В целом, наиболее распространенными типами нержавеющей стали являются нержавеющая сталь марки 304 и нержавеющая сталь марки 316, но в чем разница между ними?
Первое, о чем стоит поговорить, это вопрос пищевой пригодности. В жизни мы часто встречаем людей, покупающих изделия из нержавеющей стали, и спрашиваем, является ли сталь марки 304 пищевой. Согласно характеристикам материала, нержавеющая сталь 304 действительно соответствует пищевым стандартам. На рынке распространены три вида нержавеющей стали, пригодных для контакта с пищевыми продуктами: 304, 316 и 430. 304 обычно используется для мелкой бытовой техники или стаканчиков для воды, 316 — для медицинского оборудования, а 430 — для ножей. Однако стоит отметить, что так называемая пищевая пригодность означает не только соответствие материала пищевым стандартам, но и соответствие стандартам его производственного процесса.
Второй важный момент — коррозионная стойкость. Для разных видов нержавеющей стали должны быть различия в коррозионной стойкости, иначе сталь марки 304 можно использовать только в бытовой технике, а сталь марки 314 — в медицинском оборудовании. Так какая же нержавеющая сталь, 306 или 314, обладает лучшей коррозионной стойкостью? В целом, существенной разницы между ними нет. Однако, если содержание хлорид-ионов в среде очень высокое, нержавеющая сталь 316 будет немного лучше, чем нержавеющая сталь 304, и более подходящей. Именно поэтому нержавеющая сталь 316 выбирается для медицинских приборов.
Итак, как же отличить разные типы нержавеющей стали?
Во-первых, их можно различить по цвету. Поверхность нержавеющей стали, обработанной кислотой, имеет серебристо-белый цвет и очень гладкую текстуру, тогда как цвет нержавеющей стали, не обработанной кислотой, немного темнее. Цвета нержавеющей стали из разных материалов также различаются.
Во-вторых, для идентификации нержавеющей стали можно использовать магниты. Поскольку нержавеющая сталь содержит хром, она может притягиваться магнитами в любом состоянии; однако нержавеющая сталь с высоким содержанием марганца немагнитна; ситуация с хромоникелево-азотной нержавеющей сталью несколько сложнее. Некоторые виды нержавеющей стали могут притягиваться магнитами, а некоторые нет, поэтому различные типы нержавеющей стали по-прежнему очень легко различить.
Выше приведено краткое описание нержавеющей стали 304 и нержавеющей стали 316. Из этого следует, что компоненты, содержащиеся в разных типах нержавеющей стали, различаются, а не являются абсолютно одинаковыми, и области применения разных типов нержавеющей стали также различны, а выполняемые ими функции также существенно отличаются.
Поэтому выбор подходящей нержавеющей стали — это то, на что нам нужно обращать внимание в повседневной жизни. Это не просто случайный выбор. Необходимо определить, соответствует ли она пищевым стандартам и можно ли ее разумно использовать в повседневной жизни. Что вы думаете о различных типах нержавеющей стали?
1. К какому виду стали относится нержавеющая сталь?
Нержавеющая сталь — это разновидность стали. Под сталью понимается сталь, содержащая менее 2% углерода (C), из которых более 2% составляет железо. В процессе плавки в сталь добавляют легирующие элементы, такие как хром (Cr), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si), титан (Ti) и молибден (Mo), для улучшения её характеристик и повышения коррозионной стойкости (то есть, устойчивости к ржавчине), что мы часто называем нержавеющей сталью. Что именно представляют собой «сталь» и «железо», каковы их характеристики, какова их взаимосвязь, как появились марки 304, 304L, 316 и 316L, о которых мы обычно говорим, и в чём разница между ними?
Сталь: материал, основным элементом которого является железо, содержание углерода обычно ниже 2%, а также другие элементы. — GB/T 13304-91 «Классификация сталей». Железо: металлический элемент, атомный номер 26. Железосодержащие материалы обладают сильным ферромагнетизмом, хорошей пластичностью и теплопроводностью. Нержавеющая сталь: тип стали, устойчивый к слабым коррозионным средам, таким как воздух, пар и вода, или обладающий нержавеющими свойствами. Наиболее распространенные типы стали — 304, 304L, 316 и 316L, которые относятся к аустенитной нержавеющей стали серии 300.
2. Почему нержавеющая сталь бывает разных марок?
В процессе выплавки нержавеющей стали добавляются различные легирующие элементы, причем количество каждого из них различно. Их характеристики также различаются. Для их различения им присваиваются разные марки стали. Ниже приведена таблица содержания «легирующих элементов» в различных марках распространенной декоративной нержавеющей стали (только для справки):
Химический состав (массовая доля %)
- Нержавеющая сталь 304 -
Описание характеристик нержавеющей стали 304: Нержавеющая сталь 304 — наиболее распространенный тип стали. Как широко используемая сталь, она обладает хорошей коррозионной стойкостью, жаростойкостью, прочностью при низких температурах и механическими свойствами; она обладает хорошими свойствами для горячей обработки, такими как штамповка и гибка, и не подвержена упрочнению при термообработке (немагнитна, легко поддается обработке при температуре от -196℃ до 800℃).
Область применения нержавеющей стали марки 304:
Предметы домашнего обихода (столовая посуда категорий 1 и 2, кухонные шкафы, внутренние трубопроводы, водонагреватели, бойлеры, ванны)
Автозапчасти (стеклоочистители, глушители, формованные изделия)
Медицинское оборудование, строительные материалы, химикаты, пищевая промышленность, сельское хозяйство, судовые комплектующие.
- Нержавеющая сталь 304L (буква L означает низкое содержание углерода)
Характеристики нержавеющей стали 304L: Будучи низкоуглеродистой сталью 304, она обладает коррозионной стойкостью, аналогичной стали 304 в нормальных условиях, но после сварки или снятия напряжений её устойчивость к межкристаллитной коррозии значительно повышается; она также сохраняет хорошую коррозионную стойкость без термообработки, а её рабочая температура составляет от -196℃ до 800℃.
Область применения нержавеющей стали 304L: она используется в наружных машинах химической, угольной и нефтяной промышленности, где предъявляются высокие требования к устойчивости к межкристаллитной коррозии, в жаропрочных деталях строительных материалов, а также в деталях, которые трудно подвергнуть термообработке.
- Нержавеющая сталь 316 -
Введение в характеристики нержавеющей стали 316: нержавеющая сталь 316 обладает превосходной коррозионной стойкостью, устойчивостью к атмосферной коррозии и высокой прочностью при высоких температурах благодаря добавлению молибдена, и может использоваться в суровых условиях; обладает отличной деформационной прочностью (немагнитная).
Область применения нержавеющей стали 316: оборудование для использования в морской воде, химическое, красильное, бумажное, щавелевое, удобрительное и другое производственное оборудование; фототехника, пищевая промышленность, береговые сооружения, канаты, стержни CD, болты и гайки.
- Нержавеющая сталь 316L (буква L означает низкое содержание углерода)
Введение в характеристики нержавеющей стали 316L: Будучи низкоуглеродистой разновидностью стали 316, она, помимо тех же характеристик, что и сталь 316, обладает превосходной устойчивостью к межкристаллитной коррозии.
Область применения нержавеющей стали 316L: изделия, требующие особой стойкости к межкристаллитной коррозии.
Сравнительный анализ характеристик нержавеющей стали:
① Нержавеющие стали 316 и 316L являются молибденсодержащими нержавеющими сталями. Содержание молибдена в нержавеющей стали 316L немного выше, чем в нержавеющей стали 316. Благодаря содержанию молибдена, общие характеристики этой стали лучше, чем у нержавеющих сталей 310 и 304. В условиях высоких температур, когда концентрация серной кислоты ниже 15% и выше 85%, нержавеющая сталь 316 имеет широкий спектр применения. Нержавеющая сталь 316 также обладает хорошей стойкостью к коррозии хлоридами, поэтому она обычно используется в морской среде. Максимальное содержание углерода в нержавеющей стали 316L составляет 0,03, что позволяет использовать ее в тех случаях, когда после сварки невозможно провести отжиг и требуется максимальная коррозионная стойкость.
② Коррозионная стойкость нержавеющей стали: нержавеющая сталь 316 обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем нержавеющая сталь 304, и хорошо подходит для целлюлозно-бумажного производства. Кроме того, нержавеющая сталь 316 устойчива к коррозии в морской и агрессивных промышленных средах. В целом, по химической коррозионной стойкости нержавеющая сталь 304 и 316 мало чем отличается, но существуют различия в зависимости от конкретной среды. Первоначально была разработана нержавеющая сталь 304, которая при определенных условиях чувствительна к точечной коррозии. Добавление 2-3% молибдена снижает эту чувствительность, и так появилась сталь 316. Кроме того, этот дополнительный молибден снижает коррозию от некоторых горячих органических кислот. Нержавеющая сталь 316 практически стала стандартным материалом в пищевой промышленности. Из-за мирового дефицита молибдена и более высокого содержания никеля в нержавеющей стали 316, она дороже, чем нержавеющая сталь 304. Точечная коррозия — это явление, в основном вызванное отложениями на поверхности нержавеющей стали из-за недостатка кислорода и неспособности образовать защитный слой оксида хрома. Особенно в небольших клапанах вероятность образования отложений на пластине клапана невелика, поэтому точечная коррозия встречается редко. В различных типах водных сред (дистиллированная вода, питьевая вода, речная вода, котловая вода, морская вода и т. д.) коррозионная стойкость нержавеющей стали 304 и 316 практически одинакова, за исключением случаев, когда содержание хлорид-ионов в среде очень высокое, тогда нержавеющая сталь 316 более подходит. В большинстве случаев разница в коррозионной стойкости нержавеющей стали 304 и 316 невелика, но в некоторых случаях она может быть очень существенной, что требует специального анализа. В целом, пользователям клапанов следует иметь хорошее представление о материале, поскольку они будут выбирать материал емкости и трубопровода в зависимости от среды. Не рекомендуется рекомендовать материалы пользователям.
③ Термостойкость нержавеющей стали: нержавеющая сталь 316 обладает хорошей стойкостью к окислению при периодическом использовании при температуре ниже 1600 градусов и непрерывном использовании при температуре ниже 1700 градусов. Не рекомендуется использовать нержавеющую сталь 316 непрерывно в диапазоне температур 800-1575 градусов, однако при непрерывном использовании вне этого температурного диапазона нержавеющая сталь 316 демонстрирует хорошую термостойкость. Нержавеющая сталь 316L обладает лучшей устойчивостью к осаждению карбидов, чем нержавеющая сталь 316, и может использоваться в указанном выше температурном диапазоне.
④ Термическая обработка нержавеющей стали: отжиг проводится в диапазоне температур 1850-2050 градусов, после чего следует быстрый отжиг и быстрое охлаждение. Нержавеющая сталь 316 не может быть закалена перегревом.
⑤ Сварка нержавеющей стали: Нержавеющая сталь 316 обладает хорошими сварочными свойствами. Она может быть сварена всеми стандартными методами сварки. При сварке можно использовать присадочные или сварочные прутки из нержавеющей стали 316Cb, 316L или 309Cb в зависимости от назначения. Для достижения наилучшей коррозионной стойкости сварной участок из нержавеющей стали 316 необходимо подвергнуть отжигу после сварки. При использовании нержавеющей стали 316L отжиг после сварки не требуется.
Среди всех сталей аустенитная нержавеющая сталь имеет самый низкий предел текучести. Поэтому с точки зрения механических свойств аустенитная нержавеющая сталь не является лучшим материалом для штоков клапанов, поскольку для обеспечения определенной прочности диаметр штока клапана будет увеличиваться. Предел текучести нельзя повысить термической обработкой, но его можно повысить холодной формовкой.
⑥ Магнетизм нержавеющей стали: Из-за широкого применения аустенитной нержавеющей стали у людей сложилось ошибочное представление о том, что вся нержавеющая сталь немагнитна. Аустенитную нержавеющую сталь в основном можно считать немагнитной, и это справедливо для закаленной кованой стали. Но сталь марки 304, обработанная методом холодной формовки, будет в большей или меньшей степени магнитной. Для литой стали, если она на 100% состоит из аустенитной нержавеющей стали, она немагнитна.
⑦ Низкоуглеродистая нержавеющая сталь: Коррозионная стойкость аустенитной нержавеющей стали обусловлена защитным слоем оксида хрома, образующимся на поверхности металла. При нагреве материала до высокой температуры от 450℃ до 900℃ структура материала изменяется, и вдоль краев кристаллов образуется карбид хрома. Таким образом, защитный слой оксида хрома не может образоваться на краях кристаллов, что приводит к снижению коррозионной стойкости. Такая коррозия называется «межкристаллитной коррозией».
Поэтому для борьбы с этой коррозией были разработаны нержавеющие стали 304L и 316L. Нержавеющие стали 304L и 316L имеют более низкое содержание углерода. Поскольку содержание углерода снижено, карбид хрома не образуется, и межкристаллитная коррозия не возникает. Следует отметить, что более высокая чувствительность к межкристаллитной коррозии не означает, что материалы с более высоким содержанием углерода более подвержены коррозии. Эта чувствительность также выше в средах с высоким содержанием хлора. Следует отметить, что это явление обусловлено высокими температурами (450℃-900℃). Обычно сварка является непосредственной причиной достижения этой температуры. Для обычных поворотных затворов с мягким седлом, поскольку мы не выполняем сварочные работы на пластине затвора, использование низкоуглеродистой нержавеющей стали не имеет особого смысла, но большинство технических условий требуют использования нержавеющей стали 304L или 316L.
Дата публикации: 05 февраля 2025 г.