18-8 Rozsdamentes acél: Összetétel, Teljesítmény & Felhasználások

Tartalom megmutat

1. Vezetői összefoglaló

A „18-8 rozsdamentes acél” az ausztenites rozsdamentes acélok családjának általános elnevezése, amelyet kb. 18% króm és 8% nikkel (ezért "18-8").

A legismertebb tagja az Beír 304 (US S30400 / -Ben 1.4301). 18-8 Az ötvözetek a rozsdamentes technológia igáslovai, mert egyesítik a széles korrózióállóságot, kiváló alakíthatóság, nagy szívósság, és egyszerű gyártás.

Nem azok, viszont, a legjobb választás agresszív kloridos környezetekhez vagy magas hőmérsékletű kúszó alkalmazásokhoz – ilyen esetekben hozzáadott molibdént tartalmazó ötvözetek, stabilizált vagy duplex mikrostruktúrák, vagy nikkel alapú ötvözetek előnyösek.

2. Mit jelent a „18-8” – meghatározás és hatály

A „18-8” egy informális, történelmi leíró, amely kijelöli rozsdamentes acélok -vel hozzávetőlegesen 18 tömeg% króm és 8 tömeg% nikkel— a XX. század elején bevezetett klasszikus ausztenites rozsdamentes kompozíció.

Jellemzően arra utal 300-sorozat ausztenites család: főként Beír 304 és változatai (304L, 304H), plusz a kapcsolódó stabilizált fokozatok (PÉLDÁUL., 321, 347) amelyek a 18–20%-os Kr / 8–10% Ni-bázis, de adjon hozzá titánt vagy nióbiumot a karbidkiválás szabályozására.

Kulcspontok:

A „18-8” egy praktikus gyorsírás – adja meg a pontos osztályzatot (PÉLDÁUL., 304, 304L, 321) a beszerzésben.
Az ausztenites mikroszerkezetet Ni stabilizálja; A Cr passzivitást és oxidációs ellenállást biztosít.

3. Tipikus fokozatok és szabványok

Kereskedelmi forgalomban általánosan használt 18-8 változatai közé tartozik:

Beír 304 (US S30400 / -Ben 1.4301) - szabvány 18-8 rozsdamentes; általános rendeltetésű.
304L típus (S30403 / 1.4306) – alacsony szén-dioxid-kibocsátású változat (≤0,03% C) hegesztés közbeni érzékenység csökkentésére.
304H típus (S30409 / 1.4307) - magasabb szén-dioxid (≈0,04–0,10%) a nagyobb szilárdság érdekében emelt hőmérsékleten.
Beír 321 (S32100 / 1.4541) - Ti-stabilizált a szemcseközi korrózióval szembeni jobb ellenállás érdekében 450–850 °C-os tartományban.
Beír 347 (S34700 / 1.4550) — Nb-stabilizált egyenértékű 321.

Az ezekre a fokozatokra vonatkozó szabványok közé tartozik ASTM A240 / A240M (lemez, lap), ASTM A276 (rúd), ASME/ASME II, és EN/ISO megfelelői. Mindig hivatkozzon a pontos szabványra és az UNS/EN számra a specifikációkban.

4. Kémiai összetétele 18-8 rozsdamentes acél

Elem	Tipikus tartomány (tipikus 304 család)	Elsődleges szerep
Króm (CR)	~17,5 – 19.5 tömeg%	Passzív Cr₂O₃ filmet képez – a fő korrózióállósági tényező
Nikkel (-Ben)	~8.0 – 10.5 tömeg%	Ausztenit stabilizátor; Javítja a keménységet, hajlékonyság és gyártás
Szén (C)	≤ 0.08 tömeg% (304); ≤0,03 tömeg% (304L)	Növeli a szilárdságot, de a magas C keményfém csapadékot okoz (szenzibilizáció)
Mangán (MN)	≤ 2.0 tömeg% jellemző	Segíti a dezoxidációt és az ausztenit stabilizálását
Szilícium (És)	≤ ~1,0 tömeg%	Deoxidálószer; csekély hatás a magas T viselkedésre
Foszfor (P), Kén (S)	Alacsony (nyom)	A szívósság és a korrózióállóság megőrzése érdekében minimálisan kell tartani
Titán (-Y -az) / Nióbium (Földrajzi jelzés)	Kiegészítések benne 321 / 347	Szén-stabilizátorok; kösse fel a C-t, hogy elkerülje a Cr-karbid csapadékot
Molibdén (MO)	általában 0 klasszikusban 18-8 (jelen van benne 316)	Javítja a lyukasztással szembeni ellenállást – síkságon hiányzik 18-8, így a lyukasztási ellenállás korlátozott

5. Mechanikai tulajdonságai 18-8 rozsdamentes acél

Az alábbi táblázat a tipikus mechanikai jellemzőket mutatja be 18-8 austenit rozsdamentes acélok (PÉLDÁUL., Beír 304 család) az oldatban izzított / izzított állapot.

Ingatlan	Reprezentatív érték (lágyított 18-8 / Beír 304 család)	Gyakorlati megjegyzések & hidegmunka hatások
0.2% offset folyáshatár (RP0.2)	~205 MPa (≈ 30 ksi) tipikus; hatótávolság ~190 – 260 MPA	Lágyított 304 jellemzően ~205 MPa. Hideg munka (gördülő, rajz) fokozatosan növeli a hozamot (meghaladhatja 400–800 MPa erős deformációhoz).
Szakítószilárdság (RM, UTS)	~515 – 720 MPA (tipikus ~520-620 MPa)	Az UTS hidegmunkával növekszik; erősen hidegen megmunkált anyag megközelítheti vagy meghaladhatja 900 MPa szélsőséges esetekben.
Szakadási nyúlás (A, %)	~40 – 60 % (standard próbatesten)	Magas képlékenység izzított állapotban. A nyúlás csökken a hideg munkával és a keménység növekedésével (alább eshet 20% erősen megmunkált anyagokhoz).
Keménység (Rockwell / Brinell)	~70 – 95 HRB (hozzávetőlegesen. ~120 – 220 HB)	Tipikus lágyított HRB ~70-95. A hideg munka jelentősen megnöveli a keménységet (a keményített lap meghaladhatja a HRB-t 100 / HB 250+).
Rugalmassági modulus, E	≈ 193 - - 200 GPA	Használat ≈ 193 GPA szerkezeti/merevségi számításokhoz; Az E alapvetően érzéketlen a hideg munkára az erőhöz képest.
Nyírási modulus, G	≈ 75 - - 80 GPA	Használat ~77 GPa torziós számításokhoz.
Poisson-arány, n	≈ 0.28 - - 0.30	Használat 0.29 kényelmes tervezési értékként.
Fáradtság (S–N) — tipikus állóképesség	Erősen függ a felület minőségétől, stresszt és hibákat jelentenek; durva útmutatás: állóképességi határ ≈ 0.3–0,5 × Rm simára, csiszolt példányok	A valódi alkatrészeknél a kifáradási élettartamot a hegesztési varratok szabályozzák, felületi állapot és a maradék feszültség. A tervezéshez használja az alkatrészvizsgálatot vagy a beszállítói S–N görbéket.
Charpy hatás (CVN)	Jó szívósság– tipikus szobahőmérsékletű CVN >> 20– 30 J a legtöbb lágyított termékformához	Austenit 18-8 alacsony hőmérsékleten megtartja szívósságát; adjon meg CVN értékeket, ha töréskritikus vagy alacsony hőmérsékletű szerviz szükséges.

6. Fizikai & Termikus tulajdonságok

Sűrűség: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
Rugalmassági modulus (E): ≈ 193-200 GPa.
Hővezetőképesség: fémhez képest viszonylag alacsony, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ at 100 ° C (csökken a hőmérséklettel).
Hőtágulási együttható: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 °C) — magasabb, mint a szénacél, fontos a termikus illesztések kialakításához.
Olvadási tartomány: solidus ~ 1375–1400 ° C, folyékony ~ 1400-1450 °C (összetétel függő).
Mágneses viselkedés: lényegében nem mágneses izzított állapotban; hideg munka vagy martenzit képződése enyhe ferromágnesességet kölcsönöz.

Hőmérséklet-szolgáltatási korlátok: ig folyamatos használat ~400-800 °C az ötvözettől és a környezettől függően lehetséges; óvakodjon az érzékenységi zónától (~425–850 °C) és karburizáció/oxidáció magas hőmérsékleten.

A tartós, magas T-szilárdság érdekében vegye figyelembe a 304H-t, 309, 310 vagy más magas hőmérsékletű ötvözetek.

7. Korróziós viselkedés – erősségek és korlátok

Erősség

Jó általános korrózióállóság oxidáló atmoszférában és számos vegyszerben (savak/bázisok) környezeti hőmérsékleten.
A passzív Cr2O3 film széles körben használható élelmiszerekben, építészeti és számos folyamatkörnyezet.
Jó higiénia és tisztíthatóság, ami miatt 18-8 széles körben használják az élelmiszerekben, italok és orvosi berendezések.

Korlátozások

Pitting és réskorrózió kloridokban: Mo nélkül, 18-8 klórtartalmú közegben érzékeny a helyi támadásra (tengervíz, sóoldatok) különösen magas hőmérsékleten vagy hasadékokban.
Ha kloridok vannak jelen, Beír 316 (Mo-val) vagy duplex ötvözeteket gyakran választanak.
Feszültségkorróziós repedés (SCC): austenit 18-8 az acélok érzékenyek a klorid által kiváltott SCC-re húzófeszültség és megemelt hőmérséklet hatására; kerülje a húzófeszültség kombinációját + kloridok + hőmérséklet.
Szemcseközi korrózió (szenzibilizáció): 425–850 °C-nak való kitettség után következik be, kivéve, ha alacsony hőmérsékletű (304L) vagy stabilizált fokozatok (321/347) használják.
Galvanikus korrózió: ha nemesebb ötvözetekhez kapcsolják, 18-8 bizonyos elektrolitokban anódként működhet – úgy van kialakítva, hogy elkerülje a különböző fémkontaktusokat vagy szigetelést biztosítson.

Gyakorlati kiválasztási szabály: Általános használatra, ahol kloridok vagy erősen redukáló körülmények lépnek fel, értékelni 316 (MO), szuperausztenites, duplex vagy nikkel -ötvözetek.

8. Gyártás: alakítás, megmunkálás, hegesztés és illesztés

Alakítás

Kiváló alakíthatóság izzított állapotban a nagy képlékenység miatt. Használjon megfelelő szerszámot a visszarugózáshoz (magasabb, mint a lágyacél) és az erős munkakeményítő magatartás.
Mély rajz & fonás edényeknél és vékony falú edényeknél gyakoriak.

Megmunkálás

Köztudottan „gumi” szénacélhoz képest; az ausztenites rozsdamentes acélok keményednek a vágás során, ami növeli a szerszámkopást. A legjobb gyakorlat:

- Használjon merev szerszámot, pozitív keményfém szerszámok.
- Mérsékelt vágási sebességet alkalmazzon, nagy előtolás nagyoláshoz, és bőséges hűtőfolyadékkal, hogy elkerüljük a szélek lerakódását és a hőt.
- Használjon éles éleket és forgácstörőket.

Hegesztés & csatlakozás

Kiváló hegeszthetőség általános módszerekkel (GTAW, Harapás, SMAW, FCAW). Kulcspontok:

- Használjon alacsony szén-dioxid-kibocsátást (304L) hegesztett szerelvényekhez, ahol a hegesztés utáni érzékenység aggodalomra ad okot.
- Használjon megfelelő töltőfémeket (PÉLDÁUL., 308L/308 rozsdamentes töltőanyag a 304 nem nemesfém) hogy megfeleljen a kémiának és elkerülje a forró repedést.
- Szabályozza a hőbevitelt & interpass hőmérséklet; a túlzott hőség kiszélesíti az érzékeny zónát.
- Hegesztés utáni oldatos izzítás (1050-1100 °C) ezt követi a gyors kioltás, ahol lehetséges, helyreállíthatja a korrózióállóságot; összeszerelt szerkezeteknél gyakran nem kivitelezhető.
  Alternatívaként, használjon alacsony C-tartalmú vagy stabilizált minőséget, hogy elkerülje a PWHT szükségességét.
- Óvakodjon a megszilárdulási repedéstől bizonyos hegesztési konfigurációkban – kövesse a minősített WPS-t és az előminősített eljárásokat.

Egyéb csatlakozás

Rapárolás, forrasztás, ragasztószerelés megfelelő folyasztószerekkel és felület-előkészítéssel használják. A ragasztós ragasztás gyakran felületaktiválást igényel (láng, vérplazma, kémiai marat).

9. Hőkezelés & termikus feldolgozás

Kioltással nem keményíthető & indulat (austenit 18-8 nem képez martenzitet hőkezeléssel, mint a szénacélok).
Oldat lágyítás: jellemző at 1010-1120 °C ezt követi a gyors kioltás (víz) a karbidok feloldására és a korrózióállóság és a hajlékonyság helyreállítására. Hegesztés/erős hidegmunka után használható, ha lehetséges.
Stresszoldó lágyítás: korlátozott előny; ha végrehajtják, kerülje az érzékenyítési tartományba eső hőmérsékletet, hacsak nem követi az oldatos lágyítás.
Öregedés: hosszan tartó expozíció 475 ° C (475 °C-os ridegség) egyes vas-nikkel-króm ötvözetek rideggé tehetik az anyagot – nem jellemző 304, de legyen óvatos a hosszú távú expozíciónál.

10. Felszíni befejezés, passziválás és tisztítás

Mechanikus felületkezelés: 2B, BA, No.1, 4. sz (ecsettel) stb. Válassza ki a befejezést az alkalmazáshoz: szaniternek polírozva, matt építészeti.
Pácolás & passziválás: A kémiai pácolás eltávolítja a hőárnyalatot és a beágyazott vasat; passziválás (salétromsavas vagy citromsavas kezelések) helyreállítja és megerősíti a passzív filmréteget – hegesztés vagy gyártás után kritikus.
A citromsavas passziválást egyre inkább előnyben részesítik biztonsági és környezetvédelmi okokból.
Elektropropolising: csökkenti a felület érdességét és javítja a korrózióállóságot (hasznos a gyógyszeriparban/élelmiszeriparban).
Tisztítás: kerülje a klórtartalmú tisztítószereket; előnyben részesítse az enyhe lúgos tisztítószereket vagy mosószereket, majd az ivóvizes öblítést. Kritikus egészségügyi használatra, érvényesítse a tisztítási rendet.

11. Tipikus alkalmazásai 18-8 rozsdamentes acél

18-8 Rozsdamentes acél metrikus hatlapfejű csavar

Étkezési és feldolgozó berendezések: elsüllyed, szállítószalagok, tartályok – higiénikus, könnyen tisztítható.
Építészeti felületek és burkolatok: tartós, korrózióálló bevonatok.
Háztartási cikkek: evőeszköz, főzőedény, készülék panelek.
Vegyipari berendezések (enyhe szolgáltatások): csővezeték, szelepek nem kloridos környezetekhez.
Rögzítőelemek, rugó (hidegen megmunkálva), hangszerelés: munkaedzés alkalmazása mechanikai funkcióra.
Orvosi eszközök és implantátumok (osztályzatok kiválasztása, ellenőrzött gyártás): a biokompatibilitás és a sterilizálhatóság miatt (de nem mindet 18-8 változatai orvosi minőségűek).

12. Összehasonlítás a kapcsolódó ötvözetekkel

Ingatlan / Vonatkozás	18-8 Rozsdamentes acél (Beír 304 család)	Beír 316 (18-10 + MO)	Stabilizált 18-8 (321 / 347)	Duplex 2205
Összeállítás kiemeli	~18% Kr, ~8-10% In	~17-18% Kr, ~10-14% Ni, 2-3% H	18–20% Kr, ~8-10% In + -Y -az (321) vagy Földrajzi jelzés (347)	~22% Kr, ~5-6% Ni, ~3% H, N
Ötvözet család	Ausztenites rozsdamentes acél	Ausztenites rozsdamentes acél	Ausztenites rozsdamentes acél (stabilizálódott)	Duplex rozsdamentes acél (Austenit + ferrit)
Pitting ellenállás (relatív)	Mérsékelt	Javított vs 304 (Mo-fokozott)	Hasonló a 304	Magas (lényegesen jobb, mint 304/316)
Kloriddal szembeni ellenállás SCC	Forró kloridos környezetben korlátozott	Jobb mint 304, de az SCC továbbra is lehetséges	Hasonló a 304 (a stabilizáció hatással van a hegesztésekre, nem SCC)	Kiváló – erős ellenállás az SCC-kloriddal szemben
Tipikus 0.2% hozamszilárdság (lágyított)	~190-260 MPa	~185–260 MPa	~190-260 MPa	~400-500 MPa
Tipikus szakítószilárdság (lágyított)	~515–720 MPa	~515–700 MPa	~515–700 MPa	~620-880 MPa
Hajlékonyság / meghosszabbítás	Kiváló (≈40–60%)	Kiváló (hasonlóhoz 304)	Kiváló	Közepes – jó (alacsonyabb, mint az ausztenites minőség)
Alacsony hőmérsékletű szívósság	Kiváló, megőrzi szívósságát a kriogén tartományig	Kiváló	Kiváló	Jó, de rosszabb a teljesen ausztenites acéloknál
Stabilitás magas hőmérsékleten	Mérsékelt; 304H magasabb hőmérséklet esetén előnyös	Mérsékelt; 316H elérhető	Kiváló érzékenységállóság	Korlátozottan hosszú távú kúszási szolgáltatásra használható
Hegesztés	Kiváló; alacsony kockázat 304L-rel	Kiváló; 316L általánosan használt	Nagyon jó hegesztett szerelvényekhez	Jó, de ellenőrzött eljárásokat igényel
Megfogalmazhatóság	Kiváló mélyhúzás és hidegalakítás	Nagyon jó	Nagyon jó	Igazságos; a nagyobb szilárdság visszaugrást okoz
Mágneses viselkedés	Nem mágneses (lágyított)	Nem mágneses (lágyított)	Nem mágneses (lágyított)	Részben mágneses
Tipikus alkalmazások	Élelmiszer berendezések, építészeti, nyomó edények, csővezeték	Tengerészeti hardver, vegyi feldolgozás, hőcserélők	Repülőgép, kipufogórendszerek, hegesztett nyomóelemek	Tengeri, sótalanítás, olaj & gáz, vegyi növények
Relatív anyagköltség	Alacsonyabb	Mérsékelt - magas	Mérsékelt	Magas

13. Következtetés

18-8 rozsdamentes acél az egyik legkiegyensúlyozottabb és legszélesebb körben alkalmazott anyagrendszer a modern mérnöki munkában.

Összevonva kb 18% króm és 8% nikkel, stabil ausztenites mikrostruktúrát ér el, amely a korrózióállóság kivételes keverékét biztosítja, mechanikai megbízhatóság, Megfogalmazhatóság, és hegeszthetőség.

Ezek a jellemzők magyarázzák a régóta fennálló dominanciát az élelmiszer-feldolgozásban, vegyi berendezés, építészeti szerkezetek, nyomó edények, és általános ipari alkalmazások.

GYIK

Mit jelent a „18-8” rozsdamentes acélban??

A „18-8” kb. névleges kémiai összetételére utal 18% króm és 8% nikkel.

Ez a kompozíció stabilizálja az ausztenites szerkezetet, korrózióállóságot biztosít, hajlékonyság, és nem mágneses viselkedés lágyított állapotban.

Is 18-8 rozsdamentes acél megegyezik a típussal 304?

Beír 304 belül a leggyakoribb szabványosított fokozat 18-8 család.

Míg a „18-8” általános iparági fogalom, Beír 304 (és változatai, mint például a 304L és a 304H) egy pontosan meghatározott specifikációt képvisel a nemzetközi szabványok szerint.

Is 18-8 rozsdamentes acél mágneses?

Oldatban izzított állapotban, 18-8 a rozsdamentes acél lényegében nem mágneses. Viszont, a hideg megmunkálás részleges martenzites átalakulást idézhet elő, enyhe mágneses választ eredményez.

Melyek a fő előnyei 18-8 rozsdamentes acél a duplex rozsdamentes acélok felett?

18-8 a rozsdamentes acél kiváló alakíthatóságot biztosít, könnyebb hegesztés, jobb alacsony hőmérsékleti szívósság, és alacsonyabb anyag- és gyártási költségek.

A duplex rozsdamentes acélok nagyobb szilárdságot és jobb kloridállóságot biztosítanak, de megmunkálásuk igényesebb.