Нержавеющая сталь 307: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 307 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своим высоким содержанием хрома и никеля, что повышает ее коррозионную стойкость и механические свойства. Этот класс в основном легирован примерно 18% хрома и 8% никеля, а также небольшими количествами марганца, кремния и углерода. Наличие этих элементов способствует ее отличной пластичности, формуемости и стойкости к окислению и коррозии.

Комплексный обзор

Нержавеющая сталь 307 признана за свою универсальность и часто используется в условиях, когда коррозионная стойкость имеет критическое значение. Ее аустенитная структура обеспечивает превосходную прочность и жесткость как при высоких, так и при криогенных температурах. Высокое содержание хрома в легирующей стали обеспечивает отличную защиту от окисления и коррозии, что делает ее пригодной для различных применений, включая обработку пищи, химическую обработку и морские условия.

Преимущества:
- Коррозионная стойкость: Исключительная стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая кислые и щелочные растворы.
- Пластичность и формуемость: Высокая пластичность позволяет легко обрабатывать и формировать в сложные формы.
- Сварочность: Хорошая сварочность делает ее пригодной для различных процессов изготовления.

Ограничения:
- Стоимость: Более высокое содержание легирующих элементов может привести к увеличению стоимости материалов по сравнению с сталями более низкого класса.
- Рабочая упрочненность: Материал может быстро упрочняться при обработке, что может усложнять процессы механообработки.
- Магнитные свойства: Обычно не магнитен, но может стать слегка магнитным после холодной обработки.

Исторически, нержавеющая сталь 307 была надежным выбором для приложений, требующих как прочности, так и коррозионной стойкости, сохраняя сильные позиции на рынке благодаря своим благоприятным свойствам.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	S30700	США	Ближайший эквивалент AISI 304, с небольшими составными отличиями.
AISI/SAE	307	США	Похож на 304, но с более высоким содержанием серы для улучшения обрабатываемости.
ASTM	A240	США	Стандартные спецификации для хромовой и хром-никелевой нержавеющей стали в листах и полосах.
EN	1.4305	Европа	Эквивалентный класс с немного другими механическими свойствами.
JIS	SUS 307	Япония	Японский стандарт с аналогичными характеристиками коррозионной стойкости.

Различия между 307 и его эквивалентами, такими как AISI 304, преимущественно заключаются в содержании серы, которая улучшает обрабатываемость, но может немного повлиять на коррозионную стойкость. Понимание этих нюансов имеет решающее значение для выбора подходящего класса для конкретных приложений.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и наименование)	Процентный диапазон (%)
Cr (Хром)	18.0 - 20.0
Ni (Никель)	8.0 - 10.0
Mn (Марганец)	2.0 макс.
Si (Кремний)	1.0 макс.
C (Углерод)	0.08 макс.
P (Фосфор)	0.045 макс.
S (Сера)	0.03 - 0.10

Основными легирующими элементами в нержавеющей стали 307 являются хром, который обеспечивает коррозионную стойкость; никель, который улучшает прочность и пластичность; и сера, которая улучшает обрабатываемость. Баланс этих элементов способствует общей производительности стали в различных приложениях.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрическая система)	Типичное значение/Диапазон (имперская система)	Справочный стандарт для метода испытания
Предел прочности на растяжение	Отожженное	Температура окружающей среды	520 - 750 МПа	75 - 109 ksi	ASTM E8
Предел текучести (0.2% смещение)	Отожженное	Температура окружающей среды	210 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженное	Температура окружающей среды	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Твердость (Роквелл B)	Отожженное	Температура окружающей среды	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Ударная прочность	Ударные испытания по Шарпи	-20°C	40 Дж	29.5 фут-фунт	ASTM E23

Механические свойства нержавеющей стали 307 делают ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности и пластичности. Ее предел прочности на растяжение и предел текучести указывают на ее способность выдерживать значительные нагрузки, в то время как процент удлинения отражает ее способность деформироваться без разрушения, что делает ее идеальной для конструктивных применений.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрическая система)	Значение (имперская система)
Плотность	Температура окружающей среды	7.93 г/см³	0.286 фунт/дюйм³
Температура плавления/Диапазон	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Температура окружающей среды	16.2 Вт/м·К	112 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Температура окружающей среды	500 Дж/кг·К	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Температура окружающей среды	0.72 µΩ·м	0.00000072 Ω·м
Коэффициент теплового расширения	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶/K	8.89 x 10⁻⁶/°F

Ключевые физические свойства, такие как плотность и температура плавления, имеют важное значение для приложений, связанных с высокими температурами или структурной целостностью. Теплопроводность указывает на ее способность рассеивать тепло, что важно в приложениях, где терморегулирование критично.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C)	Рейтинг сопротивления	Примечания
Хлориды	3-10	20-60	Хорошо	Риск кавитационной коррозии.
Серная кислота	10-30	20-40	Умеренно	Подвержена коррозии от напряжений (SCC).
Соляная кислота	5-20	20-60	Плохо	Не рекомендуется.
Морская вода	-	Окружающая среда	Отлично	Отличная стойкость.

Нержавеющая сталь 307 демонстрирует хорошую стойкость к различным коррозионным средам, особенно в условиях, богатых хлоридами. Однако она подвержена коррозии от напряжений (SCC) в присутствии хлоридов и должна использоваться с осторожностью в таких условиях. По сравнению с нержавеющей сталью 304, 307 предлагает улучшенную обрабатываемость, но может иметь немного сниженные коррозионные свойства в определенных кислых средах.

Теплостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	870	1600	Подходит для приложений при высоких температурах.
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	925	1700	Может выдерживать кратковременное воздействие более высоких температур.
Температура образования окалины	600	1112	Риск образования окалины выше этой температуры.

Нержавеющая сталь 307 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее подходящей для приложений с тепловыми нагрузками. Однако длительное воздействие температур выше 600 °C может привести к образованию окалины и деградации материала.

Свойства обработки

Сварочность

Процесс сварки	Рекомендуемый filler металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER308L	Аргон	Хорошо подходит для тонких деталей.
MIG	ER308L	Аргон/CO2	Подходит для более толстых деталей.
Проволочная	E308L	-	Требует тщательного контроля.

Нержавеющая сталь 307 известна своей хорошей сварочностью, особенно при процессах TIG и MIG. Предварительный подогрев и термическая обработка после сварки могут быть необходимы для предотвращения трещин и обеспечения оптимальных механических свойств. Важно тщательно выбирать filler металлы, чтобы сохранить коррозионную стойкость.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[Нержавеющая сталь 307]	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	60%	100%	Требуются острые инструменты и охлаждение.
Типичная скорость резания (Токарная обработка)	30-50 м/мин	80-100 м/мин	Рекомендуются более низкие скорости.

Нержавеющая сталь 307 имеет умеренные параметры обрабатываемости, которые можно улучшить с использованием подходящих режущих инструментов и технологий. Склонность к упрочнению при обработке может создавать трудности, что требует тщательного контроля параметров обработки.

Формуемость

Нержавеющая сталь 307 демонстрирует отличную формуемость, позволяя проводить холодные и горячие процессы формования. Ее легко гнуть и формировать в сложные геометрические формы, что делает ее подходящей для различных процессов обработки. Однако следует проявлять осторожность, чтобы избежать чрезмерного упрочнения при холодном формовании.

Термическая обработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	1010 - 1120	1-2 часа	Воздух или вода	Снятие напряжений, улучшение пластичности.
Решение	1000 - 1100	30 минут	Быстрое охлаждение	Увеличение коррозионной стойкости.

Процессы термической обработки, такие как отжиг и решение, имеют важное значение для оптимизации микроструктуры и свойств нержавеющей стали 307. Эти обработки повышают пластичность и коррозионную стойкость, делая материал более подходящим для сложных приложений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора
Обработка пищи	Оборудование и контейнеры	Коррозионная стойкость, легкость очистки	Гигиена и долговечность
Химическая промышленность	С储存储储	Высокая прочность, коррозионная стойкость	Безопасность и долговечность
Морская	Крепления для лодок	Отличная стойкость к морской воде	Долговечность в сложных условиях
Фармацевтическая	Оборудование для обработки	Нереактивная, легкая стерилизация	Соблюдение стандартов

Нержавеющая сталь 307 широко используется в отраслях, где коррозионная стойкость и гигиена имеют первостепенное значение. Ее свойства делают ее идеальным выбором для оборудования для обработки пищи, резервуаров для хранения химикатов и морских приложений.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 307	AISI 304	AISI 316	Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссе
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Высокая прочность	316 обеспечивает лучшую коррозионную стойкость.
Ключевой аспект коррозии	Хорошо в большинстве сред	Хорошо в большинстве сред	Отлично в хлоридах	316 предпочтительнее для морских приложений.
Сварочность	Хорошо	Отлично	Хорошо	304 часто легче сваривать.
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошо	Умеренная	304 легче обрабатывать.
Формуемость	Отлично	Отлично	Хорошо	Все классы являются формуемыми, но варьируются по легкости.
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Умеренная	Выше	316 дороже из-за содержания молибдена.
Типичная доступность	Обычная	Очень обычная	Обычная	304 наиболее широко доступен.

При выборе нержавеющей стали 307 важно учитывать такие факторы, как стоимость, доступность и конкретные требования применения. Хотя она предлагает хороший баланс свойств, альтернативы, такие как AISI 304 и AISI 316, могут быть более подходящими в зависимости от конкретных условий окружающей среды и механических требований. Понимание этих компромиссов может помочь инженерам и дизайнерам принимать обоснованные выборы материалов для своих проектов.