Нержавеющая сталь марок AISI 316 и AISI 304: отличия и применение

Основным преимуществом нержавеющей стали является её долговечность. Это обеспечивает простоту эксплуатации и обслуживания. Нержавеющая сталь обладает коррозионной стойкостью, а также превосходной стойкостью к окислению.

При выборе нержавеющей стали, которая должна выдерживать коррозийные среды, обычно используются аустенитные нержавеющие стали. Обладая превосходными механическими свойствами, большое количество никеля и хрома в аустенитных нержавеющих сталях также обеспечивает превосходную коррозионную стойкость. Кроме того, многие аустенитные нержавеющие стали можно сваривать и формовать. Двумя наиболее часто используемыми марками аустенитной нержавеющей стали являются марки 304 и 316.

Химический состав: находим главное отличие

Обе марки относятся к немагнитному, аустенитному типу стали, являются железосодержащим сплавом и не закаливаются при термообработке. Каждый из этих сортов нержавеющей стали устойчив к коррозии, довольно прочен, легко формуется.

Разница, в первую очередь, заключается в добавлении молибдена к сплаву 316. Молибден дополнительно увеличивает коррозионную стойкость материала, что делает его идеальным для более кислых сред. Кроме того, 316 сталь имеет больший срок службы относительно 304 стали, если подвергается механическим нагрузкам. Это становится очевидно на выработке шестерней изготовленных из 304 и 316 сталей — 316 сталь значительно меньше подвержена износу.

Состав и применение Aisi 304

Аустенитный нержавеющий сплав, помимо железа, содержит следующие добавки, %:

• углерод до 0,08, медь до 1,0, марганец до 2,0;
• хром от 18 до 20;
• никель 8,0 ‒ 10,5.

Содержание фосфора и серы не превышает сотых долей процента.

Свойства:

Металлические листы выпускают горячекатаным и холоднокатаным способом. Используют металлоизделия для изготовления:

• дымоходов, систем вентиляции;
• котлов, теплообменников;
• химического, медицинского оборудования;
• строительных металлоконструкций;
• сосудов, работающих под давлением;
• оснащения предприятий общественного питания.

Из стали AiSi 304 делают сварные, бесшовные трубы и арматурные элементы, например, отводы.

Российский аналог сплава AiSi 304 ‒ марка стали 08Х18Н10, для AiSi 304L подходит 03Х18Н11.

Где используется нержавеющая сталь марок 316 и 304

304 часто используется для производства кухонной утвари, включая раковины, кастрюли и сковороды, а также столовые приборы. Эта марка нержавеющей стали хорошо подходит для хранения пищевых жидкостей, производства резервуаров и оборудования для приготовления пищи. Она также используется в теплообменниках, фасадах зданий, колпаках колес, хомутах для шлангов, сосудах высокого давления и других изделиях, применяемых в окружающей среде и контактирующих с пресной водой.

Нержавеющая сталь марки 316 с добавлением молибдена более устойчива к агрессивным средам, чем 304. 316 больше подходит для контакта с морской воды. Благодаря большей устойчивости к окислению она также широко используется при производстве нефтеперерабатывающего оборудования, крепежных изделий, оборудования для обработки целлюлозы и бумаги, фармацевтического оборудования и хирургических инструментов.

Нержавейка AISI 316

AISI 316 имеет практически идентичный состав, что и марка AISI 304. Отличием является процентное содержание элементов и добавление молибдена (2-3%). Это приводит к более высокой коррозионной стойкости. Поэтому часто говорят, что AISI 316 является улучшенной версией AISI 304

Нержавеющая сталь 316 хорошо переносит воздействие агрессивных химических веществ и соленой воды. Это делает ее идеальной для строительства в морской и прибрежной зонах. Кроме этого, она применяется для изготовления медицинского, химического и нефтеперерабатывающего оборудования.

Нержавеющая сталь марок 304 и 316 в насосном оборудовании

Сталь этих марок популярна у производителей насосов. Однако в некоторых случаях нержавеющая сталь AISI 316 — единственно верное решение. Например, для насосов, которые используются на судах с целью санитарно-технического снабжения морской водой или охлаждения оборудования морской водой. AISI 316 отличается повышенной стойкостью к образованию всех видов коррозии в морской воде. Также в нефтехимической, нефтеперерабатывающей или горнодобывающей отрасли при транспортировке агрессивных жидкостей стоит отдать предпочтение насосам с корпусом из сплава марки 316 ввиду его большей долговечности и выносливости по сравнению с 304. Не обойдется и насосное оборудование для пищевой и фармацевтической промышленности без деталей из сплава AISI 316, поскольку при контакте со средой на поверхности металла образуется пленка, препятствующая появлению ржавчины и других дефектов в течение всего срока эксплуатации.

Так что же выбрать? Однозначного ответа нет. 304 сталь значительно дешевле 316 и её выбор во многих случаях оправдан.

В какой именно среде планируете использовать оборудование? Если она соленая или кислая, выбирайте AISI 316. Это, пожалуй, основная и самая точная рекомендация. Как уже говорилось, молибден имеет значение. Какая будет рабочая температура жидкостей, контактирующих с металлом? Высокие температуры ускоряют коррозию. Значит, подходит более высокий класс — 316.

Стоимость является важным фактором при выборе подходящей марки нержавеющей стали. Но порой сэкономив на оборудовании, вы в дальнейшем потеряете больше на обслуживании, ремонтах и простое. Поэтому лучше всего проконсультироваться со специалистами, чтобы понять, какая именно марка подходит под ваши требования.

Виды нержавеющих стали и их сравнение1

Сетку можно изготовить из разных марок нержавеющей стали, различных по стоимости и назначению: AISI 201, AISI 304, AISI 321, AISI 316, AISI 403
Но как понять, подходит ли тот или иной тип стали для Ваших нужд? Как выбрать, чтобы не переплачивать за ненужную перестраховку? Как найти баланс цены и необходимой защиты от коррозии? Почему мы стали предлагать клиентам сетку из стали AISI 201? Попробуем разобраться…

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь — это сплав железа, углерода и хрома, где максимальное содержание углерода – 1%, а минимальное содержание хрома – 8%. Такой состав необходим для формирования на поверхности тонкого самовосстанавливающегося слоя нерастворимых окислов, который противостоит коррозии.

Нержавеющая сталь делится по строению на три основных класса3:

Аустенитный класс

Составляет около 70% общей продукции нержавеющей стали. Содержит достаточное количество никеля и/или магния для поддержания аустенитной структуры, которая даёт высокую сопротивляемость коррозии. Ее легко отличить от другой стали — аустенитная сталь практически не магнитится магнитом. (AISI 201, 304, 321, 316 — являются аустенитными).

Ферритный класс

Содержит хром для достижения устойчивости к коррозии, но не имеет ни никеля, ни другого стабилизатора (или же в недостаточных количествах), которые бы поддерживали аустенитную структуру. Этот класс стойкий к коррозии, но менее долговечный, чем аустенитный класс. (AISI 430 принадлежит ферритному классу)

Мартенситный класс

Содержит большой процент углерода, что делает сталь очень твёрдой и прочной. Но эта сталь менее стойкая к коррозии, чем другие классы, в основном из-за низкой концентрации хрома.

Содержание основных элементов в зависимости от класса нержавеющей стали, % от массы4

Углерод – повышает механические качества, но понижает устойчивость против коррозии при С > 0,15%; Хром – элемент наиболее ответственный за сопротивление коррозии; Никель – стабилизатор, поддерживающий аустенитную структуру при стандартных температурах. Самый дорогостоящий элемент входящий в состав стали и существенно удорожающий материал.

Классы нержавеющей стали разделяются на марки, различающиеся по составу и, следовательно, по своим свойствам:

Приблизительный состав марок нержавеющей стали для сеток, %

Марганец – стабилизатор аустенита, который может заменять никель при определённых соотношениях; Азот – значительно повышает сопротивление коррозии в аустенитных сталях; Титан – стабилизатор, сохраняющий сталь при температурах более 5000С и агрессивных средах; Молибден – значительно повышает сопротивление коррозии в особо агрессивных средах.

Существует множество марок нержавеющей стали, и все они были созданы для применения в определенных условиях, в том числе в критических температурах, в растворах концентрированных кислот, щелочей и т.п., находящихся под электрическим и механическим напряжением и т.д.

В каких условиях эксплуатируется изделие?

Окружающая среда, в которой эксплуатируется изделие, может существенно различаться по степени своей «агрессивности» и должна быть четко определена. Для целей настоящей статьи ее можно условно разделить на 4 группы: — «комнатные условия» — слабо агрессивная атмосферная среда характерная для помещений пригодных для постоянного проживания человека (комнатная температура, влажность до 60%, содержание вредных веществ не превышает установленные нормы), постоянный контакт с водой отсутствует; — «обычные атмосферные условия» — средне агрессивная атмосферная среда — с периодическим контактом с трубопроводной водой и атмосферными осадками; — «агрессивная бытовая среда» – при постоянном контакте с трубопроводной водой и атмосферными осадками, почвой, паром, продуктами питания (органические кислоты и щелочи), ПАВ, бытовой химией (кроме постоянного контакта с хлором) т.п., в том числе в печах, духовых шкафах, сушилках и т.п. — «агрессивная промышленная среда» — при контакте с хлорсодержащими или сернокислыми веществами, в т.ч. бассейнах, в морской воде и т.п. и температурой среды до +8000С.

Что такое коррозия?

В общем, коррозия — это потеря сталью своих начальных свойств и внешнего вида под воздействием окружающей среды. И хотя стойкость нержавеющий сталей в сотни раз превосходит стойкость обычной и оцинкованной стали, нержавеющая сталь тоже может быть подвержена коррозии в определённых условиях. Существуют несколько видов коррозии. Рассмотрим самые распространённые виды коррозии нержавеющих сталей: Питтинговая (язвенная, точечная) коррозия. Когда сталь лишена доступа к кислороду или когда такие элементы, как хлор, вытесняют железо, нержавеющей стали недостаёт способности восстанавливать на поверхности свою защитную плёнку из окислов. Эта плёнка разрушается в некоторых критичных точках, таких как царапины, сколы, раковины и т.п. и сталь начинает в этом месте ржаветь. Коррозия может развиваться дальше в глубину материала, даже когда нормальные условия восстановлены, но внутри коррозионной язвы по-прежнему нет кислорода. Питтинговая коррозия может возникать, когда сталь находится в среде с высокой концентрацией ионов хлора (в морской воде, например), смеси азотной и соляной кислот при умеренно высокой температуре и отсутствии постоянного контакта с кислородом. Качественная обработка поверхности (полировка), в определенной степени, препятствует образованию язв. Устойчивость против питтинговой коррозии зависит от структуры и состава. Три элемента, которые могут значительно её повысить – это хром, молибден и азот. Для оценки стойкости стали к язвенной коррозии часто используют коэффициент ЭСПК (числовой эквивалент стойкости к питтинговой коррозии): ЭСПК = (%Cr) + (3,3 * %Mo) + (A * %N) Для аустенитной структуры А = 30, для ферритной А = 0.

Следующий график показывает ЭСПК разных марок, подсчитанные на основе их структур и минимальных и максимальных значений присутствия хрома, молибдена и азота:

Межкристаллитная коррозия. Это коррозия на границах кристаллов стали, которая может проникать в глубину изделия. Внешний вид стали остается неизменным, но снижается прочность и пластичность материала, вплоть до разрушения при нагрузке. Межкристаллитная коррозия возникает при длительном нагреве стали более 5000С, в том числе при сварке (кроме контактной) – поэтому этот вид коррозии еще называют «коррозией сварочного шва», а также вследствие нарушения технологии термообработки стали при ее производстве. Высоко агрессивная среда – особенно концентрированная серная кислота при контакте с медью при высоких температурах – значительно ускоряют межкристаллитную коррозию. В то же время, высокое качество стали с минимальным содержанием посторонних примесей, пониженное содержание углерода, внесение в состав стали титана, ниобия и тантала – существенно повышают стойкость к межкристаллитной коррозии.

Сравнительные свойства стойкости сталей к межкристаллитной коррозии

Разница в механической стойкости стали

Из-за структуры и химического состава нержавеющие стали отличаются механической стойкостью: пределом упругости и пределом прочности. Содержание углерода – один из определяющих параметров. Предел упругости: нагрузка, при которой упругая деформация сменяется пластической, оставляя изгиб (вместо того, чтобы вернуться к первоначальной форме, деталь остаётся в деформированном состоянии после нагрузки). Предел прочности: максимальная нагрузка, которую материал может вынести не разорвавшись.

AISI 201: высокая механическая стойкость – более жесткая и прочная чем другие марки из-за высокого содержания углерода (тяжело гнётся и ломается).

AISI 304, 321 и 316: содержат меньше углерода, чем AISI 201, а поэтому менее стойкие и долговечные к механическим нагрузкам (легче согнуть и сломать).

AISI 430: как и AISI 201, содержит много углерода, сталь тяжело гнётся, но, как и у большинства ферритных марок, предел прочности низкая, и с ломать её даже легче, чем марки 304 и 316.

Какую нержавейку выбрать AISI 316 или AISI 304

Выбор нержавейки зависит от ваших целей и задач. Если на вашем производстве важна формуемость стали, то стоит выбрать AISI 304. Если металлоконструкция будет постоянно подвергаться воздействию воды или агрессивных химических элементов, то лучшим выбором станет AISI 316.

Специалисты компании Металлобаза №2 помогут подобрать и купить нержавейку, учитывая особенности сплава, условия эксплуатации и ваши требования.

Компания М2 специализированный поставщик нержавеющего металлопроката России. Торгово-складской комплекс имеет филиалы в Санкт-Петербурге, Москве, Екатеринбурге и других городах. На складах всегда в наличии нержавейка AISI 304, 316 и других марок в широком ассортименте. Чтобы получить консультацию специалистов и оформить заказ нержавейки обращайтесь в филиалы компании М2.

Источник статьи: https://metals-expert.com/stat/digest/644.html

Марки термостойкой нержавейки

Потребители заблуждаются, думая, что изделие из нержавейки не разрушится в условиях повышенных температур. Для работы в высокотемпературных условиях и под воздействием электрического тока предусмотрены термостойкие марки стали пищевой нержавейки, характеризующиеся ползучестью и прочностью.

Показатель ползучесть предполагает свойство материала выдерживать воздействие непрерывной деформации в неблагоприятных условиях, высокими температурами. Прочность отвечает за противостояние внешним воздействиям. Из подобных сплавов изготовлены нагревательные элементы печей, подвергающиеся температуре более 550 градусов. Обычная сталь образует оксид феррума на поверхности.

Для устойчивости к температуре 1000 градусов и выше сплавы должны содержать от 17 % хрома и некоторый процент никеля, прочих компонентов. Термостойкая сталь содержит хром, алюминий, кремний, титан, а наиболее прочная — никель.

К жаропрочным относятся следующие марки нержавеющей стали: 20Х23Н18 (AISI 310), 10Х23Н18 (AISI 310S), 20Х20Н14C2 (AISI 309), 20Х25Н20С2 (AISI 314), 95Х18. Их задействуют для изготовления камер сгорания, хомутов, креплений, корзин в термопечах.

Марки, характеризующиеся максимальной термостойкостью: 15Х25Т, 36Х18Н25С2, 15Х6СЮ, 08Х17Т. Состав и маркировку термостойких сталей регулирует ГОСТ 5632-72.

Отличие нержавеющей стали 304 от 316

Простой ответ: 304 (аналог 08Х18Н10 по Российскому ГОСТ) содержит 18% хрома и 8% никеля в то время как 316 содержит 16% хрома, 10% никеля и 2% молибдена.
Молибден добавляется, чтобы помочь противостоять коррозии хлоридов (как морская вода и антиобледенительные соли и т.д.).

К слову, в распространенные марки аустенитной нержавеющей стали входят: 301, 303, 304, 316, 317, 321, 314 (по возрастанию содержания добавок). Там, где требуется низкий уровень коррозионной устойчивости (в определенной степени приемлема точечная коррозия и пятна ржавчины), в качестве недорогого (не аустенитного) варианта можно рассмотреть марку 3CR12.

Что такое нержавеющая сталь типа 304 и для чего она используется?

Тип 304, это самые распространённая и широко используемая из нержавеющих составов, ее еще называют 18/8, т.к. по стандарту сталь содержит 17,5-20% хрома и от 8 до 11% никеля.

Во многом, благодаря качеству по устойчивости к коррозии, удовлетворяющие многим пищевым (химическим) производствам и невысокой, по отношению другим сплавам, стоимости – самая распространенная марка нержавеющей стали! Нержавеющая сталь типа 304 устойчива к оксидации, коррозии, большинства продуктов используемых в пищевой отрасли. Изделия из 304 «нержавейки» обеспечивают легкость сборки трубопроводов, последующей эксплуатации — мойки, предохранения загрязнения продукта.

Однако, 304 сталь довольно чувствительна к точечной и щелевой коррозии в теплых хлоридсодержащих средах и в силу этого не должна использоваться в морских условиях или в пищевой промышленности (химической), где применяются хлоридсодержащие среды или чистящие реагенты.

Змеевик для конденсата

В изготовлении змеевика для дистиллятора или самогонного аппарата возникают некоторые сложности: при попытке согнуть материал он сплющивается, а из-за отличий в диаметре трубки по всей длине происходит перепад давления в системе и неравномерность конденсации.

Чтобы сохранить стабильную величину диаметра, трубку наполняют сухим песком, утрамбовывая его постукиванием, а концы закрывают конусоподобными деревянными пробками. В таком состоянии змеевик наматывают на отрезок трубы. Затем пробки выжигают или высверливают дрелью, и после промывания змеевик готов к использованию.

Применение

Сферы применения нержавейки:

• пищевая промышленность, кухонные приборы; с повышением уровня жизни использование стали в быту и продуктовом производстве лишь возрастает;
• нержавеющий металл широко востребован в химической промышленности — баки, ёмкости, реакторы, трубы (здесь нержавейка пищевая из марки стали 316, содержащая от 6% молибдена, является приемлемой);
• целлюлозно-бумажное производство использует нержавейку с молибденом в составе наравне также с маркой AISI316;
• электроэнергетика – сжигание нефти, угля, газа — требует нержавеющего металлопроката, начиная от малых предприятий до энергетических комплексов;
• охрана окружающей среды – сталь является расходным материалом при строительстве новых заводов согласно экологическим требованиям;
• транспортное машиностроение – для обеспечения безопасности при транспортировке грузов, при которой широко задействованы контейнеры из стали AISI316L.

Особенности и преимущества

Пищевая нержавейка марки стали AISI, используемая для изготовленния посуды и трубопроводов, имеет следующие характеристики:

• сопротивляемость агрессивной химической среде;
• обеспечение длительной эксплуатации;
• антикоррозионная стойкость всей поверхности;
• экологическая безопасность;
• соответствие стандартам миграции солей тяжёлых металлов;
• сохранение первоначальных свойств, облегчающих чистку и уход.

При выборе марки стали для пищевой нержавейки учитывают требования международных стандартов, определяющих материал, размеры, качество и маркировку изделий, в частности DIN 11850-1999. Насколько приемлемы эти характеристики, зависит от условий эксплуатации, можно ориентироваться на требования к свойствам металла, которые обеспечивают легирующие компоненты.