Austenitni nehrđajući čelik 304 Troškovna-učinkovitost

Tip 304 je najčešće korišteni austenitni nehrđajući čelik na svijetu, a razlog je troškovna-učinkovitost: pruža uravnoteženu kombinaciju otpornosti na koroziju, mogućnosti oblikovanja, zavarljivosti i žilavosti uz znatno nižu cijenu legure od razreda-ležajeva molibdena. Označen kao UNS S30400 u Sjedinjenim Državama, 1.4301 u EN 10088, SUS304 u JIS i 06Cr19Ni10 u GB/T 20878, 304 je zadani inženjerski odgovor gdje god je potrebna nehrđajuća površina u blagom do umjereno korozivnom okruženju.

Kemijski sastav 304 (ASTM A240)

Granice sastava u nastavku preuzete su iz ASTM A240, koji pokriva ploče, listove i trake tipa 304:

Element	304 (UNS S30400) tež.%
Ugljik (C)	0,08 maks
Silicij (Si)	0,75 maks
mangan (Mn)	2,00 maks
fosfor (P)	0,045 maks
Sumpor (S)	0,030 maks
Krom (Cr)	18.00-20.00
Nikal (Ni)	8.00-10.50
Željezo (Fe)	Ravnoteža

18% kroma daje zaštitni pasivni film, a 8-10,5% nikla stabilizira austenitnu strukturu, što daje leguri izvrsno ponašanje pri dubokom izvlačenju i zavarivanju.

Mehanička svojstva žarenog 304

Prema ASTM A240, žarene ploče, ploče i trake tipa 304 moraju ispunjavati sljedeće minimume:

Vlasništvo	Minimalna vrijednost
Vlačna čvrstoća	515 MPa
Granica razvlačenja (0,2% pomaka)	205 MPa
Elongacija	40%
Tvrdoća	201 HBW maks

Tipična gustoća je 7,93 g/cm3, a modul elastičnosti je oko 193 GPa, vrijednosti korisne za izračun težine i krutosti u konstrukcijskom dizajnu.

Zašto je 304 troškovno-učinkovit u usporedbi s višim-razredima legura

304 ne sadrži molibden, najskuplji uobičajeni dodatak legure u nehrđajućem čeliku. Klase kao što je 316 (UNS S31600) dodaju 2,00-3,00% molibdena posebno kako bi se oduprlo kloridnom pitingu, a njihova je cijena sukladno tome viša. Za veliku većinu primjena, svježu vodu, hranu, suhi zrak, blage kemikalije i unutarnju atmosferu, 304 pruža svu potrebnu otpornost na koroziju, tako da plaćanje za molibden povećava troškove bez dodavanja vrijednosti. Ekonomičnost 304 proteže se izvan cijene materijala: njegova mogućnost oblikovanja smanjuje troškove proizvodnje, njegova zavarljivost smanjuje troškove izrade, a njegova široka dostupnost skraćuje vrijeme isporuke. Pravilo inženjerske odluke je jednostavno: koristite 304 osim ako radno okruženje ne sadrži značajne kloride, jake kiseline ili temperature koje zahtijevaju stupanj otpornosti na toplinu.

Raspon radne temperature

304 je prikladan za kontinuiranu upotrebu do oko 870 stupnjeva u oksidirajućim atmosferama i za kratku povremenu izloženost do oko 925 stupnjeva. Ispod nule, austenitna struktura zadržava žilavost do kriogenih temperatura, zbog čega se 304 koristi za kriogene cjevovode i opremu. Primjenjuju se dva opreza: iznad 870 stupnjeva oksidni film se destabilizira i ubrzava stvaranje kamenca, a u rasponu od 425-870 stupnjeva produljena izloženost može uzrokovati taloženje krom karbida na granicama zrna, što smanjuje otpornost na koroziju zavarenih dijelova. Tamo gdje je takva osjetljivost važna, poželjan je stupanj 304L s niskim-ugljikom; tamo gdje je čvrstoća na visokim temperaturama prioritet, specificiran je 304H.

Industrije i primjene

304 pojavljuje se u opremi za preradu hrane kao što su spremnici, transporteri, posuđe i strojevi za konzerviranje; arhitektonski paneli, rukohvati i interijeri dizala; cjevovod za-dovod vode u zatvorenom prostoru; posude za skladištenje i transport kemikalija za razrijeđene medije; ne-kućišta za neinvazivne medicinske uređaje; i opći strojevi u okruženjima niske-korozije. Proizvodi se u svim oblicima proizvoda, od limova, ploča, traka i zavojnica do šipki, žice, cijevi i spojeva, što ga čini praktičnim za nabavu za gotovo sve projekte.

FAQ

P1: Može li se nehrđajući čelik 304 koristiti u obalnim područjima?
A1: Ne preporučuje se za dugotrajnu-nezaštićenu upotrebu na otvorenom. Visoke razine klorida uzrokuju piting, posebno u zonama-zahvaćenim toplinom zavarivanja, a radni vijek u takvim uvjetima obično je daleko kraći od onog kod 316. Za primorske primjene odredite klasu-molibdena.

P2: Koji je materijal za zavarivanje prikladan za 304?
A2: ER308L žica ili E308L elektrode su standardne. Nizak sadržaj ugljika u punilu štiti zavar od osjetljivosti, a unos topline treba kontrolirati kako bi se izbjegao prekomjerni rast zrna. Debeli dijelovi mogu imati koristi od žarenja nakon-zavarivanja na 850-900 stupnjeva za smanjenje naprezanja.

P3: Koja je maksimalna radna temperatura od 304?
A3: Kontinuirana usluga je praktična do oko 870 stupnjeva, s kratkim isprekidanim izlaganjem do oko 925 stupnjeva. Iznad ovih granica oksidni film postaje nestabilan, pa bi trebalo odabrati stupnjeve-otporne na toplinu kao što su 309S ili 310S.

P4: Je li nehrđajući čelik 304 magnetski?
A4: Žareni 304 u biti nije-magnetičan jer austenitna faza nije-magnetična. Hladna obrada pretvara dio austenita u martenzit i povećava magnetizam; žarenje na 1050-1100 stupnjeva nakon čega slijedi brzo hlađenje vraća nemagnetsko stanje.

P5: Kako se 304 može razlikovati od ugljičnog čelika?
A5: Uobičajene terenske provjere: 304 ima svijetlu površinu i reagira sporo ili uopće ne reagira na otopinu za identifikaciju nehrđajućeg čelika, dok ugljični čelik brzo postaje crven; žareni 304 samo je slabo magnetičan dok je ugljični čelik jako magnetičan; a 304 je malo teži (7,93 naspram oko 7,85 g/cm3). Kemijska analiza ostaje konačna metoda.