18-8 З нержавеючай сталі: Склад, Выкананне & Выкарыстоўваецца

Змест паказваць

1. Рэзюмэ

«Нержавеючая сталь 18-8» - агульная назва для сямейства аўстэнітных нержавеючых сталей, якія характарызуюцца прыкладна 18% хром і 8% нік (таму «18-8»).

Самым вядомым членам з'яўляецца Тып 304 (ЗША S30400 / У 1.4301). 18-8 сплавы - гэта працоўныя конікі нержавеючай тэхналогіі, таму што яны спалучаюць у сабе шырокую каразійную ўстойлівасць, выдатная формуемость, высокая трываласць, і просты выраб.

Яны не з'яўляюцца, аднак, лепшы выбар для агрэсіўных хларыдных асяроддзяў або прымянення пры высокай тэмпературы паўзучасці - у гэтых выпадках сплавы з даданнем малібдэна, стабілізаваныя або дуплексныя мікраструктуры, або сплавы на аснове нікеля з'яўляюцца пераважнымі.

2. Што азначае «18-8» — вызначэнне і аб'ём

«18-8» - нефармал, гістарычны дэскрыптар, які абазначае з нержавеючай сталі з прыблізна 18 мас.% хрому і 8 мас.% нікеля— класічны аўстэнітны нержавеючы склад, уведзены ў пачатку 20 ст.

Звычайна гэта адносіцца да 300-шэраг аустенитных сям'я: прынцыпова Тып 304 і яго разнавіднасці (304L, 304Ч), плюс адпаведныя стабілізаваныя гатункі (e.g., 321, 347) якія падзяляюць 18-20% Cr / 8–10% асновы Ni, але дадайце тытан або ніобій для кантролю выпадзення карбіду.

Ключавыя моманты:

«18-8» - практычная стэнаграфія - укажыце дакладны бал (e.g., 304, 304L, 321) у закупках.
Аўстэнітная мікраструктура стабілізуецца Ni; Cr забяспечвае пасіўнасць і ўстойлівасць да акіслення.

З нержавеючай сталі 18-8 — Нержавеючая сталь 18-8SS

3. Тыпавыя маркі і нормы

Звычайна камерцыйна выкарыстоўваецца 18-8 варыянты ўключаюць:

Тып 304 (ЗША S30400 / У 1.4301) — стандартны 18-8 нержавеючая; агульнага прызначэння.
Тып 304L (S30403 / 1.4306) — нізкавугляродны варыянт (≤0,03% C) для зніжэння сенсібілізацыі пры зварцы.
Тып 304H (S30409 / 1.4307) — больш вугляродны (≈0,04–0,10%) для павышэння трываласці пры падвышаных тэмпературах.
Тып 321 (S32100 / 1.4541) — Стабілізаваны Ti для лепшай устойлівасці да міжкрысталічнай карозіі пасля ўздзеяння ў дыяпазоне 450–850 °C.
Тып 347 (S34700 / 1.4550) — Nb-стабілізаваны эквівалент 321.

Стандарты, якія ахопліваюць гэтыя класы, уключаюць ASTM A240 / А240М (талерка, ліст), ASTM A276 (палоны), ASME/ASME II, і эквіваленты EN/ISO. У спецыфікацыях заўсёды спасылайцеся на дакладны стандарт і нумар UNS/EN.

4. Хімічны склад 18-8 з нержавеючай сталі

Элемент	Тыповы дыяпазон (тыповы 304 сям'я)	Асноўная роля
Хром (Кр)	~17,5 – 19.5 мас.%	Утварае пасіўную плёнку Cr₂O₃ - асноўны фактар устойлівасці да карозіі
Нік (У)	~8,0 – 10.5 мас.%	Аўстэнітны стабілізатар; паляпшае трываласць, пластычнасць і выраб
Вуглярод (C)	≤ 0.08 мас.% (304); ≤0,03 мас.% (304L)	Павялічвае трываласць, але высокі С выклікае выпадзенне карбіду (сенсібілізацыя)
Марганец (Мн)	≤ 2.0 мас.% тып	Спрыяе раскісленню і некаторай стабілізацыі аўстэніту
Крэмнім (І)	≤ ~1,0 мас.%	Раскісліцель; нязначны ўплыў на паводзіны высокага Т
Фосфар (P), Серы (S)	Нізкі (след)	Захоўваецца мінімальна для захавання трываласці і ўстойлівасці да карозіі
Тытан (Аб) / Ніёбій (НБ)	Дапаўненні ст 321 / 347	Вуглярод-стабілізатары; звязаць C, каб пазбегнуць выпадзення карбіду Cr
Molybdenum (Мо)	звычайна 0 у класіцы 18-8 (прысутнічаць у 316)	Паляпшае ўстойлівасць да вылучэнняў — адсутнічае ў раўніне 18-8, так што ўстойлівасць да вылучэнняў абмежаваная

5. Механічныя ўласцівасці 18-8 з нержавеючай сталі

У табліцы ніжэй паказаны тыповыя механічныя ўласцівасці 18-8 аустенитные нержавеючыя сталі (e.g., Тып 304 сям'я) у растворы-адпал / отожженный стан.

Маёмасць	Рэпрэзентатыўнае значэнне (адпачываў 18-8 / Тып 304 сям'я)	Практычныя заўвагі & эфекты халоднай працы
0.2% зрушэнне мяжы цякучасці (Rp0.2)	~205 Мпа (≈ 30 ксі) тыповы; дыяпазон ~190 – 260 МПА	Адпачываў 304 звычайна ~205 Мпа. Халодная праца (скрутка, малюнак) паступова павялічвае ўраджайнасць (можа перавышаць 400-800 Мпа для моцнай дэфармацыі).
Трываласць на расцяжэнне (Rm, Ots)	~515 – 720 МПА (тыповая ~520–620 МПа)	UTS павялічваецца пры халоднай працы; моцна халоднай апрацоўкі матэрыял можа набліжацца або перавышаць 900 МПа ў крайніх выпадках.
Падаўжэнне пры разрыве (А, %)	~40 – 60 % (на стандартным пробным узоры)	Высокая пластычнасць у отожженном стане. Падаўжэнне падае па меры халоднай апрацоўкі і павышэння цвёрдасці (можа апусціцца ніжэй 20% для моцна апрацаванага матэрыялу).
Цяжкасць (Рокуэл / Брынел)	~70 – 95 Hrb (прыблізна. ~120 – 220 Hb)	Тыповы отожженный HRB ~70–95. Халодная праца істотна павышае цвёрдасць (загартаваны ліст можа перавышаць HRB 100 / Hb 250+).
Модуль пругкасці, Е	≈ 193 - 200 Балон	Ужываць ≈ 193 Балон для разлікаў канструкцыі/калянасці; E па сутнасці неадчувальны да халоднай працы ў параўнанні з трываласцю.
Модуль зруху, Г	≈ 75 - 80 Балон	Ужываць ~77 ГПа для разлікаў кручэння.
Каэфіцыент Пуасона, н	≈ 0.28 - 0.30	Ужываць 0.29 як зручнае дызайнерскае значэнне.
Стомленасць (S–N) — тыповае трыванне	Вельмі залежыць ад аздаблення паверхні, азначаюць стрэс і недахопы; грубае кіраўніцтва: мяжа цягавітасці ≈ 0.3–0,5 × Rm для гладкага, паліраваныя ўзоры	У рэальных кампанентах усталостная даўгавечнасць вызначаецца зварнымі швамі, стан паверхні і рэшткавае напружанне. Для праектавання выкарыстоўвайце тэставанне кампанентаў або крывыя S–N пастаўшчыка.
Удар Шарпі (CVN)	Добрая трываласць— тыповы CVN пры пакаёвай тэмпературы >> 20–30 Дж для большасці отожженных формаў вырабаў	Аўстэніт 18-8 захоўвае трываласць пры нізкіх тэмпературах; укажыце значэнні CVN, калі патрабуецца абслугоўванне пры крытычных разбурэннях або пры нізкіх тэмпературах.

6. фізічны & Цеплавыя ўласцівасці

Шчыльнасць: ≈ 7.9 г·см⁻³.
Модуль пругкасці (Е): ≈ 193–200 ГПа.
Цеплаправоднасць: адносна нізкі для металу, ≈ 14–16 Вт·м⁻¹·K⁻¹ каля 100 ° С (падае з тэмпературай).
Каэфіцыент цеплавога пашырэння: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° С) — вышэй, чым з вугляродзістай сталі, важны для дызайну цеплавога злучэння.
Дыяпазон плаўлення: solidus ~ 1375–1400 °C, вадкасць ~ 1400–1450 °C (залежыць ад складу).
Магнітныя паводзіны: па сутнасці немагнітны у отожженном стане; халодная апрацоўка або адукацыя мартэнсіту надае мяккі ферамагнетызм.

Тэмпературныя межы службы: бесперапыннае выкарыстанне да ~400–800 °C магчыма ў залежнасці ад сплаву і асяроддзя; сцеражыцеся зоны адчувальнасці (~425–850 °C) і науглероживание/акісленне пры высокіх тэмпературах.

Для ўстойлівай трываласці пры высокай тэмпературы разгледзім 304H, 309, 310 або іншыя тэрмаўстойлівыя сплавы.

7. Каразійныя паводзіны — моцныя бакі і абмежаванні

Моцныя бакі

Добрая агульная ўстойлівасць да карозіі у акісляльнай атмасферы і многіх хімічных рэчывах (кіслоты/асновы) пры тэмпературы навакольнага асяроддзя.
Пасіўная плёнка Cr₂O₃ забяспечвае шырокае прымяненне ў ежы, архітэктурныя і многія тэхналагічныя асяроддзя.
Добрая гігіена і чысціня, вось чаму 18-8 шырока выкарыстоўваецца ў ежу, напоі і медыцынскае абсталяванне.

Абмежаванні

Точкавая і шчылінная карозія ў хларыдах: без Мо, 18-8 успрымальны да лакалізаванай атацы ў хларыдазмяшчальных асяроддзях (марская вада, расолы) асабліва пры падвышаных тэмпературах або ў шчылінах.
Калі прысутнічаюць хларыды, Тып 316 (з Мо) або дуплексныя сплавы часта выбіраюць.
Каразійнае парэпанне пад напругай (SCC): аўстэнітны 18-8 сталі адчувальныя да SCC, выкліканага хларыдамі, пры напрузе расцяжэння і пры падвышанай тэмпературы; пазбягайце спалучэння напружання расцяжэння + хларыды + тэмпература.
Міжкрышталітная карозія (сенсібілізацыя): узнікае пасля ўздзеяння тэмпературы 425–850 °C, за выключэннем выпадкаў нізкай тэмпературы (304L) або стабілізаваныя гатункі (321/347) выкарыстоўваюцца.
Гальванічная карозія: у спалучэнні з больш высакароднымі сплавамі, 18-8 можа выступаць у якасці анода ў некаторых электралітах — канструкцыя дазваляе пазбегнуць кантакту з рознымі металамі або забяспечыць ізаляцыю.

Практычнае правіла выбару: Для агульнага абслугоўвання, дзе ўзнікаюць хларыды або цяжкія аднаўленчыя ўмовы, ацэньваць 316 (Мо), звышаўстэніт, дуплекс або нікелевыя сплавы.

8. Выдумка: фарміраванне, апрацоўванне, зварка і злучэнне

Фарміраванне

Выдатная пластычнасць у отожженном стане дзякуючы высокай пластычнасці. Выкарыстоўвайце належныя інструменты, каб улічыць спружынную аддачу (вышэй, чым мяккая сталь) і моцная працаздольнасць.
Глыбокі малюнак & спінінг з'яўляюцца агульнымі для посуду і танкасценных сасудаў.

Апрацоўванне

Сумна вядомы «клейкі» у параўнанні з вугляродзістай сталлю; аўстэнітныя нержавеючыя сталі ўмацоўваюцца на разрэзе, што павялічвае знос інструмента. Лепшая практыка:

- Выкарыстоўвайце жорсткі інструмент, цвёрдасплаўныя інструменты з станоўчым нахілам.
- Выкарыстоўвайце ўмераныя хуткасці рэзкі, высокая падача для чарнавой апрацоўкі, і вялікая колькасць астуджальнай вадкасці, каб пазбегнуць назапашвання краёў і цяпла.
- Выкарыстоўвайце вострыя краю і стружколомы.

Вінжаванне & далучэнне

Выдатная свариваемость агульнымі метадамі (GTAW, GMAW, SMAW, FCAW). Ключавыя моманты:

- Выкарыстоўвайце нізкавугляродны (304L) для зварных зборак, дзе сенсібілізацыя пасля зваркі выклікае занепакоенасць.
- Выкарыстоўвайце адпаведны металічны напаўняльнік (e.g., 308L/308 нержавеючая напаўняльнік для 304 асноўны метал) каб адпавядаць хіміі і пазбягаць гарачага парэпання.
- Кантроль падводу цяпла & межпроходная тэмпература; празмернае цяпло пашырае сенсібілізаванай зону.
- Адпал раствора пасля зваркі (1050–1100 °C) з наступнай хуткай загартоўкай можна аднавіць устойлівасць да карозіі, дзе гэта магчыма; часта невыканальна для зборных канструкцый.
  У якасці альтэрнатывы, выкарыстоўвайце маркі з нізкім утрыманнем C або стабілізаваныя маркі, каб пазбегнуць неабходнасці PWHT.
- Сцеражыцеся парэпання пры зацвярдзенні ў некаторых канфігурацыях зварных швоў - выконвайце кваліфікаваныя працэдуры WPS і папярэднія кваліфікацыі.

Іншае далучэнне

Пайка, памак, клеевое злучэнне выкарыстоўваюцца з адпаведнымі флюсамі і падрыхтоўкай паверхні. Склейванне клеем часта патрабуе актывацыі паверхні (полымя, плазма, хімічнае тручэнне).

9. Тэрмічная апрацоўка & тэрмічная апрацоўка

Не паддаецца загартоўцы & нораў (аўстэнітны 18-8 не ўтварае мартенсита пры тэрмічнай апрацоўцы, як вугляродзістай сталі).
Раствор адпалу: тыповы ст 1010–1120 °C з наступным хуткім гашэннем (вада) для растварэння карбідаў і аднаўлення каразійнай стойкасці і пластычнасці. Выкарыстоўваецца пасля зваркі/цяжкіх халодных работ, калі гэта магчыма.
Адпал стрэсу: абмежаваная карысць; калі выконваецца, пазбягайце тэмператур у дыяпазоне сенсібілізацыі, за выключэннем выпадкаў адпалу ў растворы.
Старэнне: працяглага ўздзеяння на 475 ° С (475 °C далікатнасць) у некаторых сплавах жалеза, нікеля і хрому можа вырабляцца далікатнасць матэрыялу — не характэрна для 304, але будзьце асцярожныя пры працяглым уздзеянні.

10. Аздабленне паверхні, пасівацыя і ачыстка

Механічная аздабленне: 2Б, Б.А, No1, No4 (шчоткай) і г.д.. Выберыце аздабленне для нанясення: паліраваны для сан, матавыя для архітэктурных.
Саленне & пасівацыя: хімічнае пратручванне выдаляе цеплавы адценне і ўбудаванае жалеза; пасівацыя (апрацоўкі азотнай або цытрынавай кіслатой) аднаўляе і ўмацоўвае пасіўную плёнку - крытычна важна пасля зваркі або вырабу.
Пасівацыя цытрынавай кіслатой становіцца ўсё больш пераважнай з меркаванняў бяспекі і аховы навакольнага асяроддзя.
Электрапаліроўка: памяншае шурпатасць паверхні і павышае ўстойлівасць да карозіі (карысны ў фармацэўтычнай/харчовай прамысловасці).
Чыстка: пазбягайце хлараваных ачышчальнікаў; аддавайце перавагу мяккім шчолачным ачышчальнікам або мыйным сродкам з наступным прамываннем пітной вадой. Для найважнейшага санітарнага выкарыстання, пацвердзіць рэжым ачысткі.

11. Тыповыя прымянення 18-8 з нержавеючай сталі

18-8 Метрычны шасцігранны болт з нержавеючай сталі

Абсталяванне для грамадскага харчавання і апрацоўкі: ракавіны, канвееры, бачкі — гігіен, лёгка чысціцца.
Архітэктурныя паверхні і аздабленне: моцны, ўстойлівае да карозіі аздабленне.
Гаспадарчыя тавары: сталовыя прыборы, посуд, панэлі прыбораў.
Хімічнае тэхналагічнае абсталяванне (мяккія паслугі): трубы, клапаны для нехларыдных асяроддзяў.
Зашпількі, крыніцы (пры халоднай апрацоўцы), інструментарыя: з выкарыстаннем загартоўкі для механічнай функцыі.
Медыцынскія прылады і імплантаты (выбраць адзнакі, кантраляванае вытворчасць): з-за биосовместимости і магчымасці стэрылізацыі (але не ўсе 18-8 варыянты мед).

12. Параўнанне з роднаснымі сплавамі

Маёмасць / Аспект	18-8 З нержавеючай сталі (Тып 304 сям'я)	Тып 316 (18-10 + Мо)	Стабілізаваны 18-8 (321 / 347)	Дуплекс 2205
Асноўныя моманты кампазіцыі	~18% Cr, ~8–10% цалі	~17–18% Cr, ~10–14% Ni, 2–3% пн	18–20% Cr, ~8–10% цалі + Аб (321) або НБ (347)	~22% Cr, ~5–6% Ni, ~3% мес, N
Сям'я сплаў	Аўстэнітная нержавеючая сталь	Аўстэнітная нержавеючая сталь	Аўстэнітная нержавеючая сталь (стабілізавалася)	Дуплекс з нержавеючай сталі (аустениты + ферыт)
Ўстойлівасць да выязваўлення (сваяк)	Умераны	Палепшаны супраць 304 (Мо-ўзмоцнены)	Падобна на 304	Высокі (значна лепш, чым 304/316)
Ўстойлівасць да хларыду SCC	Абмежаваны ў гарачых хларыдных асяроддзях	Лепш чым 304, але SCC усё яшчэ магчымы	Падобна на 304 (стабілізацыя ўплывае на зварныя швы, не SCC)	Выдатны — моцная ўстойлівасць да хларыднага SCC
Тыповы 0.2% Сіла выхаду (адпачываў)	~190–260 МПа	~185–260 МПа	~190–260 МПа	~400–500 МПа
Тыповая трываласць на разрыў (адпачываў)	~515–720 МПа	~515–700 МПа	~515–700 МПа	~620–880 МПа
Пластычнасць / падаўжэнне	Выдатны (≈40–60%)	Выдатны (падобны на 304)	Выдатны	Умерана - добра (ніжэй, чым аўстэнітныя маркі)
Устойлівасць да нізкіх тэмператур	Выдатны, захоўвае трываласць у крыягенных дыяпазонах	Выдатны	Выдатны	Добры, але саступае цалкам аўстэнітным сталям
Ўстойлівасць да высокіх тэмператур	Умераны; 304H пераважней пры падвышанай тэмпературы	Умераны; 316H даступны	Выдатная ўстойлівасць да сенсібілізацыі	Абмежаваны для доўгатэрміновай службы паўзучага рэжыму
Зварачнасць	Выдатны; нізкі рызыка з 304L	Выдатны; 316L звычайна выкарыстоўваецца	Вельмі добры для зварных вузлоў	Добры, але патрабуе кантраляваных працэдур
Фармальнасць	Выдатная глыбокая выцяжка і халодная фармоўка	Вельмі добра	Вельмі добра	Кірмаш; больш высокая трываласць выклікае адкат
Магнітныя паводзіны	Немагнітныя (адпачываў)	Немагнітныя (адпачываў)	Немагнітныя (адпачываў)	Часткова магнітны
Тыповыя прыкладанні	Абсталяванне для харчавання, архітэктурны, пад ціскам, трубы	Марская тэхніка, хімічная апрацоўка, цеплаабменнікі	Самалёт, выхлапныя сістэмы, зварныя дэталі пад ціскам	На беразе, апылянасць, змазваць & бензін, Хімічныя расліны
Адносная кошт матэрыялу	Нізкі–умераны	Умераны–высокі	Умераны	Высокі

13. Conclusion

18-8 з нержавеючай сталі уяўляе сабой адну з найбольш збалансаваных і шырока распаўсюджаных матэрыяльных сістэм у сучаснай тэхніцы.

Сумясціўшы прыбл 18% хром і 8% нік, ён дасягае стабільнай аўстэнітнай мікраструктуры, якая забяспечвае выключную сумесь устойлівасці да карозіі, механічная надзейнасць, Фармальнасць, і зварваемасць.

Гэтыя характарыстыкі тлумачаць яго даўняе дамінаванне ў харчовай прамысловасці, хімічнае абсталяванне, архітэктурныя збудаванні, пад ціскам, і агульнапрамысловыя прымянення.

FAQ

Што азначае "18-8" у нержавеючай сталі?

«18-8» адносіцца да намінальнага хімічнага складу прыблізна 18% хром і 8% нік.

Гэты склад стабілізуе аустенитную структуру, забеспячэнне ўстойлівасці да карозіі, пластычнасць, і немагнітныя паводзіны ў отожженном стане.

ёсць 18-8 нержавеючая сталь такая ж, як Тып 304?

Тып 304 з'яўляецца найбольш распаўсюджаным стандартызаваны гатунак у 18-8 сям'я.

У той час як «18-8» з'яўляецца агульным галіновым тэрмінам, Тып 304 (і яго варыянты, такія як 304L і 304H) уяўляе сабой дакладна акрэсленую спецыфікацыю ў адпаведнасці з міжнароднымі стандартамі.

ёсць 18-8 магніт з нержавеючай сталі?

У раствора-адпаленым стане, 18-8 нержавеючая сталь па сутнасці немагнітная. Аднак, халодная апрацоўка можа выклікаць частковае мартенситное ператварэнне, што прыводзіць да лёгкай магнітнай рэакцыі.

Якія асноўныя перавагі 18-8 нержавеючая сталь, а не дуплексная нержавеючая сталь?

18-8 нержавеючая сталь забяспечвае цудоўную формуемость, палягчэнне зваркі, лепшая трываласць пры нізкіх тэмпературах, і больш нізкія выдаткі на матэрыялы і выраб.

Дуплексная нержавеючая сталь забяспечвае больш высокую трываласць і павышаную ўстойлівасць да хларыду, але больш патрабавальная да апрацоўкі.