1. Santrauka
„18-8 nerūdijantis plienas“ yra bendras austenitinio nerūdijančio plieno šeimos pavadinimas, kuriam būdingas apytikslis 18% Chromas ir 8% Nikelis (taigi "18-8").
Žinomiausias narys yra Tipas 304 (US S30400 / Į 1.4301). 18-8 lydiniai yra nerūdijančio plieno technologijos darbiniai arkliukai, nes juose derinamas didelis atsparumas korozijai, puikus formavimas, didelis kietumas, ir paprastas gaminimas.
Jų nėra, Tačiau, geriausias pasirinkimas agresyviai chlorido aplinkai arba aukštos temperatūros valkšnumui – tokiais atvejais lydiniams su pridėtu molibdeno, stabilizuotos arba dvipusės mikrostruktūros, pirmenybė teikiama nikelio pagrindo lydiniams.
2. Ką reiškia „18–8“ – apibrėžimas ir taikymo sritis
"18-8" yra neoficialus, istorinis aprašas, kuris nurodo nerūdijantis plienas su apytiksliai 18 masės % chromo ir 8 nikelio masės %- klasikinė austenitinė nerūdijančio plieno kompozicija, pristatyta XX amžiaus pradžioje.
Paprastai tai reiškia 300-serijos austenitinė šeima: iš esmės Tipas 304 ir jo variantai (304L, 304H), plius susiję stabilizuoti pažymiai (Pvz., 321, 347) kurie dalijasi 18–20% Kr / 8–10% Ni bazės, bet pridėkite titano arba niobio, kad sureguliuotumėte karbido nusodinimą.
Pagrindiniai punktai:
- „18-8“ yra praktinis trumpinys – nurodykite tikslų pažymį (Pvz., 304, 304L, 321) pirkimuose.
- Austenitinę mikrostruktūrą stabilizuoja Ni; Cr užtikrina pasyvumą ir atsparumą oksidacijai.
3. Tipiški pažymiai ir standartai
Paprastai naudojamas komerciškai 18-8 variantai apima:
- Tipas 304 (US S30400 / Į 1.4301) - standartinis 18-8 nerūdijantis; bendros paskirties.
- Tipas 304L (S30403 / 1.4306) — mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantis variantas (≤0,03 % C) sumažinti jautrumą suvirinimo metu.
- Tipas 304H (S30409 / 1.4307) - didesnis anglies kiekis (≈0,04–0,10 %) siekiant pagerinti stiprumą aukštesnėje temperatūroje.
- Tipas 321 (S32100 / 1.4541) - Ti-stabilizuotas, kad būtų geriau atsparus tarpkristalinei korozijai po poveikio 450–850 °C temperatūroje.
- Tipas 347 (S34700 / 1.4550) — Nb stabilizuotas ekvivalentas 321.
Standartai, apimantys šias klases, apima ASTM A240 / A240M (plokštelė, lapas), ASTM A276 (barai), ASME/ASME II, ir EN/ISO atitikmenys. Specifikacijose visada nurodykite tikslų standartą ir UNS/EN numerį.
4. Cheminė sudėtis 18-8 Nerūdijantis plienas
| Elementas | Tipiškas diapazonas (tipiškas 304 šeima) | Pirminis vaidmuo |
| Chromas (Kr) | ~17.5 – 19.5 masės % | Sudaro pasyvią Cr₂O₃ plėvelę – pagrindinį atsparumo korozijai veiksnį |
| Nikelis (Į) | ~8,0 – 10.5 masės % | Austenito stabilizatorius; pagerina tvirtumą, plastiškumas ir gamyba |
| Anglies (C) | ≤ 0.08 masės % (304); ≤0,03 masės % (304L) | Padidina stiprumą, bet didelis C sukelia karbido nuosėdas (jautrumas) |
| Manganas (Mn) | ≤ 2.0 tipiniai masės % | Padeda deoksiduoti ir šiek tiek stabilizuoti austenitą |
Silicis (Ir) |
≤ ~1,0 masės % | Deoksidatorius; nedidelis poveikis aukšto T elgesiui |
| Fosforas (P), Sieros (S) | Žemas (pėdsaką) | Išlaikytas minimalus, kad būtų išsaugotas tvirtumas ir atsparumas korozijai |
| Titanas (Iš) / Niobium (NB) | Papildymai 321 / 347 | Anglies stabilizatoriai; pririškite C, kad išvengtumėte Cr karbido kritulių |
| Molibdenas (MO) | paprastai 0 klasikoje 18-8 (esantis 316) | Pagerina atsparumą įdubimams – lygumoje nėra 18-8, todėl atsparumas duobėms yra ribotas |
5. Mechaninės savybės 18-8 Nerūdijantis plienas
Žemiau esančioje lentelėje pateikiamos tipinės mechaninės savybės 18-8 austenitiniai nerūdijantys plienai (Pvz., Tipas 304 šeima) tirpale atkaitinta / atkaitinta būklė.
| Nuosavybė | Reprezentacinė vertė (atkaitintas 18-8 / Tipas 304 šeima) | Praktinės pastabos & šalto darbo efektai |
| 0.2% kompensuoti takumo ribą (RP0.2) | ~205 MPa (≈ 30 ksi) tipiškas; diapazonas ~190 – 260 MPA | Atkaitintas 304 paprastai ~205 MPa. Šaltas darbas (riedėjimas, Piešimas) palaipsniui didina derlių (gali viršyti 400–800 MPA esant stipriai deformacijai). |
| Tempimo stiprumas (Rm, UTS) | ~515 – 720 MPA (tipiškas ~520–620 MPa) | UTS didėja dirbant šaltai; stipriai šaltai apdorota medžiaga gali priartėti arba viršyti 900 MPa kraštutiniais atvejais. |
| Pailgėjimas pertraukos metu (A, %) | ~40 – 60 % (ant standartinio bandinio) | Didelis plastiškumas atkaitintoje būsenoje. Pailgėjimas mažėja dirbant šaltai ir didėjant kietumui (gali nukristi žemiau 20% stipriai apdirbtai medžiagai). |
Kietumas (Rokvelas / Brinell) |
~70 – 95 HRB (apytiksliai. ~120 – 220 Hb) | Tipiškas atkaitintas HRB ~70–95. Šaltas darbas žymiai padidina kietumą (grūdintas lapas gali viršyti HRB 100 / Hb 250+). |
| Tamprumo modulis, E | ≈ 193 - 200 GPA | Naudokite ≈ 193 GPA konstrukcijų / standumo skaičiavimams; E iš esmės nejautrus šaltam darbui, palyginti su stiprumu. |
| Šlyties modulis, G | ≈ 75 - 80 GPA | Naudokite ~77 GPa sukimo skaičiavimams. |
| Puasono koeficientas, n | ≈ 0.28 - 0.30 | Naudokite 0.29 kaip patogi dizaino vertė. |
Nuovargis (S–N) - tipiška ištvermė |
Labai priklauso nuo paviršiaus apdailos, reiškia stresą ir defektus; grubus nurodymas: ištvermės riba ≈ 0.3–0,5 × Rm už sklandų, poliruoti egzemplioriai | Realiuose komponentuose nuovargio tarnavimo laikas priklauso nuo suvirinimo siūlių, paviršiaus būklė ir liekamasis įtempis. Projektuodami naudokite komponentų testavimą arba tiekėjo S–N kreives. |
| Charpy poveikis (CVN) | Geras tvirtumas- tipinis kambario temperatūros CVN >> 20– 30 J daugumai atkaitintų gaminių formų | Austenitinis 18-8 išlaiko tvirtumą esant žemai temperatūrai; nurodykite CVN reikšmes, jei reikalinga lūžimo ar žemos temperatūros priežiūra. |
6. Fizinis & Šiluminės savybės
- Tankis: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
- Tamprumo modulis (E): ≈ 193– 200 GPa.
- Šilumos laidumas: palyginti žemas metalui, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ adresu 100 ° C. (krenta su temperatūra).
- Šiluminio plėtimosi koeficientas: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C.) - aukštesnis nei anglinis plienas, svarbu šiluminės jungties projektavimui.
- Lydymosi diapazonas: Solidus ~ 1375–1400 °C, skystis ~ 1400–1450 °C (priklauso nuo sudėties).
- Magnetinis elgesys: iš esmės nemagnetinis atkaitintos būklės; šaltas darbas arba martensito susidarymas suteikia nedidelį feromagnetizmą.
Temperatūros aptarnavimo ribos: nuolatinis naudojimas iki ~400–800 °C galimas priklausomai nuo lydinio ir aplinkos; saugokitės jautrinimo zonos (~425–850 °C) ir karburizacija/oksidacija aukštoje temperatūroje.
Norėdami išlaikyti aukštą T stiprumą, apsvarstykite 304H, 309, 310 arba kiti aukštos temperatūros lydiniai.
7. Elgesys korozijoje – stipriosios pusės ir apribojimai
Stiprybės
- Geras bendras atsparumas korozijai oksiduojančioje atmosferoje ir daugelyje cheminių medžiagų (rūgštys/bazės) esant aplinkos temperatūrai.
Pasyvioji Cr₂O3 plėvelė suteikia platų naudingumą maistui, architektūros ir daugelio procesų aplinkų. - Gera higiena ir švarumas, dėl ko 18-8 yra plačiai naudojamas maiste, gėrimai ir medicininė įranga.
Apribojimai
- Taškinė ir plyšinė korozija chloriduose: be Mo, 18-8 yra jautrus vietiniam atakai chlorido turinčioje terpėje (Jūros vanduo, sūrymus) ypač esant aukštai temperatūrai arba plyšiuose.
Jei yra chloridų, Tipas 316 (su Mo) arba dažnai pasirenkami dvipusiai lydiniai. - Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC): Austenitinis 18-8 plienas yra jautrus chlorido sukeltam SCC esant tempimo įtempiams ir aukštai temperatūrai; vengti tempimo įtempių derinio + Chloridai + temperatūra.
- Tarpkristalinė korozija (jautrumas): atsiranda veikiant 425–850 °C temperatūrai, nebent žemos temperatūros (304L) arba stabilizuoti pažymiai (321/347) yra naudojami.
- Galvaninė korozija: kai sujungiami su tauresniais lydiniais, 18-8 gali veikti kaip anodas tam tikruose elektrolituose – suprojektuotas taip, kad būtų išvengta nevienodo metalo kontakto arba būtų užtikrinta izoliacija.
Praktinė atrankos taisyklė: Skirta bendrajai eksploatacijai, kai susidaro chloridų arba stipriai redukuojančių sąlygų, įvertinti 316 (MO), superaustenitas, Duplex arba Nikelio lydiniai.
8. Gaminimas: formavimas, apdirbimas, suvirinimas ir sujungimas
Formavimas
- Puikus formavimas atkaitintos būklės dėl didelio plastiškumo. Naudokite tinkamus įrankius, kad atsižvelgtumėte į spyruoklę (didesnis nei švelnaus plieno) ir stiprų darbą grūdinantis elgesys.
- Gilus piešimas & verpimas yra įprasti virtuvės reikmenims ir plonasieniams indams.
Apdirbimas
- Žinomas „guminis“ palyginti su angliniu plienu; austenitiniai nerūdijantys plienai sukietėja pjovimo metu, kuris padidina įrankių susidėvėjimą. Geriausia praktika:
-
- Naudokite tvirtus įrankius, teigiami karbido įrankiai.
- Naudokite vidutinį pjovimo greitį, didelis pašaras grublėtam, ir gausus aušinimo skystis, kad būtų išvengta kraštų susikaupimo ir karščio.
- Naudokite aštrius kraštus ir drožles.
Suvirinimas & prisijungimas
- Puikus suvirinamumas įprastais metodais (GTAW, Gauna, SMAW, FCAW). Pagrindiniai punktai:
-
- Naudokite mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančius produktus (304L) suvirintiesiems mazgams, kai po suvirinimo kyla susirūpinimas dėl jautrumo.
- Naudokite tinkamus užpildus (Pvz., 308L/308 nerūdijančio plieno užpildas 304 netauriųjų metalų) kad atitiktų chemiją ir išvengtų karšto įtrūkimo.
- Valdykite šilumos tiekimą & tarplaidinė temperatūra; per didelis karštis išplečia įjautrintą zoną.
- Atkaitinimas tirpalu po suvirinimo (1050–1100 °C) po to greitas gesinimas gali atkurti atsparumą korozijai, jei tai įmanoma; dažnai neįmanoma surinktoms konstrukcijoms.
Alternatyviai, naudokite žemo C arba stabilizuotas klases, kad išvengtumėte PWHT poreikio. - Saugokitės kietėjimo įtrūkimų kai kuriose suvirinimo konfigūracijose – laikykitės kvalifikuotų WPS ir iš anksto kvalifikuotų procedūrų.
Kitas prisijungimas
- Kietasis litavimas, litavimas, klijavimas naudojami su atitinkamais srautais ir paviršiaus paruošimo priemonėmis. Klijavimui dažnai reikia aktyvuoti paviršių (liepsna, plazma, cheminis ėsdinimas).
9. Terminis apdorojimas & terminis apdorojimas
- Nekietinamas gesinant & temperamentas (Austenitinis 18-8 termiškai apdorojant nesudaro martensito kaip anglinis plienas).
- Tirpalo atkaitinimas: tipiškas at 1010–1120 °C po kurio seka greitas gesinimas (vanduo) karbidams ištirpinti ir atsparumui korozijai atkurti bei plastiškumą. Naudojamas po suvirinimo/sunkaus šalto darbo, kai įmanoma.
- Atkaitinimas nuo streso: ribota nauda; jei atliekama, vengti temperatūrų jautrinimo diapazone, nebent po to būtų atkaitintas tirpalas.
- Senėjimas: ilgalaikis poveikis 475 ° C. (475 °C trapumas) kai kuriuose geležies-nikelio-chromo lydiniuose medžiaga gali sutrupėti – nebūdinga 304, bet būkite atsargūs ilgai veikdami.
10. Paviršiaus apdaila, pasyvavimas ir valymas
- Mechaninė apdaila: 2B, BA, Nr.1, Nr.4 (šukuotas) ir tt. Pasirinkite taikymo apdailą: poliruotas sanitariniam naudojimui, matinis architektūriniam.
- Marinavimas & pasyvavimas: cheminis ėsdinimas pašalina karščio atspalvį ir įterptą geležį; pasyvavimas (gydymas azoto arba citrinos rūgštimi) atkuria ir sustiprina pasyviąją plėvelę – itin svarbią po suvirinimo ar pagaminimo.
Saugumo ir aplinkosaugos sumetimais vis dažniau teikiama pirmenybė pasyvuoti citrinų rūgštimi. - Elektropolidavimas: sumažina paviršiaus šiurkštumą ir pagerina atsparumą korozijai (naudingas farmacijos / maisto pramonėje).
- Valymas: vengti chloruotų valiklių; pirmenybę teikite švelniems šarminiams valikliams arba plovikliams, o po to skalaukite geriamuoju vandeniu. Kritiniam sanitariniam naudojimui, patvirtinti valymo režimą.
11. Tipiški taikymai 18-8 Nerūdijantis plienas
- Maisto aptarnavimo ir perdirbimo įranga: kriauklės, konvejeriai, rezervuarai – higieniški, lengvai valomi.
- Architektūriniai paviršiai ir apdaila: Patvarus, korozijai atspari apdaila.
- Buitinės prekės: stalo įrankiai, virtuvės reikmenys, prietaisų skydai.
- Cheminio proceso įranga (švelnios paslaugos): vamzdynai, vožtuvai nechloridinei aplinkai.
- Tvirtinimo detalės, Spyruoklės (kai apdirbama šaltai), instrumentai: naudojant apdirbamąjį grūdinimą mechaninei funkcijai.
- Medicinos prietaisai ir implantai (pasirinkti pažymius, kontroliuojama gamyba): dėl biologinio suderinamumo ir sterilizavimo (bet ne visi 18-8 variantai yra medicininio lygio).
12. Palyginimas su susijusiais lydiniais
| Nuosavybė / Aspektas | 18-8 Nerūdijantis plienas (Tipas 304 šeima) | Tipas 316 (18-10 + MO) | Stabilizuotas 18-8 (321 / 347) | Duplex 2205 |
| Kompozicijos akcentai | ~18% Kr, ~8–10% In | ~17–18% Kr, ~10–14% Ni, 2-3% mėn | 18–20% Kr, ~8–10% In + Iš (321) arba NB (347) | ~22% Kr, ~5–6% Ni, ~3% mėn, N |
| Lydinių šeima | Austenitinis nerūdijantis plienas | Austenitinis nerūdijantis plienas | Austenitinis nerūdijantis plienas (stabilizavosi) | Dvipusis nerūdijantis plienas (Austenitas + feritas) |
| Atsparumas įdubimams (giminaitis) | Vidutinis | Patobulinta vs 304 (Mo-patobulinta) | Panašus į 304 | Aukštas (žymiai geriau nei 304/316) |
| Atsparumas chloridui SCC | Ribotas karštoje chlorido aplinkoje | Geriau nei 304, bet SCC vis tiek įmanoma | Panašus į 304 (stabilizavimas veikia suvirinimo siūles, ne SCC) | Puiku - didelis atsparumas chloridui SCC |
| Tipiškas 0.2% derliaus stiprumas (atkaitintas) | ~190–260 MPa | ~185–260 MPa | ~190–260 MPa | ~400–500 MPa |
Tipiškas tempiamasis stipris (atkaitintas) |
~515–720 MPa | ~515–700 MPa | ~515–700 MPa | ~620–880 MPa |
| Ausmingumas / pailgėjimas | Puiku (≈40–60 %) | Puiku (panašus į 304) | Puiku | Vidutinis – geras (žemesnės nei austenitinės klasės) |
| Tvirtumas žemoje temperatūroje | Puiku, išlaiko atsparumą kriogeniniam diapazonui | Puiku | Puiku | Gerai, bet prastesnis už visiškai austenitinius plienus |
| Aukštos temperatūros stabilumas | Vidutinis; 304H pageidautina esant aukštai temperatūrai | Vidutinis; 316H prieinama | Puikus atsparumas sensibilizacijai | Apribota ilgalaikė šliaužimo paslauga |
| Suvirinamumas | Puiku; maža rizika su 304L | Puiku; 316L dažniausiai naudojamas | Labai tinka suvirintam mazgams | Geras, bet reikalauja kontroliuojamų procedūrų |
Formuojamumas |
Puikus gilus tempimas ir šaltas formavimas | Labai gerai | Labai gerai | Mugė; didesnis stiprumas sukelia atsitraukimą |
| Magnetinis elgesys | Nemagnetinis (atkaitintas) | Nemagnetinis (atkaitintas) | Nemagnetinis (atkaitintas) | Iš dalies magnetinis |
| Tipiškos programos | Maisto įranga, architektūrinis, slėgio indai, vamzdynai | Jūrų techninė įranga, Cheminis apdorojimas, Šilumokaičiai | Lėktuvas, išmetimo sistemos, suvirintos slėginės dalys | Jūroje, gėlinimas, aliejus & dujos, Cheminiai augalai |
| Santykinė medžiagų kaina | Žemas-vidutinis | Vidutinis – didelis | Vidutinis | Aukštas |
13. Išvada
18-8 Nerūdijantis plienas yra viena iš labiausiai subalansuotų ir plačiausiai pritaikytų medžiagų sistemų šiuolaikinėje inžinerijoje.
Sujungus maždaug 18% chromo ir 8% Nikelis, ji pasiekia stabilią austenitinę mikrostruktūrą, kuri užtikrina išskirtinį atsparumo korozijai derinį, mechaninis patikimumas, Formavimas, ir suvirinamumas.
Šios savybės paaiškina jos ilgalaikį dominavimą maisto perdirbime, Cheminė įranga, architektūrinės konstrukcijos, slėgio indai, ir bendras pramoninis pritaikymas.
DUK
Ką reiškia "18-8" nerūdijančiame pliene?
„18–8“ reiškia nominalią cheminę sudėtį, apytiksliai 18% chromo ir 8% Nikelis.
Ši kompozicija stabilizuoja austenitinę struktūrą, užtikrina atsparumą korozijai, ausmingumas, ir nemagnetinis elgesys atkaitintoje būsenoje.
Is 18-8 nerūdijantis plienas toks pat kaip tipas 304?
Tipas 304 yra labiausiai paplitęs standartizuotas laipsnis 18-8 šeima.
Nors „18–8“ yra bendras pramonės terminas, Tipas 304 (ir jo variantai, tokie kaip 304L ir 304H) yra tiksliai apibrėžta specifikacija pagal tarptautinius standartus.
Is 18-8 nerūdijančio plieno magnetas?
Atkaitinto tirpalo būsenoje, 18-8 nerūdijantis plienas iš esmės yra nemagnetinis. Tačiau, šaltas apdirbimas gali sukelti dalinę martensitinę transformaciją, sukelia nedidelę magnetinę reakciją.
Kokie yra pagrindiniai privalumai 18-8 nerūdijantis plienas, o ne dvipusis nerūdijantis plienas?
18-8 nerūdijantis plienas užtikrina puikų formavimą, lengvesnis suvirinimas, geresnis atsparumas žemoje temperatūroje, ir mažesnės medžiagų ir gamybos sąnaudos.
Dvipusis nerūdijantis plienas užtikrina didesnį stiprumą ir didesnį atsparumą chloridui, tačiau yra sudėtingesnis apdorojimas.
