Нержавеющая сталь 302: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 302 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своим высоким содержанием хрома и никеля. Этот сорт в основном легирован примерно 8% никелем и 18% хромом, что делает его отличным в отношении коррозионной стойкости, хорошей формуемости и высокой прочности. Наличие никеля стабилизирует аустенитную структуру, делая ее немагнитной и улучшая прочность при обычной и повышенной температурах.

Обширный обзор

Нержавеющая сталь 302 широко известна своей универсальностью и часто используется в приложениях, требующих сочетания хороших механических свойств и сопротивления окислению и коррозии. Её врождённые свойства включают:

• Коррозионная стойкость: Отличная стойкость к различным коррозионным средам, включая атмосферные условия, а также к множеству органических и неорганических химических веществ.
• Механическая прочность: Высокая прочность на растяжение и предел текучести, что делает её подходящей для структурных приложений.
• Формуемость: Хорошая обрабатываемость, позволяющая применять различные процессы обработки, такие как сварка и механическая обработка.

Преимущества:
- Высокая стойкость к окислению и коррозии.
- Хорошие механические свойства как при комнатной, так и при повышенной температурах.
- Немагнитная в отожженном состоянии.

Ограничения:
- Низкая стойкость к коррозии под слоем в среде хлоридов по сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как 316.
- Не такая прочная, как некоторые другие высокопрочные сплавы, что ограничивает её использование в особенно требовательных структурных приложениях.

Исторически нержавеющая сталь 302 была основным материалом в производстве кухонного оборудования, автомобильных частей и различных промышленных приложений благодаря сбалансированным свойствам и экономической эффективности. Её рыночная позиция остается стабильной, с широким использованием в различных отраслях.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Градация	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	S30200	США	Ближайший эквивалент AISI 302
AISI/SAE	302	США	Общие обозначение
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для нержавеющих стальных плит
EN	1.4300	Европа	Эквивалент AISI 302 с незначительными композиционными отличиями
JIS	SUS302	Япония	Похожие свойства, используется в японских стандартах
GB	00Cr19Ni9	Китай	Эквивалент с небольшими вариациями в составе
ISO	1.4300	Международный	Общее обозначение для этого сорта

Примечания/Замечания: Хотя такие сорта, как нержавеющая сталь 316, предлагают лучшую стойкость к хлоридам, 302 остается экономически эффективным выбором для многих приложений, где высокая коррозионная стойкость не является критичной. Небольшие композиционные отличия между эквивалентными сортами могут влиять на производительность в специфических условиях, что делает тщательный выбор важным.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и Название)	Процентный диапазон (%)
C (Углерод)	0.15 макс
Cr (Хром)	17.0 - 19.0
Ni (Никель)	8.0 - 10.0
Mn (Марганец)	2.0 макс
Si (Кремний)	1.0 макс
P (Фосфор)	0.045 макс
S (Сера)	0.03 макс

Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 302 включают хром и никель, которые критически важны для повышения коррозионной стойкости и механических свойств. Хром образует пассивный оксидный слой на поверхности, обеспечивая защиту от коррозии, в то время как никель улучшает прочность и пластичность, особенно при низких температурах.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Типичное значение/диапазон (Метрические - SI единицы)	Типичное значение/диапазон (Имперские единицы)	Ссылочный стандарт для метода испытания
Прочность на растяжение	Отожженное	520 - 750 МПа	75 - 109 ksi	ASTM E8
Предел текучести (0.2% сдвиг)	Отожженное	205 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженное	40%	40%	ASTM E8
Твердость (Роквелл В)	Отожженное	70 - 90	70 - 90	ASTM E18
Ударная прочность	-	40 Дж (при -20°C)	30 фут-фунтов (при -4°F)	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на растяжение и предела текучести с хорошим удлинением делает нержавеющую сталь 302 подходящей для приложений, которые требуют как прочности, так и пластичности. Её ударная прочность при низких температурах обеспечивает надежность в холодных условиях.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (Метрические - SI единицы)	Значение (Имперские единицы)
Плотность	-	8.0 г/см³	0.289 фунт/дюйм³
Температура/Диапазон плавления	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Теплопроводность	20 °C	16.2 Вт/м·K	112 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	20 °C	500 Дж/кг·K	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20 °C	0.72 мкΩ·м	0.72 мкΩ·дюйм
Коэффициент теплового расширения	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F
Магнитная проницаемость	-	Немагнитная	Немагнитная

Плотность и температура плавления нержавеющей стали 302 указывают на её пригодность для высокотемпературных приложений. Теплопроводность и удельная теплоемкость делают её эффективной в теплообменных приложениях, в то время как её немагнитная природа является преимуществом в электронных и магнитных приложениях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Оценка стойкости	Примечания
Хлориды	0 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Удовлетворительная	Подвержена пitting коррозии
Серная кислота	0 - 50	20 - 60 / 68 - 140	Хорошая	Требует пассивации
Уксусная кислота	0 - 50	20 - 60 / 68 - 140	Отличная	Устойчива в низких концентрациях
Морская вода	-	20 - 60 / 68 - 140	Хорошая	Риск локализованной коррозии
Атмосферная	-	-	Отличная	Хорошая стойкость к окислению

Нержавеющая сталь 302 демонстрирует отличную стойкость к атмосферной коррозии и множеству органических и неорганических химических веществ. Однако она подвержена pitting коррозии в средах с хлоридами, особенно в морских приложениях. По сравнению с нержавеющей сталью 316, которая содержит молибден для улучшенной стойкости к хлоридам, 302 может не показывать такие же результаты в условиях высокой солености.

Теплостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Макс. температура непрерывного обслуживания	870 °C	1600 °F	Подходит для высокотемпературных приложений
Макс. температура прерывистого обслуживания	925 °C	1700 °F	Может выдерживать короткие воздействия
Температура образования оксидов	600 °C	1112 °F	Риск окисления выше этой температуры
Учет прочности на сдвиг	600 °C	1112 °F	Устойчивость к сдвигу уменьшается при высоких температурах

Нержавеющая сталь 302 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает её подходящей для приложений в теплообменниках и компонентах печей. Однако длительное воздействие температур выше 600 °C может привести к окислению и образованию оксидов, что требует тщательного рассмотрения при проектировании.

Свойства обработки

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (Классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER308L	Аргон	Хорошие результаты при правильной технике
MIG	ER308L	Аргон + CO2	Требует тщательного контроля теплопередачи
Электродная сварка	E308L	-	Подходит для толстых секций

Нержавеющая сталь 302 прекрасно сваривается с использованием различных процессов, включая сварку TIG и MIG. Перед сваркой и после неё часто рекомендуется термообработка, чтобы минимизировать риск трещин и обеспечить оптимальные механические свойства. Следует учитывать, чтобы избежать перегрева во время сварки, что может привести к потере коррозионной стойкости.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Нержавеющая сталь 302	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	50%	100%	Умеренная обрабатываемость
Типичная скорость резания (Токарная работа)	30 м/мин	60 м/мин	Используйте твердосплавные инструменты для лучших результатов

Нержавеющая сталь 302 имеет умеренную обрабатываемость, часто требуя более медленной скорости резания и специализированных инструментов для достижения желаемой отделки. Рекомендуется использовать высокоскоростную сталь или твердосплавные инструменты для повышения производительности.

Формуемость

Нержавеющая сталь 302 обладает хорошей формуемостью, что позволяет применять различные процессы, такие как гибка, штамповка и глубокая вытяжка. Однако важно учитывать упрочнение при обработке, что может повлиять на пластичность материала во время операций формования. Следует придерживаться рекомендуемых радиусов сгиба, чтобы избежать трещин.

Термическая обработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель/Ожидаемый результат
Отжиг	1010 - 1120 / 1850 - 2050	1 - 2 часа	Воздух	Снять напряжение, улучшить пластичность
Обработка раствором	1010 - 1120 / 1850 - 2050	1 час	Вода	Стабилизировать аустенитную структуру
Старение	650 - 800 / 1200 - 1470	1 - 2 часа	Воздух	Увеличить прочность и твердость

Процессы термической обработки, такие как отжиг и обработка раствором, имеют критическое значение для оптимизации микроструктуры нержавеющей стали 302. Эти процессы повышают пластичность и прочность, снимая внутренние напряжения, что делает материал более пригодным для требовательных приложений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, использованные в этом применении	Причина выбора (Кратко)
Пищевая промышленность	Кухонное оборудование	Коррозионная стойкость, формуемость	Гигиеничность и долговечность
Автомобильная индустрия	Выпускные системы	Прочность при высоких температурах, стойкость к окислению	Производительность при нагреве
Химическая промышленность	Резервуары для хранения	Коррозионная стойкость, механическая прочность	Безопасность и долговечность
Авиастроение	Компоненты самолётов	Небольшой вес, высокая прочность	Производительность и безопасность

Другие применения включают:

• • Медицинские устройства
• • Архитектурные элементы
• • Крепеж и фитинги

Нержавеющая сталь 302 выбирается для этих приложений благодаря великолепному балансу свойств, особенно коррозионной стойкости и механической прочности, которые критически важны в средах, подвергнутых воздействию влаги и химических веществ.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 302	Нержавеющая сталь 316	Нержавеющая сталь 304	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Умеренная прочность	316 предлагает лучшую коррозионную стойкость
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительная в хлоридах	Отличная	Хорошая	316 предпочтительнее для морских приложений
Сварка	Хорошая	Хорошая	Отличная	304 легче сваривать
Обрабатываемость	Умеренная	Умеренная	Хорошая	304 часто легче обрабатывать
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Отличная	304 имеет превосходную формуемость
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Выше	Умеренная	302 экономически эффективна для многих приложений
Типичная доступность	Широко доступна	Широко доступна	Широко доступна	Все сорта обычно легко найти

При выборе нержавеющей стали 302 важными являются такие факторы, как экономическая эффективность, доступность и специфические требования к механическим свойствам и коррозионной стойкости. Хотя 302 предлагает хороший баланс свойств, альтернативы, такие как 316, могут быть более подходящими для окружения с высоким воздействием хлоридов. Кроме того, нержавеющая сталь 304 часто выбирается за свою отличную формуемость и свариваемость, что делает её популярным выбором для множества приложений.

В заключение, нержавеющая сталь 302 остается универсальным и широко используемым материалом в различных отраслях, обеспечивая надежный вариант для приложений, требующих сочетания прочности, коррозионной стойкости и формуемости.