Нержавеющая сталь 303Se: свойства и основные области применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Нержавеющая сталь 303Se — это специализированный сорт аустенитной нержавеющей стали, известный своей улучшенной обрабатываемостью благодаря добавлению селена. Этот сорт стали принадлежит к 300 сериям нержавеющих сталей, которые характеризуются высокой коррозионной стойкостью и отличными механическими свойствами. Основными легирующими элементами в 303Se являются хром (Cr), никель (Ni) и селен (Se), при этом хром обеспечивает коррозионную стойкость, никель улучшает прочность и пластичность, а селен улучшает обрабатываемость.
Общий обзор
Нержавеющая сталь 303Se классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, что означает, что она имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру, которая способствует ее отличной пластичности и прочности. Типичносоставляющая включает примерно 17-19% хрома, 8-10% никеля и 0,15-0,35% селена. Наличие селена особенно важно, так как оно дает возможность для улучшенной обрабатываемости по сравнению с другими аустенитными марками, что делает ее предпочтительным выбором для точных обработок.
Наиболее значительные характеристики нержавеющей стали 303Se включают:
- Высокая обрабатываемость: Добавление селена улучшает обрабатываемость материала, позволяя достигать более высоких скоростей резания и увеличивать срок службы инструмента.
- Коррозионная стойкость: Как и другие аустенитные нержавеющие стали, 303Se демонстрирует хорошую стойкость к различным коррозионным условиям, включая атмосферные условия и многие химикаты.
- Хорошая свариваемость: Этот сорт можно сваривать с использованием стандартных технологий, однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перегрева, что может привести к снижению коррозионной стойкости.
Преимущества и ограничения
| Преимущества (Плюсы) | Ограничения (Минусы) |
|---|---|
| Отличная обрабатываемость, идеальна для точных деталей | Низкая прочность по сравнению с некоторыми другими сортами нержавеющей стали |
| Хорошая коррозионная стойкость во многих средах | Не подходит для высокотемпературных приложений |
| Хорошая формуемость и свариваемость | Ограниченная стойкость к определенным агрессивным средам, таким как хлориды |
Нержавеющая сталь 303Se занимает сильные позиции на рынке благодаря своему уникальному сочетанию свойств, что делает ее популярным выбором в отраслях, таких как аэрокосмическая, автомобильная и производственная. Ее историческое значение заключается в разработке как решения для приложений, требующих как высокой обрабатываемости, так и коррозионной стойкости.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Наименование/Сорт | Страна/Регион происхождения | Заметки/Замечания |
|---|---|---|---|
| UNS | S30323 | США | Ближайший эквивалент AISI 303 с добавлением селена |
| AISI/SAE | 303Se | США | Улучшенная обрабатываемость по сравнению со стандартом 303 |
| ASTM | A276 | США | Стандартная спецификация для прутков нержавеющей стали |
| EN | 1.4305 | Европа | Эквивалент AISI 303 с небольшими различиями в составе |
| JIS | SUS303Se | Япония | Похожие свойства с региональными вариациями |
Различия между 303Se и его эквивалентами часто заключаются в конкретных процентах легирующих элементов и полученных механических свойствах. Например, хотя 303Se предлагает улучшенную обрабатываемость, другие сорта могут обеспечивать лучшую коррозионную стойкость или прочность, что делает необходимым выбор подходящего сорта в зависимости от требований приложения.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (Символ и название) | Диапазон по процентам (%) |
|---|---|
| Cr (Хром) | 17.0 - 19.0 |
| Ni (Никель) | 8.0 - 10.0 |
| Se (Селен) | 0.15 - 0.35 |
| C (Углерод) | ≤ 0.15 |
| Mn (Марганец) | ≤ 2.0 |
| Si (Кремний) | ≤ 1.0 |
| P (Фосфор) | ≤ 0.045 |
| S (Сера) | ≤ 0.30 |
Основная роль хрома в 303Se заключается в обеспечении коррозионной стойкости, в то время как никель улучшает прочность и пластичность стали. Селен, ключевое добавление, значительно улучшает обрабатываемость, позволяя более эффективные процессы обработки. Углерод, марганец и кремний способствуют общей прочности и стабильности сплава.
Механические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Типичное значение/Диапазон (Метрические - SI единицы) | Типичное значение/Диапазон (Имперские единицы) | Ссылочный стандарт для метода испытаний |
|---|---|---|---|---|
| Прочность на разрыв | Отожженная | 520 - 750 МПа | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Прочность на текучесть (0.2% смещение) | Отожженная | 210 - 310 МПа | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Отожженная | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Твердость (Rockwell B) | Отожженная | 80 - 90 HRB | 80 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Ударная прочность | - | 40 Дж (при -20°C) | 29.5 фут-фунт (при -4°F) | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает нержавеющую сталь 303Se подходящей для приложений, требующих хорошей прочности и пластичности, особенно при механических нагрузках. Высокое удлинение и ударная прочность указывают на то, что она может выдерживать существенные деформации до разрушения, что делает ее идеальной для компонентов, подвергающихся динамическим нагрузкам.
Физические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Значение (Метрические - SI единицы) | Значение (Имперские единицы) |
|---|---|---|---|
| Плотность | - | 7.93 г/см³ | 0.286 фунт/дюйм³ |
| Температура плавления | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Теплопроводность | 20 °C | 16.2 Вт/м·К | 112 BTU·in/(ч·фут²·°F) |
| Удельная теплоемкость | 20 °C | 500 Дж/(кг·К) | 0.119 BTU/(фунт·°F) |
| Электрическое сопротивление | 20 °C | 0.73 µΩ·м | 0.73 µΩ·дюйм |
| Коэффициент теплового расширения | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶ /К | 8.89 x 10⁻⁶ /°F |
Плотность нержавеющей стали 303Se имеет значение для приложений, где важен вес, например, в аэрокосмических компонентах. Ее теплопроводность и удельная теплоемкость делают ее подходящей для приложений, связанных с теплообменом, в то время как электрическое сопротивление указывает на ее пригодность для определенных электрических применений.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг стойкости | Заметки |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 3-5% | 20-60 °C (68-140 °F) | Умеренная | Риск образования ямок |
| Серная кислота | 10% | 20 °C (68 °F) | Хорошая | Ограниченная стойкость |
| Уксусная кислота | 5-10% | 20-60 °C (68-140 °F) | Хорошая | Подвержена коррозионному растрескиванию |
| Атмосферная | - | - | Отличная | Хорошая стойкость к окислению |
Нержавеющая сталь 303Se демонстрирует хорошую стойкость к различным коррозионным средам, особенно в атмосферных условиях. Однако она подвержена коррозии ямками в хлоридных средах, что может стать проблемой в морских приложениях. По сравнению с другими сортами, такими как нержавеющая сталь 316, которая имеет более высокое содержание молибдена для улучшенной стойкости к хлоридам, 303Se может не показывать таких же результатов в сильно коррозионных средах.
Теплостойкость
| Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Заметки |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура непрерывной службы | 870 °C | 1600 °F | Подходит для прерывистой службы |
| Максимальная температура прерывистой службы | 925 °C | 1700 °F | Ограниченная стойкость к окислению при высоких температурах |
| Температура отложения окалины | 600 °C | 1112 °F | Риск образования окалины выше этой температуры |
При повышенных температурах нержавеющая сталь 303Se сохраняет свои прочностные и пластичные свойства, что делает ее подходящей для приложений, связанных с тепловыми воздействиями. Однако длительное воздействие высоких температур может привести к окислению и образованию окалины, что может повлиять на ее характеристики в определенных условиях.
Свойства обработки
Сваряемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый наполняющий металл (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Заметки |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | Аргон | Рекомендуется предварительный нагрев |
| MIG | ER308L | Аргон + CO2 | Хорошие характеристики слияния |
| Электродная (SMAW) | E308L | - | Подходит для полевых сварок |
Нержавеющая сталь 303Se обычно считается хорошо свариваемой. Однако может потребоваться предварительный нагрев, чтобы избежать растрескивания, особенно в толстых участках. Термальная обработка после сварки также может улучшить коррозионную стойкость и снять остаточные напряжения.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | 303Se | AISI 1212 | Заметки/Советы |
|---|---|---|---|
| Относительный индекс обрабатываемости | 90 | 100 | 303Se предлагает отличную обрабатываемость |
| Типичная скорость резания (Токарная обработка) | 80 м/мин | 100 м/мин | С верхними скоростями можно добиться с 303Se |
Нержавеющая сталь 303Se известна своей отличной обрабатываемостью, что делает ее подходящей для точных компонентов. Оптимальные условия резания включают использование острых инструментов и подходящего охлаждающего средства для увеличения срока службы инструмента и качества поверхности.
Формуемость
Нержавеющая сталь 303Se демонстрирует хорошую формуемость, позволяя холодным и горячим процессам формовки. Ее можно изгибать и формировать без значительного риска растрескивания, хотя следует соблюдать осторожность, чтобы избежать упрочнения, что может увеличить риск возникновения неудач в процессе формовки.
Термическая обработка
| Процесс обработки | Диапазон температур (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 1010 - 1120 °C (1850 - 2050 °F) | 1 - 2 часа | Воздух или вода | Снять напряжения, улучшить пластичность |
| Растворная обработка | 1000 - 1100 °C (1830 - 2010 °F) | 30 минут | Вода | Стабилизировать аустенитную структуру |
Во время термической обработки 303Se проходит металлургические трансформации, которые улучшают его свойства. Отжиг помогает снять внутренние напряжения и улучшить пластичность, в то время как растворная обработка может стабилизировать аустенитную структуру, улучшая коррозионную стойкость.
Типичные применения и конечные применения
| Отрасль/Сектор | Конкретный пример применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом применении | Причина выбора (Кратко) |
|---|---|---|---|
| Авиация | Компоненты самолетов | Высокая прочность, хорошая обрабатываемость | Точные детали с жесткими допусками |
| Автомобильная | Детали двигателя | Коррозионная стойкость, формуемость | Долговечность и производительность под нагрузкой |
| Производство | Крепежные изделия | Высокая обрабатываемость, свариваемость | Эффективное производство и сборка |
| Медицинская | Хирургические инструменты | Коррозионная стойкость, биосовместимость | Требования к безопасности и гигиене |
Нержавеющая сталь 303Se выбирается для приложений, требующих высокой точности и отличной коррозионной стойкости. Ее обрабатываемость делает ее идеальной для компонентов, которые нужно производить быстро и эффективно, таких как крепежные изделия и хирургические инструменты.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения
| Особенность/Свойство | 303Se | 316 нержавеющая сталь | 304 нержавеющая сталь | Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Умеренная прочность | Высшая прочность | Умеренная прочность | 316 предлагает лучшую коррозионную стойкость |
| Ключевой аспект коррозии | Умеренная стойкость к хлоридам | Отличная стойкость к хлоридам | Хорошая стойкость в большинстве сред | 316 предпочтительнее для морских приложений |
| Свариваемость | Хорошая | Хорошая | Хорошая | Все сорта свариваемы, но 316 имеет лучшие свойства после сварки |
| Обрабатываемость | Отличная | Умеренная | Хорошая | 303Se превосходит для обработки |
| Формуемость | Хорошая | Хорошая | Хорошая | Все сорта могут быть эффективно сформированы |
| Приблизительная относительная стоимость | Умеренная | Выше | Умеренная | Стоимость варьируется в зависимости от рыночных условий |
| Типичная доступность | Распространенная | Распространенная | Очень распространенная | 304 - наиболее широко используемая нержавеющая сталь |
При выборе нержавеющей стали 303Se учитываются ее отличная обрабатываемость и хорошая коррозионная стойкость, что делает ее подходящей для различных приложений. Однако для сред с высоким содержанием хлоридов могут быть более уместны альтернативы, такие как 316 нержавеющая сталь, благодаря их превосходной стойкости к образованию ямок и коррозионному растрескиванию. Кроме того, стоимость и доступность этих сортов должны учитываться в процессе принятия решений, поскольку рыночные условия могут влиять на выбор материала.