1. Kopsavilkums
“18-8 nerūsējošais tērauds” ir vispārpieņemtais nosaukums austenīta nerūsējošā tērauda saimei, ko raksturo aptuveni 18% hroms un 8% niķelis (tātad “18-8”).
Pazīstamākais dalībnieks ir Ierakstīt 304 (US S30400 / Iekšā 1.4301). 18-8 sakausējumi ir nerūsējošā tērauda tehnoloģiju darba zirgi, jo tie apvieno plašu izturību pret koroziju, lieliska formējamība, augsta stingrība, un vienkārša izgatavošana.
Tie nav, lai arī, labākā izvēle agresīvām hlorīdu vidēm vai augstas temperatūras šļūdes lietojumiem — šādos gadījumos sakausējumiem ar pievienotu molibdēnu, stabilizētas vai dupleksas mikrostruktūras, priekšroka dodama sakausējumiem uz niķeļa bāzes.
2. Ko nozīmē “18-8” — definīcija un darbības joma
“18-8” ir neformāls, vēsturisks deskriptors, kas apzīmē nerūsējoši tēraudi ar aptuveni 18 masas % hroma un 8 masas % niķeļa— klasiskā austenīta nerūsējošā tērauda kompozīcija, kas ieviesta 20. gadsimta sākumā.
Tas parasti attiecas uz 300-sērijas austenīts ģimene: galvenokārt Ierakstīt 304 un tā varianti (304Lukturis, 304H), plus saistītās stabilizētās pakāpes (Piem., 321, 347) kuriem ir 18–20% Kr / 8-10% Ni bāzes, bet pievienojiet titānu vai niobiju, lai kontrolētu karbīda nokrišņus.
Galvenie punkti:
- “18-8” ir praktisks saīsinājums — norādiet precīzu atzīmi (Piem., 304, 304Lukturis, 321) iepirkumā.
- Austenīta mikrostruktūru stabilizē Ni; Cr nodrošina pasivitāti un oksidācijas izturību.
3. Tipiskas pakāpes un standarti
Bieži lietots komerciāli 18-8 varianti ietver:
- Ierakstīt 304 (US S30400 / Iekšā 1.4301) - standarts 18-8 nerūsējošs; vispārējs mērķis.
- Tips 304L (S30403 / 1.4306) — zema oglekļa satura variants (≤0,03% C) lai samazinātu sensibilizāciju metināšanas laikā.
- Tips 304H (S30409 / 1.4307) — augstāks oglekļa saturs (≈0,04–0,10%) uzlabotai izturībai paaugstinātā temperatūrā.
- Ierakstīt 321 (S32100 / 1.4541) — Ti-stabilizēts labākai izturībai pret starpkristālu koroziju pēc iedarbības 450–850 °C diapazonā.
- Ierakstīt 347 (S34700 / 1.4550) — Nb-stabilizēts ekvivalents 321.
Standarti, kas attiecas uz šīm kategorijām, ietver ASTM A240 / A240M (plāksne, lapa), ASTM A276 (bāri), ASME/ASME II, un EN/ISO ekvivalenti. Vienmēr norādiet precīzu standartu un UNS/EN numuru specifikācijās.
4. Ķīmiskais sastāvs 18-8 nerūsējošais tērauds
| Elements | Tipisks diapazons (tipisks 304 ģimene) | Primārā loma |
| Hroms (Krekls) | ~17.5 – 19.5 masas % | Veido pasīvu Cr₂O₃ plēvi — galveno korozijas izturības veicinātāju |
| Niķelis (Iekšā) | ~8,0 – 10.5 masas % | Austenīta stabilizators; Uzlabo izturību, elastība un izgatavošana |
| Ogleklis (C) | ≤ 0.08 masas % (304); ≤0,03 masas % (304Lukturis) | Palielina izturību, bet augsts C izraisa karbīda nokrišņus (sensibilizācija) |
| Mangāns (Nojaukšanās) | ≤ 2.0 mas.% tipisks | Palīdz deoksidācijai un zināmai austenīta stabilizēšanai |
Silīcijs (Un) |
≤ ~1,0 mas.% | Deoksidētājs; neliela ietekme uz augsta T uzvedību |
| Fosfors (Pūtīt), Sērs (S) | Zems (izsekot) | Saglabāts minimāls, lai saglabātu izturību un izturību pret koroziju |
| Titāns (No) / Niobijs (Nb) | Papildinājumi iekšā 321 / 347 | Oglekļa stabilizatori; piesiet C, lai izvairītos no Cr karbīda nokrišņiem |
| Molibdēns (Noplūde) | parasti 0 klasikā 18-8 (klāt 316) | Uzlabo pretestību pret bedrēm — nav līdzenumā 18-8, tāpēc pretestība pret iedobēm ir ierobežota |
5. Mehāniskās īpašības 18-8 nerūsējošais tērauds
Tālāk esošajā tabulā sniegtas tipiskas mehāniskās īpašības 18-8 austenīta nerūsējošais tērauds (Piem., Ierakstīt 304 ģimene) šķīdumā atkvēlināts / atkausēts stāvoklis.
| Īpašums | Reprezentatīvā vērtība (rūdīts 18-8 / Ierakstīt 304 ģimene) | Praktiskas piezīmes & aukstā darba efekti |
| 0.2% kompensēta tecēšanas robeža (RP0.2) | ~205 MPa (≈ 30 ksi) tipisks; diapazons ~190 - 260 MPA | Atkvēlināts 304 parasti ~ 205 MPa. Aukstā apstrāde (ritošs, zīmējums) pakāpeniski paaugstina ražu (var pārsniegt 400-800 MPa smagai deformācijai). |
| Stiepes izturība (Rm, UTS) | ~515 – 720 MPA (tipiski ~520–620 MPa) | UTS palielinās ar aukstu darbu; stipri auksti apstrādāts materiāls var pietuvoties vai pārsniegt 900 MPa ārkārtējos gadījumos. |
| Pagarinājums pārtraukumā (Izšķirt, %) | ~40- 60 % (uz standarta testa parauga) | Augsta elastība atkausētā stāvoklī. Pagarinājums samazinās, aukstam darbam un cietībai palielinoties (var nokrist zemāk 20% smagi apstrādātam materiālam). |
Cietība (Rokvels / Brinels) |
~70 - 95 HRB (apm.. ~120 – 220 HB) | Tipisks atkausētais HRB ~70–95. Auksts darbs ievērojami palielina cietību (rūdīta loksne var pārsniegt HRB 100 / HB 250+). |
| Elastības modulis, E | ≈ 193 - 200 GPA | Izmantot ≈ 193 GPA konstrukcijas/stinguma aprēķiniem; E būtībā ir nejutīgs pret aukstu darbu salīdzinājumā ar izturību. |
| Bīdes modulis, Gan | ≈ 75 - 80 GPA | Izmantot ~77 GPa vērpes aprēķiniem. |
| Puasona koeficients, n | ≈ 0.28 - 0.30 | Izmantot 0.29 kā ērta dizaina vērtība. |
Nogurums (S–N) — tipiska izturība |
Ļoti atkarīgs no virsmas apdares, nozīmē stresu un defektus; aptuvens norādījums: izturības robeža ≈ 0.3–0,5 × Rm gludai, pulēti paraugi | Reālos komponentos noguruma kalpošanas laiku nosaka metināšanas šuves, virsmas stāvoklis un atlikušais spriegums. Projektēšanai izmantojiet komponentu testēšanu vai piegādātāja S–N līknes. |
| Čarpija ietekme (CVN) | Laba stingrība— tipisks istabas temperatūras CVN >> 20-30 J lielākajai daļai atkausēto produktu formu | Austenīts 18-8 saglabā stingrību zemā temperatūrā; norādiet CVN vērtības, ja nepieciešama lūzuma vai zemas temperatūras apkalpošana. |
6. Fizisks & Termiskās īpašības
- Blīvums: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
- Elastības modulis (E): ≈ 193-200 GPa.
- Siltumvadītspēja: salīdzinoši zems metālam, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ pie 100 ° C (krīt ar temperatūru).
- Termiskās izplešanās koeficients: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C) — augstāks par oglekļa tēraudu, svarīga termiskai savienojuma konstrukcijai.
- Kušanas diapazons: Solidus ~ 1375-1400 °C, šķidrums ~ 1400-1450 °C (atkarīgs no sastāva).
- Magnētiskā uzvedība: būtībā nemagnētisks atkausētā stāvoklī; auksts darbs vai martensīta veidošanās nodrošina vieglu feromagnētismu.
Temperatūras apkalpošanas ierobežojumi: nepārtraukta lietošana līdz ~400–800 °C ir iespējams atkarībā no sakausējuma un vides; uzmanieties no sensibilizācijas zonas (~425–850 °C) un karburizācija/oksidēšana augstās temperatūrās.
Lai nodrošinātu ilgstošu augstu T stiprību, apsveriet 304H, 309, 310 vai citi augstas temperatūras sakausējumi.
7. Korozijas uzvedība — stiprās puses un ierobežojumi
Stiprās puses
- Laba vispārējā izturība pret koroziju oksidējošā atmosfērā un daudzās ķīmiskās vielas (skābes/bāzes) apkārtējās vides temperatūrā.
Pasīvā Cr₂O₃ plēve nodrošina plašu pielietojumu pārtikā, arhitektūras un daudzas procesu vides. - Laba higiēna un tīrāmība, tieši tāpēc 18-8 tiek plaši izmantots pārtikā, dzērienu un medicīnas iekārtas.
Ierobežojumi
- Punktu un plaisu korozija hlorīdos: bez Mo, 18-8 ir jutīgs pret lokalizētu uzbrukumu hlorīdu saturošā vidē (jūras ūdens, sālījumi) īpaši paaugstinātā temperatūrā vai spraugās.
Ja ir hlorīdi, Ierakstīt 316 (ar Mo) vai bieži tiek izvēlēti dupleksi sakausējumi. - Sprieguma korozijas plaisāšana (SCC): austenīts 18-8 tēraudi ir jutīgi pret hlorīda izraisītu SCC stiepes sprieguma un paaugstinātas temperatūras apstākļos; izvairīties no stiepes sprieguma kombinācijas + hlorīdi + temperatūra.
- Starpkristālu korozija (sensibilizācija): rodas pēc pakļaušanas 425–850 °C temperatūrai, ja vien nav zemas temperatūras (304Lukturis) vai stabilizētas pakāpes (321/347) tiek izmantoti.
- Galvaniskā korozija: savienojot ar cēlākiem sakausējumiem, 18-8 var darboties kā anods noteiktos elektrolītos — izstrādāts tā, lai izvairītos no atšķirīga metāla kontakta vai nodrošinātu izolāciju.
Praktisks atlases noteikums: Vispārīgai lietošanai, kur rodas hlorīdu vai smagi reducējoši apstākļi, novērtēt 316 (Noplūde), superaustenīts, divstāvu vai niķeļa sakausējumi.
8. Izgatavošana: veidošanās, apstrāde, metināšana un savienošana
Veidošanās
- Lieliska formējamība atlaidinātā stāvoklī augstās elastības dēļ. Izmantojiet atbilstošus instrumentus, lai ņemtu vērā atspērienu (augstāks par vieglo tēraudu) un spēcīga darba rūdīšanas uzvedība.
- Dziļais zīmējums & vērpšana ir izplatīti virtuves traukiem un plānsienu traukiem.
Apstrāde
- Bēdīgi slaveni “sveķains” salīdzinot ar oglekļa tēraudu; austenīta nerūsējošais tērauds sacietē griezumā, kas palielina instrumentu nodilumu. Labākā prakse:
-
- Izmantojiet stingrus instrumentus, pozitīvi karbīda instrumenti.
- Izmantojiet mērenu griešanas ātrumu, augsta padeve rupjā apstrādei, un bagātīgs dzesēšanas šķidrums, lai izvairītos no malu uzkrāšanās un karstuma.
- Izmantojiet asas malas un skaidu lauzējus.
Metināšana & pievienošanās
- Lieliska metināmība ar kopīgām metodēm (GTAW, GMAW, SMAW, FCAW). Galvenie punkti:
-
- Izmantojiet zemu oglekļa saturu (304Lukturis) metinātiem mezgliem, kur pēc metināšanas rodas sensibilizācija.
- Izmantojiet atbilstošus pildvielas metālus (Piem., 308L/308 nerūsējošā pildviela priekš 304 parastais metāls) lai atbilstu ķīmijai un izvairītos no karstās plaisāšanas.
- Kontrolējiet siltuma padevi & starppass temperatūra; pārmērīgs karstums paplašina jutīgo zonu.
- Pēcmetināšanas šķīduma atkvēlināšana (1050-1100 °C) kam seko ātra dzēšana, kur tas ir iespējams, var atjaunot izturību pret koroziju; bieži vien nav iespējams saliktām konstrukcijām.
Alternatīvi, izmantojiet zema C vai stabilizētas kategorijas, lai izvairītos no nepieciešamības pēc PWHT. - Uzmanieties no sacietēšanas plaisāšanas dažās metināšanas konfigurācijās — ievērojiet kvalificētu WPS un iepriekš kvalificētas procedūras.
Cita pievienošanās
- Cietsirdība, lodēšana, līmējošā līmēšana tiek izmantotas ar atbilstošām plūsmām un virsmas sagatavošanu. Līmējošai līmēšanai bieži nepieciešama virsmas aktivizēšana (liesma, plazma, ķīmiskā kodināšana).
9. Termiskā apstrāde & termiskā apstrāde
- Nav rūdāms ar rūdīšanu & temperaments (austenīts 18-8 termiskās apstrādes rezultātā neveido martensītu, piemēram, oglekļa tēraudus).
- Šķīduma atkausēšana: tipisks plkst 1010-1120 °C kam seko ātra dzēšana (laistīt) lai izšķīdinātu karbīdus un atjaunotu izturību pret koroziju un elastību. Ja iespējams, izmanto pēc metināšanas/smaga auksta darba.
- Stresa mazināšanas atkausēšana: ierobežots labums; ja tiek veikta, izvairieties no temperatūras sensibilizācijas diapazonā, ja vien neseko šķīduma atkvēlināšana.
- Novecošanās: ilgstoša iedarbība uz 475 ° C (475 °C trauslumu) dažos dzelzs-niķeļa-hroma sakausējumos materiāls var trauslēt — tas nav raksturīgs 304, bet esiet piesardzīgs ilgstošas ekspozīcijas laikā.
10. Virsmas apdare, pasivēšana un tīrīšana
- Mehāniskā apdare: 2Bārts, BA, Nr.1, Nr.4 (matēts) utt.. Izvēlieties apdari uzklāšanai: pulēts sanitārajiem nolūkiem, matēts arhitektoniski.
- Kodināšana & pasniegšana: ķīmiskā kodināšana noņem siltuma nokrāsu un iestrādāto dzelzi; pasniegšana (apstrāde ar slāpekļskābi vai citronskābi) atjauno un nostiprina pasīvo plēvi, kas ir ļoti svarīga pēc metināšanas vai izgatavošanas.
Drošības un vides apsvērumu dēļ arvien vairāk tiek dota priekšroka citronskābes pasivēšanai. - Elektropolēšana: samazina virsmas raupjumu un uzlabo izturību pret koroziju (noderīga farmācijas/pārtikas rūpniecībā).
- Tīrīšana: izvairieties no hlorētiem tīrīšanas līdzekļiem; dod priekšroku viegliem sārmainiem tīrīšanas līdzekļiem vai mazgāšanas līdzekļiem, kam seko skalošana ar dzeramo ūdeni. Kritiskajai sanitārai lietošanai, apstipriniet tīrīšanas režīmu.
11. Tipiski pielietojumi 18-8 nerūsējošais tērauds
- Ēdināšanas un apstrādes iekārtas: izlietnes, konveijeri, tvertnes — higiēniskas, viegli tīrāms.
- Arhitektūras virsmas un apdare: izturīgs, korozijizturīga apdare.
- Saimniecības preces: galda piederumi, virtuves piederumi, ierīču paneļi.
- Ķīmisko procesu iekārtas (maigi pakalpojumi): cauruļvadi, vārsti nehlorīdu videi.
- Stiprinājumi, atsperes (auksti apstrādājot), instrumentācija: izmantojot rūdīšanu mehāniskai funkcijai.
- Medicīnas ierīces un implanti (atlasīt atzīmes, kontrolēta ražošana): bioloģiskās saderības un sterilizējamības dēļ (bet ne visas 18-8 varianti ir medicīniskā līmeņa).
12. Salīdzinājums ar saistītajiem sakausējumiem
| Īpašums / Aspekts | 18-8 Nerūsējošais tērauds (Ierakstīt 304 ģimene) | Ierakstīt 316 (18-10 + Noplūde) | Stabilizēts 18-8 (321 / 347) | Divstāvu 2205 |
| Kompozīcijas akcenti | ~18% Kr, ~8–10% iekš | ~17–18% Kr, ~10–14% Ni, 2-3% Mo | 18-20% Kr, ~8–10% iekš + No (321) vai Nb (347) | ~22% Kr, ~5–6% Ni, ~3% P, N |
| Sakausējuma ģimene | Austenīta nerūsējošais tērauds | Austenīta nerūsējošais tērauds | Austenīta nerūsējošais tērauds (stabilizējās) | Dupleksais nerūsējošais tērauds (Austenīts + ferīts) |
| Pretestība pret urbumiem (radinieks) | Mērens | Uzlabota vs 304 (Mo-uzlabots) | Līdzīgi 304 | Augsts (ievērojami labāks nekā 304/316) |
| Izturība pret hlorīdu SCC | Ierobežots karstā hlorīda vidē | Labāk nekā 304, bet SCC joprojām ir iespējams | Līdzīgi 304 (stabilizācija ietekmē metinātās šuves, nevis SCC) | Lielisks — spēcīga izturība pret hlorīdu SCC |
| Tipisks 0.2% peļņas izturība (rūdīts) | ~190–260 MPa | ~185–260 MPa | ~190–260 MPa | ~400–500 MPa |
Tipiska stiepes izturība (rūdīts) |
~515–720 MPa | ~515–700 MPa | ~515–700 MPa | ~620–880 MPa |
| Elastība / pagarināšana | Lielisks (≈40–60%) | Lielisks (līdzīgi 304) | Lielisks | Vidēji – labi (zemākas par austenīta pakāpēm) |
| Izturība zemā temperatūrā | Lielisks, saglabā izturību pret kriogēno diapazonu | Lielisks | Lielisks | Labs, bet zemāka par pilnībā austenīta tēraudiem |
| Augstas temperatūras stabilitāte | Mērens; 304H priekšroka paaugstinātai temperatūrai | Mērens; 316H pieejams | Lieliska izturība pret sensibilizāciju | Ierobežots ilgtermiņa šļūdes pakalpojumam |
| Metināmība | Lielisks; zems risks ar 304L | Lielisks; 316L parasti izmanto | Ļoti piemērots metinātiem mezgliem | Labi, bet prasa kontrolētas procedūras |
Formīgums |
Lieliska dziļi stiepšana un auksta formēšana | Ļoti labs | Ļoti labs | Godīgs; lielāka izturība izraisa atspērienu |
| Magnētiskā uzvedība | Nemagnētisks (rūdīts) | Nemagnētisks (rūdīts) | Nemagnētisks (rūdīts) | Daļēji magnētisks |
| Tipiski pielietojumi | Pārtikas aprīkojums, arhitektūras, spiediena tvertnes, cauruļvadi | Jūras aparatūra, ķīmiskā apstrāde, siltummaiņi | Lidmašīna, izplūdes sistēmas, metinātas spiediena daļas | Jūrā, atsāļošana, eļļas & gāze, ķīmiskie augi |
| Relatīvās materiālu izmaksas | Zems – mērens | Vidēji – augsts | Mērens | Augsts |
13. Secinājums
18-8 nerūsējošais tērauds ir viena no līdzsvarotākajām un visplašāk izmantotajām materiālu sistēmām mūsdienu inženierzinātnēs.
Apvienojot aptuveni 18% hroms un 8% niķelis, tas nodrošina stabilu austenīta mikrostruktūru, kas nodrošina izcilu izturību pret koroziju, Mehāniskā uzticamība, formējamība, un metināmība.
Šīs īpašības izskaidro tās ilgstošo dominējošo stāvokli pārtikas pārstrādē, ķīmiskais aprīkojums, arhitektūras būves, spiediena tvertnes, un vispārēji rūpnieciski pielietojumi.
FAQ
Ko nozīmē “18-8” nerūsējošajā tēraudā??
“18-8” attiecas uz nominālo ķīmisko sastāvu aptuveni 18% hroms un 8% niķelis.
Šis sastāvs stabilizē austenīta struktūru, nodrošinot izturību pret koroziju, elastība, un nemagnētiska uzvedība atkausētā stāvoklī.
Ir 18-8 nerūsējošais tērauds tāds pats kā tips 304?
Ierakstīt 304 ir visizplatītākā standartizētā pakāpe 18-8 ģimene.
Lai gan “18–8” ir vispārīgs nozares termins, Ierakstīt 304 (un tā varianti, piemēram, 304L un 304H) ir precīzi noteikta specifikācija saskaņā ar starptautiskajiem standartiem.
Ir 18-8 nerūsējošā tērauda magnētisks?
Šķīdumā atkvēlinātā stāvoklī, 18-8 nerūsējošais tērauds būtībā nav magnētisks. Lai arī, aukstā apstrāde var izraisīt daļēju martensīta transformāciju, kā rezultātā rodas neliela magnētiska reakcija.
Kādas ir galvenās priekšrocības 18-8 nerūsējošais tērauds, nevis dupleksais nerūsējošais tērauds?
18-8 nerūsējošais tērauds nodrošina izcilu formējamību, vieglāka metināšana, labāka izturība zemā temperatūrā, un zemākas materiālu un ražošanas izmaksas.
Dupleksais nerūsējošais tērauds nodrošina lielāku izturību un uzlabotu hlorīdu izturību, taču to apstrāde ir daudz prasīgāka.
