материал 316l что это
Cталь 316L
Современная металлургия предоставляет множество марок различных сталей. Каждый такой сплав разрабатывается с характеристиками и с учетом требуемых условий эксплуатации. Сталь американского производителя 316L — тоже не исключение. Обширное применение позволили ей войти в 50 самых популярных промышленных материалов в мире.
Химический состав и расшифровка
Сталь 360L относится к группе коррозионностойких криогенных сталей. Прилагательное «криогенный» указывает на то, что сплав при пониженных температурах увеличивает свои механические характеристики. Химсостав стали контролируется государственными стандартами соединенных штатов Америки и выглядит следующим образом:
Аналоги
Как уже сказано ранее, данная нержавейка регламентируется американскими стандартами, но у нее есть большое количество мировых аналогов:
Физические свойства
Марка 316l обладает плотностью 7900 кг\м3. Температура плавления составляет 1440 ºС. Полный переход твердой фазы в жидкую происходит при 1550 ºС.
Удельная теплоемкость имеет вполне стандартное значение для данных групп сталей и равняется 500 Дж\кг С. При повешении температуры на 100 ºC сплав расширяется в среднем на 16 мкм. Электрическое сопротивление достаточно высокое и составляет 0,75 мм2\м.
Химические свойства
Сталь 316L отличается повышенными коррозионностойкими свойствами по причине наличия в своем составе таких металлов как хром, никель и молибден. Сплав не взаимодействует с кислородом и другими газами, которые содержатся в атмосфере, при температуре окружающей среды до 500 ºC. Не вступает в химические реакции как с пресной, так и морской водой.
Марка 316L инертна к большинству кислот. В частности, она имеет высокую степень коррозионной стойкости к серной и азотной кислотам. Чуть меньше к муравьиной и фосфорной. Помимо этого, 360L также хорошо себя проявила при работе в щелочной среде.
Механические свойства
Также 316L обладает хорошей пластичностью. Коэффициент относительного удлинения равен 55%. Модуль Юнга имеет значение 2 000 000 кг\см2, что является характерным для большинства видов сталей. Твердость «сырой» стали достаточна низкая. Всего 156 единиц по шкале Бринелля. Но ее значение можно значительно повысить путем проведения термической обработки.
Технологические свойства
Благодаря низкому содержанию углерода сталь относят к первой группе свариваемости. Сварка не требует проведения предварительного прогрева. Сварные швы мало чем по прочности уступают цельному металлу.
Также 316L отлично обрабатывает давлением, что позволяет получать из нее различные виды проката: круги, листы, шестигранники и прочее.
Термическая обработка сводится к отжигу и отпуску. Отжиг происходит при температуре 1100 ºC. Дальнейшее охлаждение происходит вместе с печью. Температура проведения отпуска составляет 400 ºC. Охлаждается сплав уже на открытом воздухе.
Применение
Все вышеперечисленные свойства позволили 316L получить обширное использование в производстве. Рост ее значения увеличивается из года в год.
AISI 316, 316L, 316Ti
Обозначение по международным стандартам
| Международный стандарт | Американский ASTM A240 | Европейский ЕN 10088-2, ЕN 10095 | Российский ГОСТ 5632-72 |
|---|---|---|---|
| Обозначение марки | AISI 316 | 1.4401 | 07Х18Н13М2 |
| AISI 316 L | 1.4404 | 03Х17Н14М2 | |
| 1.4432 | 03Х17Н14М3 | ||
| 1.4435 | 03Х17Н14М3 | ||
| AISI 316 Ti | 1.4571 | 10Х17Н13М2Т |
Применяемые стандарты и одобрения
AMS 5511
ASTM A 240
ASTM A 666
MIL-S-4043
Классификация
Применение
Основные характеристики
Химический состав (% к массе)
Механические свойства
| AISI 316 | Сопротивление на разрыв (σв), Н/мм² | Предел текучести (σ0,2), Н/мм² | Предел текучести (σ1,0), Н/мм² | Относительное удлинение (σ), % | Твердость по Бринеллю (HB) | Твердость по Роквеллу (HRB) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| В соответствии с EN 10088-2 | ≥520 | ≥220 | ≥260 | ≥45 | — | — |
| В соответствии с ASTM A 240 | ≥515 | ≥205 | — | ≥40 | 217 | 85 |
| AISI 316L | Сопротивление на разрыв (σв), Н/мм² | Предел текучести (σ0,2), Н/мм² | Предел текучести (σ1,0), Н/мм² | Относительное удлинение (σ), % | Твердость по Бринеллю (HB) | Твердость по Роквеллу (HRB) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| В соответствии с EN 10088-2 | ≥520 | ≥220 | ≥260 | ≥45 | — | — |
| В соответствии с ASTM A 240 | ≥485 | ≥170 | — | ≥40 | 217 | 88 |
| AISI 316Ti | Сопротивление на разрыв (σв), Н/мм² | Предел текучести (σ0,2), Н/мм² | Предел текучести (σ1,0), Н/мм² | Относительное удлинение (σ), % | Твердость по Бринеллю (HB) | Твердость по Роквеллу (HRB) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| В соответствии с EN 10088-2 | ≥520 | ≥220 | ≥260 | ≥45 | — | — |
| В соответствии с ASTM A 240 | ≥485 | ≥170 | — | ≥40 | 217 | 88 |
Механические свойства при высоких температурах (AISI 316, AISI 316Ti)
Все эти значения относятся только к AISI 316 и AISI 316 Ti. Для AISI 316L значения не приводятся, т.к. её прочность заметно уменьшается при температуре выше 425 °C.
Сопротивление на разрыв при повышенных температурах (AISI 316, AISI 316Ti)
| Температура (°C) | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
|---|---|---|---|---|---|
| Сопротивление на разрыв (при растяжении), Н/мм 2 | 460 | 320 | 190 | 120 | 70 |
Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации
Температура образования окалины:
Непрерывное воздействие 925°C
Прерывистые воздействия 870°C
Физические свойства (AISI 316L)
Сопротивление коррозии
Общая Коррозия
AISI 316 является значительно более стойкими к серной кислоте, чем любые другие хром-никельсодержащие марки. При температурах около 50 °C AISI 316 стойка к этой кислоте в концентрации до 5 процентов. В температурах до 40°C и выше 60°C эта марка имеет превосходное сопротивление более высоким концентрациям. В местах конденсации сернистых газов она является намного более стойкой, чем другие типы. Однако следует тщательно следить за безопасной концентрацией.
Содержание молибдена в стали AISI 316 обеспечивает сопротивление окислению в большинстве применяемых окружающих средах. Как показывают лабораторные исследования, сплав обеспечивает превосходное сопротивление кипению 20%-ой фосфорной кислоты. Он также широко используется в горячих органических и жирных кислотах, поэтому часто применяется в изготовлении и обработке некоторых продуктов и фармацевтических изделий.
AISI 316 и AISI 316L могут одинаково хорошо применяться в средах, где существует риск возникновения межкристаллитной коррозии. Использование низкоуглеродистой AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка.
Степень защиты металла в кислотных средах
| Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Серная кислота | 0 | 1 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Азотная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Фосфорная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Муравьиная кислота | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Атмосферные воздействия
Сравнение AISI 316 с другими металлами в различных атмосферах
(Скорость коррозии рассчитана при 5-летнем воздействии).
| Окружающая среда | Скорость коррозии (мкм/год) | ||
|---|---|---|---|
| AISI 316 | Алюминий-3S | Углеродистая сталь | |
| Сельская | 0.0025 | 0.025 | 5.8 |
| Морская | 0.0076 | 0.432 | 34.0 |
| Индустриальная Морская | 0.0051 | 0.686 | 46.2 |
Коррозионностойкость в кипящих химикалиях для AISI 316L
Питтинговая коррозия
Сопротивление 316 сталей к питтинговой коррозии в присутствии хлорида увеличено более высоким содержанием хрома(Сr), молибдена(Мо), и азота (N). Относительная мера питтингостойкости определяется параметром, вычисляемым как PREN = Cr+3.3Mo+16N. PREN для сталей AISI 316 и AISI 316L(PREN=24.2) выше, чем для AISI 304 (PREN=19.0), что отражает лучшую питтингостойкость за счет присутствия молибдена.
Как показано в таблице ниже, лучшую стойкость к питтинговой коррозии обеспечивает более высокое содержание молибдена в сплаве.
CCCT (Критическая Температура Щелевой Коррозии) и CPT (Критическая Температура Питтинговой Коррозии) скоррелированы с PREN.
Сталь марки AISI 304 может сопротивляться питтинговой (щелевой) коррозии в воде, содержащей приблизительно до 100 ppm хлоридов, в то время как для AISI 316 и AISI 317 этот показатель составляет до 2000 и 5000 ppm хлоридов, соответственно.
Хотя эти сплавы использовались в морской воде (19 000 ppm хлоридов), они не рекомендуются для такого использования. Для применения в морской воде разработан сплав с 6.2 % Мо и 0.22 % N. Однако применение этих марок в аэрозольной морской среде (фасады зданий около океана) и загрязненной городской среде (крыши, дымоходы) возможно.
Межкристаллитная коррозия
Содержание углерода в AISI 316 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния. По этой причине использование низкоуглеродистой стали AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка. «Низкий углерод» увеличивает время, необходимое для осаждения «вредных» карбидов хрома, но не прекращает реакцию их осаждения на длительное время в данном диапазоне температур.
Тест на МКК (Межкристаллитную коррозию)
Растрескивание (Крекинговая коррозия) под напряжением
Аустенитные сплавы под воздействием напряжения восприимчивы коррозионному растрескиванию (SCC) в галоидных соединениях. Хотя 316-е сплавы несколько более стойкие к SCC из-за содержания молибдена, они все равно являются весьма восприимчивыми.
Напряжения могут возникнуть из-за деформации сплава в холодном состоянии во время формования, или ротационной вытяжки, или в процессе сварки, из-за возникновения напряжения от смены тепловых циклов.
Уровни напряжения могут быть снижены путем отжига или термической обработкой после деформации в холодном состоянии.
Скорость растрескивания в зависимости от условий окружающей среды
| Окружающая среда | AISI 316 | AISI 316L |
|---|---|---|
| 42%-ый Хлорид Магния, Кипение | Растрескивание 4-24 часа | Растрескивание 21-45 часа |
| 33%-ый Хлорид Лития, Кипение | Растрескивание 48-569 часов | Растрескивание 21-333 часа |
| 26%-ый Хлорид Натрия, Кипение | Растрескивание 530-940 часов | Без изменений 1002 часа |
| 40%-ый Хлорид Кальция, Кипение | Растрескивание 144-1000 часов | — |
| Морское побережье, Окружающая Температура | Без изменений | Без изменений |
Сварка
Формовка
AISI 316/316L, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.
| число Эриксена характеристика обрабатываемости листового металла давлением | LDR предельный коэффициент вытяжки |
|---|---|
| 11.0-11.5 (мм) | 2.00-2.05 (мм) |
Обработка
Отжиг
Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование.
Отпуск
200-400°C с последующим воздушным охлаждением
Нержавеющая сталь AISI 316, 316L, 316 Ti
AISI 316, 316L, 316 Ti – нержавеющая сталь, являющаяся своего рода усовершенствованной маркой стали 304, сплав которой содержит никель и молибден.
Наличие этих элементов в нержавеющей стали значительно повышает ее антикоррозийные свойства, благодаря чему эксплуатация возможна даже в очень агрессивных средах.
Нержавеющая сталь AISI 316, 316L также отличается от стали 304 AISI повышенной прочностью, сопротивляемостью к ползучести, превосходными механическими свойствами.
316Ti AISI – стабилизированная титаном версия нержавеющей стали, которая успешно используется для сопротивления сенсибилизации на протяжении длительного времени при высоких температурах (до +800 °С).
AISI 316 аналоги.
Российский аналог 316L AISI по ГОСТ – 03Х17Н14М3, 316Ti AISI – 10Х17Н13М2Т.
Область применения:
Превосходные антикоррозийные свойства нержавеющей стали, а также механическая прочность делают ее очень востребованной во многих отраслях промышленности. Нержавеющая сталь AISI 316, 316L очень часто используется при производстве:
Химический состав (ASTM A240).
| 316 AISI | 316L AISI | 316Ti AISI | |
| C | 0.08 max | 0.03 max | 0.08 max |
| Mn | 2.0 max | ||
| P | 0.045 max | ||
| S | 0.030 max | ||
| Si | 1.0 max | ||
| Cr | 16.0 to 18.0 | ||
| Ni | 10.0 to 14.0 | ||
| Mo | 2.00 to 3.00 | ||
| Ti | — | 0.5 max | 5X%C |
Все данные, указанные в таблицах, являются наиболее распространенными свойствами нержавеющей стали, выпускаемой производителями. Однако это не означает, что они являются единственно верными.
Механические свойства при комнатной температуре.
Свойства при высоких температурах.
Значения указаны только для марок нержавеющей стали 316 и 316 Ti, так как сталь 316L при воздействии высоких температур существенно теряет свои прочностные характеристики.
Предел прочности при повышенных температурах.
| Температура, °C | Предел прочности (при растяжении), N/mm 2 | Rp m |
| 600 | 460 | |
| 700 | 320 | |
| 800 | 190 | |
| 900 | 120 | |
| 1000 | 70 | |
Минимальные величины предела упругости (ползучесть) при высокой температуре (деформация в 1% за 10 000 часов.
| Температура, °C | 1.0% пластичная деформация (текучесть) N/mm 2 | Rp1,0 |
| 550 | 160 | |
| 600 | 120 | |
| 650 | 90 | |
| 700 | 60 | |
| 800 | 20 | |
Максимум рекомендованных температур обслуживания (условия окисления):
Свойства в низких температурах (316 AISI).
| Температура, °C | Предел Упругости, (0.2 %), Rp0,2 (условный предел текучести) N/mm2 | Предел прочности (при растяжении), N/mm 2 | Rp m | Ударная вязкость, J |
| -78 | 820 | 400 | 180 | |
| -161 | 1150 | 460 | 165 | |
| -196 | 1300 | 580 | 155 | |
Сопротивление коррозии.
Кислотные среды.
В таблице приведены общие значения для наиболее распространенных типов кислот и растворов из них.
| Температура, °C | Концентрация, % к массе | Серная кислота | Муравьиная кислота | Фосфорная кислота | Азотная кислота |
| 80 | 10 | 2 | 0 | 0 | 0 |
| 20 | 2 | 0 | 0 | 0 | |
| 40 | 2 | 1 | 0 | 0 | |
| 60 | 2 | 1 | 0 | 0 | |
| 80 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
| 100 | 2 | 0 | 2 | 2 | |
| 20 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 20 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 40 | 2 | 0 | 0 | 0 | |
| 60 | 2 | 1 | 0 | 0 | |
| 80 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 100 | 0 | 2 | 2 | 1 |
Код: 0 = высокая степень защиты (скорость коррозии не превышает 100 mm/год); 1 = частичная защита (скорость коррозии составляет от100m до 1000 mm/год); 2 = non resistant – (скорость коррозии превышает 1000 mm/год).
Атмосферные воздействия.
В таблице приведены значения скорости коррозии при атмосферных воздействиях на нержавеющую сталь AISI 316 и другие металлы. Скорость коррозии была рассчитана с учетом воздействия на металлы на протяжении 10 лет.
| Окружающая среда | Сельская | Индустриальная морская | Морская | |
| Скорость коррозии (mm/год) | 316 AISI | 0.0025 | 0.0051 | 0.0076 |
| углеродистая сталь | 5.8 | 46.2 | 34.0 | |
| Aлюминий-3S | 0.025 | 0.686 | 0.432 | |
Тепловая обработка.
Отжиг.
Отжиг нержавеющей стали осуществляется при температуре от +1010 до +1120 °C, после чего обязательно выполняется быстрый отпуск в воздухе или воде.
Лучшие антикоррозийные свойства стали достигаются, когда обжиг осуществляется при температуре +1070 °C и с последующим моментальным охлаждением в воде.
Отпуск (снятие напряжения).
Отпуск стали осуществляется путем нагрева до +200–400 °C, после чего должно быть произведено воздушное охлаждение.
Горячая обработка (интервал ковки).
Начальная температура при горячей обработке должна быть около +1200 °С, а конечная температура – опускаться до +930–980 °С. После выполнения горячей обработки нержавеющая сталь обязательно должна проходить отжиг.
Холодная обработка.
Нержавеющие стали марок 316 AISI, 316L AISI, 304 AISI, 304L AISI очень пластичны, поэтому с легкостью подвергаются холодной обработке – формовке растяжением, изгибу и глубокой и ротационной вытяжке.