18-8 Rostfritt stål: Sammansättning, Prestanda & Användning

1. Sammanfattning

"18-8 rostfritt stål" är det vanliga namnet på en familj av austenitiska rostfria stål som kännetecknas av ungefär 18% krom och 8% nickel (därav "18-8").

Den mest kända medlemmen är Typ 304 (USA S30400 / I 1.4301). 18-8 legeringar är den rostfria teknikens arbetshästar eftersom de kombinerar bred korrosionsbeständighet, Utmärkt formbarhet, höghet, och enkel tillverkning.

Det är de inte, dock, det bästa valet för aggressiva kloridmiljöer eller krypapplikationer vid hög temperatur - i dessa fall legeringar med tillsatt molybden, stabiliserade eller duplexa mikrostrukturer, eller nickelbaserade legeringar är föredragna.

2. Vad "18-8" betyder - definition och omfattning

"18-8" är en informell, historisk deskriptor som betecknar rostfria stål med cirka 18 viktprocent krom och 8 viktprocent nickel— den klassiska austenitiska rostfria kompositionen som introducerades i början av 1900-talet.

Det hänvisar vanligtvis till 300-austenitisk serie familj: huvudsakligen Typ 304 och dess varianter (304L, 304H), plus relaterade stabiliserade betyg (TILL EXEMPEL., 321, 347) som delar 18–20 % Cr / 8–10 % Ni-bas men tillsätt titan eller niob för att kontrollera karbidutfällningen.

Nyckelpunkter:

• "18-8" är en praktisk stenografi - ange exakt betyg (TILL EXEMPEL., 304, 304L, 321) vid upphandling.
• Den austenitiska mikrostrukturen stabiliseras av Ni; Cr ger passivitet och oxidationsbeständighet.

3. Typiska betyg och standarder

Vanligt kommersiellt använd 18-8 varianter inkluderar:

• Typ 304 (USA S30400 / I 1.4301) — standard 18-8 rostfri; allmänt syfte.
• Typ 304L (S30403 / 1.4306) — variant med låg kolhalt (≤0,03% c) för att minska sensibilisering under svetsning.
• Typ 304H (S30409 / 1.4307) — högre kol (≈0,04–0,10 %) för förbättrad styrka vid förhöjda temperaturer.
• Typ 321 (S32100 / 1.4541) — Ti-stabiliserad för bättre motståndskraft mot intergranulär korrosion efter exponering i intervallet 450–850 °C.
• Typ 347 (S34700 / 1.4550) — Nb-stabiliserad ekvivalent med 321.

Standarder som täcker dessa kvaliteter inkluderar ASTM A240 / A240M (tallrik, ark), ASTM A276 (barer), ASME/ASME II, och EN/ISO-ekvivalenter. Referera alltid till den exakta standarden och UNS/EN-numret i specifikationerna.

4. Kemisk sammansättning av 18-8 rostfritt stål

5. Mekaniska egenskaper hos 18-8 rostfritt stål

Tabellen nedan ger representativa mekaniska egenskaper för typiska 18-8 austenitiska rostfria stål (TILL EXEMPEL., Typ 304 familj) i lösningsglödgad / lyrat tillstånd.

6. Fysisk & Termiska egenskaper

• Densitet: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
• Elasticitetsmodul (E): ≈ 193–200 GPa.
• Värmeledningsförmåga: relativt låg för en metall, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ på 100 ° C (faller med temperaturen).
• Termisk expansionskoefficient: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C) — högre än kolstål, viktigt för termisk fogdesign.
• Smältområde: Solidus ~ 1375–1400 ° C, vätska ~ 1400–1450 °C (sammansättningsberoende).
• Magnetiskt beteende: väsentligen omagnetisk i glödgat skick; kallt arbete eller bildning av martensit ger mild ferromagnetism.

Servicegränser för temperatur: kontinuerlig användning upp till ~400–800 °C är möjligt beroende på legering och miljö; akta dig för sensibiliseringszon (~425–850 °C) och uppkolning/oxidation vid höga temperaturer.

För bibehållen hög T-hållfasthet, överväg 304H, 309, 310 eller andra högtemperaturlegeringar.

7. Korrosionsbeteende — styrkor och begränsningar

Styrkor

• Bra allmän korrosionsmotstånd i oxiderande atmosfärer och många kemikalier (syror/baser) vid omgivande temperaturer.
  Den passiva Cr₂O₃-filmen ger bred användbarhet i livsmedel, arkitektoniska och många processmiljöer.
• God hygien och rengöringsbarhet, det är därför 18-8 används i stor utsträckning i livsmedel, dryck och medicinsk utrustning.

Begränsningar

• Punktfrätning och spaltkorrosion i klorider: utan Mo, 18-8 är mottaglig för lokal attack i kloridhaltiga medier (havsvatten, saltlansar) speciellt vid förhöjda temperaturer eller i springor.
  Om klorider är närvarande, Typ 316 (med Mo) eller duplexlegeringar väljs ofta.
• Sprickbildning av spänningskorrosion (SCC): austenitisk 18-8 stål är känsliga för kloridinducerad SCC under dragpåkänning och förhöjd temperatur; undvika kombination av dragspänning + klorider + temperatur.
• Intergranulär korrosion (sensation): inträffar efter exponering för 425–850 °C om inte låg-C (304L) eller stabiliserade betyg (321/347) används.
• Galvanisk korrosion: när de kopplas till ädlare legeringar, 18-8 kan fungera som en anod i vissa elektrolyter — design för att undvika olik metallkontakt eller ge isolering.

Praktisk urvalsregel: För allmän service där klorider eller kraftiga reducerande förhållanden förekommer, utvärdera 316 (Mo), superaustenitiker, duplex- eller nicklegeringar.

8. Tillverkning: formning, bearbetning, svetsning och fogning

Formning

• Utmärkt formbarhet i glödgat tillstånd på grund av hög duktilitet. Använd rätt verktyg för att ta hänsyn till återfjädring (högre än mjukt stål) och det starka arbetshärdande beteendet.
• Djup ritning & spinning är vanliga för kokkärl och tunnväggiga kärl.

Bearbetning

• Notoriskt "gummy" jämfört med kolstål; austenitiska rostfria stål arbetshärdar i snittet, vilket ökar verktygsslitaget. Bästa praxis:

• • Använd styva verktyg, positiva hårdmetallverktyg.
  • Använd måttliga skärhastigheter, hög matning för grovbearbetning, och rikligt med kylvätska för att undvika uppbyggd kant och värme.
  • Använd vassa kanter och spånbrytare.

Svetsning & sammanfogning

• Utmärkt svetsbarhet med vanliga metoder (Gtaw, Gäver, Smaw, Fcaw). Nyckelpunkter:

• • Använd lågkolhalt (304L) för svetsade sammansättningar där sensibilisering efter svetsning är ett problem.
  • Använd lämpliga tillsatsmetaller (TILL EXEMPEL., 308L/308 rostfritt spackel för 304 oädel metall) för att matcha kemin och undvika hetsprickbildning.
  • Styr värmetillförseln & interpass temperatur; överdriven värme vidgar den sensibiliserade zonen.
  • Lösningsglödgning efter svets (1050–1100 ° C) följt av snabb härdning kan återställa korrosionsbeständigheten där det är praktiskt möjligt; ofta inte genomförbart för monterade strukturer.
    Alternativt, använd låg-C eller stabiliserade kvaliteter för att undvika behovet av PWHT.
  • Se upp för stelningssprickor i vissa svetskonfigurationer — följ kvalificerad WPS och förkvalificerade procedurer.

Övriga går med

• Lödning, lödning, vidhäftande bindning används med lämpliga flussmedel och ytförberedelser. Limning kräver ofta ytaktivering (flamma, plasma, kemisk etsning).

9. Värmebehandling & termisk bearbetning

• Ej härdbar genom härdning & humör (austenitisk 18-8 bildar inte martensit genom värmebehandling som kolstål).
• Lösningsglödgning: typiska kl 1010–1120 °C följt av snabbsläckning (vatten) för att lösa upp karbider och återställa korrosionsbeständighet och duktilitet. Används efter svetsning/tungt kallarbete när det är möjligt.
• Avspänningsglödgning: begränsad nytta; om det utförs, undvik temperaturer inom sensibiliseringsområdet om de inte följs av lösningsglödgning.
• Åldrande: långvarig exponering för 475 ° C (475 °C sprödhet) i vissa järn-nickel-krom legeringar kan spröda materialet - inte typiskt för 304, men var försiktig vid långtidsexponeringar.

10. Ytbehandling, passivering och rengöring

• Mekaniska ytbehandlingar: 2B, BA, Nr.1, Nr.4 (borstad) etc. Välj finish för applikation: polerad för sanitet, matt för arkitektonisk.
• Saltning & passivering: kemisk betning tar bort värmetoner och inbäddat järn; passivering (salpeter- eller citronsyrabehandlingar) återställer och stärker den passiva filmen – kritisk efter svetsning eller tillverkning.
  Citronsyrapassivering föredras alltmer av säkerhets- och miljöskäl.
• Elektrisk: minskar ytjämnheten och förbättrar korrosionsbeständigheten (användbar inom läkemedels-/livsmedelsindustrin).
• Rengöring: undvik klorerade rengöringsmedel; föredrar milda alkaliska rengöringsmedel eller rengöringsmedel följt av sköljning med dricksvatten. För kritisk sanitär användning, validera rengöringsregimen.

11. Typiska tillämpningar av 18-8 rostfritt stål

• Matservering och bearbetningsutrustning: sänkor, transportörer, tankar — hygieniska, lätt att rengöra.
• Arkitektoniska ytor och trim: hållbar, korrosionsbeständiga ytskikt.
• Bohag: Bestick, köksartikel, apparatpaneler.
• Kemisk processutrustning (milda tjänster): rör, ventiler för kloridfria miljöer.
• Fästelement, fjädrar (vid kallbearbetning), instrumentation: använder arbetshärdning för mekanisk funktion.
• Medicinsk utrustning och implantat (välj betyg, kontrollerad tillverkning): på grund av biokompatibilitet och steriliserbarhet (men inte alla 18-8 varianter är medicinska).

12. Jämförelse med relaterade legeringar

13. Slutsats

18-8 rostfritt stål representerar ett av de mest balanserade och allmänt använda materialsystemen inom modern teknik.

Genom att kombinera ungefär 18% krom och 8% nickel, den uppnår en stabil austenitisk mikrostruktur som ger en exceptionell blandning av korrosionsbeständighet, mekanisk tillförlitlighet, Formbarhet, och svetsbarhet.

Dessa egenskaper förklarar dess långvariga dominans inom livsmedelsförädling, kemisk utrustning, arkitektoniska strukturer, tryckkärl, och allmänna industriella tillämpningar.

 

Vanliga frågor

Vad betyder "18-8" i rostfritt stål?

"18-8" hänvisar till den nominella kemiska sammansättningen på ungefär 18% krom och 8% nickel.

Denna komposition stabiliserar en austenitisk struktur, ger korrosionsbeständighet, duktilitet, och icke-magnetiskt beteende i glödgat tillstånd.

Är 18-8 rostfritt stål samma som Typ 304?

Typ 304 är det vanligaste standardiserade betyget inom 18-8 familj.

Medan "18-8" är en allmän branschterm, Typ 304 (och dess varianter såsom 304L och 304H) representerar en exakt definierad specifikation enligt internationella standarder.

Är 18-8 rostfritt stål magnetiskt?

I lösningsglödgat tillstånd, 18-8 rostfritt stål är i huvudsak icke-magnetiskt. Dock, kallbearbetning kan inducera partiell martensitisk transformation, vilket resulterar i en liten magnetisk respons.

Vilka är de främsta fördelarna med 18-8 rostfritt stål över duplexa rostfria stål?

18-8 rostfritt stål ger överlägsen formbarhet, lättare svetsning, bättre seghet vid låg temperatur, och lägre material- och tillverkningskostnader.

Duplexa rostfria stål ger högre hållfasthet och förbättrad kloridbeständighet men är mer krävande att bearbeta.