежей, тросов
• в горнодобывающей промышленности – для изготовления отдельных деталей, таких как сетки фильтров для нефтяных скважин.

1. Устойчивость к воздействию солёной и пресной воды и агрессивных химических сред, а также к перепадам температур. Нержавейка повсеместно применяется для производства кухонной утвари и столовых приборов: она не вступает в реакцию с продуктами, не меняет вкус и качество еды и пригодна для хранения даже химически активных веществ.
2. Высокая прочность и устойчивость на разрыв. Определяют широкую сферу применения нержавеющей стали. Посуда из стали 304 не трескается и не деформируется при ударах.
3. Хорошая пластичность. Изделия из сплава 304 изготавливаются путём формовки, сгибания, ротационной глубокой вытяжки.
4. Материал термоустойчив: сохраняет основные свойства в диапазоне от -190 °С до +600 °С. Структура стали выдерживает краткосрочный нагрев до 900 градусов. Изделия из сплава AISI 304 используются в экстремальных природных условиях, а также для технологических процессов, протекающих в условиях высоких температур.
5. Свариваемость. Сталь легко поддаётся сварке всеми способами. Однако из-за отсутствия в составе титана сварной шов подвержен коррозии, поэтому после сварки необходима дальнейшая обработка и отжиг.
6. Гигиеничность и эстетичный внешний вид. Определяет использование сплава в химической, медицинской, пищевой промышленности.
7. Сравнительно низкая цена изготовления, несмотря на наличие легирующих добавок.

Как и любая нержавеющая сталь, AISI 304 склонна к межкристаллитной коррозии при термической обработке или в контакте с агрессивной средой. Это опасный тип коррозии, так как продукты коррозии не видны на поверхности, однако повреждения на микроструктурном уровне могут быть разрушительны.

Чтобы уменьшить риск межкристаллитной коррозии, необходимо проводить отжиг и обработку сварных швов после сварки.

Российские аналоги стали AISI 304: аналог по ГОСТ — сталь 08Х18Н10, аналог низкоуглеродистого варианта AISI 304L — сталь 03Х18Н11. Заменителем также может быть высоколегированная сталь аустенитного класса 12Х18Н9, нержавеющая сталь 08Х18Н8 (сталь 18/8) и сталь 08Х18Н10Т с добавлением титана.

Зарубежные аналоги AISI 304: варианты нержавеющей аустенитной стали, устойчивой к химическим воздействиям, существуют во многих странах.

Сталь 316 – это аустенитный нержавеющий сплав на базе AISI 304, улучшенный добавлением 2-3% молибдена, что повышает устойчивость к коррозии, высоким температурам и агрессивным средам, но существенно увеличивает цену.

Российские аналоги AISI 316 — сплавы 08Х16Н11М3 и 10Х17Н13М2. В англоязычных источниках обозначается как сталь для морского применения — marine grade stainless steel.

Обозначение L происходит от английского слова low и указывает на пониженный уровень углерода. Он повышает стойкость к межкристаллитной коррозии и обеспечивает лучшую свариваемость.

Нержавеющая сталь 304N — это разновидность AISI 304 с повышенным содержанием азота. Отличается более высокой пластичностью, используется для волочения и формовки.

AISI 430 – нержавеющая сталь, которая содержит 16-18% хрома и небольшое количество никеля. AISI 430 по сравнению с AISI 304:

• более прочная
• менее восприимчива к высоким температурам
• хуже обрабатывается
• менее устойчива к кислотам и агрессивным веществам
• содержит меньше никеля, поэтому дешевле в производстве.

Кроме того, сталь AISI 430 принадлежит к ферритному классу и поэтому магнитится. К ней пристаёт магнит, что позволяет отличить её от AISI 304. Нержавейка 430 используется при изготовлении кухонной утвари, в автомобильной промышленности и других отраслях.

08Х18Н10Т – нержавеющая жаропрочная сталь аустенитного класса с добавлением титана. Она отличается большей прочностью и жаростойкостью и устойчивостью к межкристаллитной коррозии даже при сварке. В силу большей стоимости её применение оправдано там, где ожидается воздействие высоких температур или более высокие требования к прочности.

Рекомендуемая температура эксплуатации – не более 420°С по показателям коррозионной стойкости и не более 710°С по механическим показателям. Температура плавления стали – 1400°С.