Нержавеющая сталь 308: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 308 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своей отличной коррозионной стойкостью и прочностью при высоких температурах. Эта марка в основном легирована хромом (20-22%) и никелем (10-12%), с добавлением молибдена (до 2%), чтобы повысить стойкость к точечной и шовной коррозии. Наличие этих элементов способствует ее немагнитным свойствам и хорошей свариваемости, что делает ее подходящей для различных применений в агрессивных условиях.

Комплексный обзор

Нержавеющая сталь 308 особенно ценится в сварочной промышленности благодаря своей способности сохранять прочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах. Она часто используется как присадочный металл для сварки других нержавеющих сталей, особенно в приложениях, где требуются высокая прочность и стойкость к окислению. Высокое содержание хрома и никеля в стали обеспечивает надежный защитный слой от коррозии, в то время как аустенитная структура гарантирует отличную прочность и пластичность.

Преимущества (плюсы):
- Коррозионная стойкость: Исключительная стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая кислые и щелочные условия.
- Свариваемость: Отлично подходит для сварочных приложений, особенно в качестве присадочного металла для других нержавеющих сталей.
- Высокая прочность при температурах: Сохраняет прочность и стабильность при повышенных температурах, что делает ее подходящей для высокотемпературных применений.

Недостатки (минусы):
- Стоимость: Обычно дороже, чем сталей низших марок, из-за легирующих элементов.
- Упругость: Может стать жесткой и хрупкой, если неправильно обработана в процессе механической обработки или формования.
- Подверженность растрескиванию при напряжении: В определенных условиях, особенно в условиях с высоким содержанием хлоридов, может поддаваться растрескиванию при напряжении.

Исторически нержавеющая сталь 308 сыграла значительную роль в развитии сварочных технологий, особенно в производстве конструкций, требующих высокой прочности и долговечности. Ее рыночная позиция остается сильной, особенно в таких отраслях, как строительство, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/марка	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	S30800	США	Ближайший эквивалент AISI 308
AISI/SAE	308	США	Широко используемый присадочный металл
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для нержавеющих стальных листов
EN	1.4301	Европа	Эквивалент AISI 304 с более высоким содержанием никеля
JIS	SUS308	Япония	Похожие свойства на AISI 308
ISO	308	Международный	Стандартное обозначение для аустенитной нержавеющей стали

Различия между эквивалентными марками могут значительно влиять на производительность в конкретных приложениях. Например, в то время как 1.4301 (AISI 304) имеет более низкое содержание никеля, она может не проявлять себя так хорошо в высокотемпературных приложениях по сравнению с 308.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Процентный диапазон (%)
Cr (Хром)	20.0 - 22.0
Ni (Никель)	10.0 - 12.0
Mo (Молибден)	0.0 - 2.0
C (Углерод)	≤ 0.08
Mn (Марганец)	≤ 2.0
Si (Кремний)	≤ 1.0
P (Фосфор)	≤ 0.045
S (Сера)	≤ 0.03

Основная роль хрома заключается в улучшении коррозионной стойкости, в то время как никель способствует прочности и пластичности стали. Молибден улучшает стойкость к точечной и шовной коррозии, особенно в хлорсодержащих средах. Углерод, хотя и присутствующий в малых количествах, может влиять на твердость и прочность стали.

Механические свойства

Свойство	Условие/Обработка	Типичное значение/Диапазон (метрическая система - SI)	Типичное значение/Диапазон (имперская система)	Ссылочный стандарт для метода испытания
Тянущее усилие	Отожженная	515 - 690 МПа	75 - 100 ksi	ASTM E8
Предел прочности (0.2% смещение)	Отожженная	205 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Сжатие	Отожженная	60 - 70%	60 - 70%	ASTM E8
Твердость (по Роквеллу B)	Отожженная	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Ударная прочность (по Шарпи)	-40°C	40 J	30 фт-фунт	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает нержавеющую сталь 308 подходящей для приложений, требующих высокой прочности и пластичности, особенно в строительных и сварочных приложениях. Ее способность выдерживать значительную деформацию без разрушения критически важна в условиях динамической нагрузки.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическая система - SI)	Значение (имперская система)
Плотность	Комнатная температура	8.0 г/см³	0.289 фунт/дюйм³
Температура плавления/Диапазон	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	16 Вт/м·K	92 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	500 Дж/кг·K	0.119 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.72 µΩ·м	0.0000143 Ω·дюйм
Коэффициент теплового расширения	Комнатная температура	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F

Плотность нержавеющей стали 308 делает ее подходящей для приложений, где важен вес, в то время как ее теплопроводность и удельная теплоемкость критически важны в высокотемпературных применениях, таких как в теплообменниках и компонентах печей.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг устойчивости	Примечания
Хлориды	3-10	20-60 / 68-140	Хорошая	Риск точечной коррозии
Серная кислота	10-30	20-60 / 68-140	Умеренная	Подвержена коррозионному растрескиванию при напряжении
Уксусная кислота	5-20	20-60 / 68-140	Отличная	Хорошая стойкость
Морская вода	-	20-60 / 68-140	Хорошая	Риск шовной коррозии
Аммиак	-	20-60 / 68-140	Отличная	Стойка к коррозионному растрескиванию при напряжении

Нержавеющая сталь 308 демонстрирует отличную стойкость к различным коррозионным средам, особенно в кислых и щелочных условиях. Тем не менее, она подвержена растрескиванию при напряжении в средах с высоким содержанием хлоридов, что может быть критическим фактором в морских приложениях. По сравнению с нержавеющей сталью 304, 308 обеспечивает улучшенную стойкость к точечной и шовной коррозии, что делает ее лучшим выбором для приложений в жестких условиях.

Тепловая стойкость

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной работы	870	1600	Подходит для высокотемпературных применений
Максимальная температура временной работы	925	1700	Может выдерживать кратковременное воздействие
Температура окисления	900	1650	Риск окисления выше этой температуры
Учитывание прочности на ползучесть	600	1112	Начинает терять прочность при повышенных температурах

При повышенных температурах нержавеющая сталь 308 сохраняет свои механические свойства и демонстрирует хорошую стойкость к окислению. Однако длительное воздействие температур выше 900 °C (1650 °F) может привести к образованию налета и деградации защитного оксидного слоя, что требует внимательного учета в высокотемпературных приложениях.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый присадочный металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER308L	Аргон	Низкое содержание углерода для уменьшения осаждения карбидов
MIG	ER308L	Аргон/CO2	Хорошо подходит для более толстых секций
SMAW	E308L	-	Подходит для всех положений

Нержавеющая сталь 308 обладает высокой свариваемостью, что делает ее предпочтительным выбором для сварочных приложений. Предварительный подогрев, как правило, не требуется, но термообработка после сварки может быть полезна для снятия напряжений и улучшения коррозионной стойкости. Распространенные дефекты включают пористость и трещины, которые можно уменьшить с помощью правильных сварочных техник.

Обрабатываемость

Параметры обработки	[Нержавеющая сталь 308]	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	30%	100%	Требует острых инструментов и более медленных скоростей
Типичная скорость резания	30 м/мин	60 м/мин	Рекомендуется использовать охлаждающую жидкость

Нержавеющая сталь 308 имеет низкую обрабатываемость по сравнению с углеродными сталями, что требует тщательного выбора инструмента и параметров резания. Рекомендуются инструменты из быстрорежущей стали или карбида, а использование резательных жидкостей может увеличить срок службы инструмента и качество поверхности.

Формуемость

Нержавеющая сталь 308 демонстрирует хорошую формуемость, что позволяет использовать ее в процессах холодной и горячей обработки. Однако важно отметить, что может произойти чрезмерное упрочнение, что требует осторожного контроля радиусов изгиба и методов формования, чтобы избежать трещин.

Термообработка

Процесс обработки	Диапазон температуры (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	1010 - 1120 / 1850 - 2050	30 минут	Воздух	Снятие напряжений, улучшение пластичности
Растворная обработка	1000 - 1100 / 1830 - 2010	30 минут	Вода	Улучшение коррозионной стойкости

Процессы термообработки, такие как отжиг и растворная обработка, имеют решающее значение для оптимизации микроструктуры и свойств нержавеющей стали 308. Эти обработки помогают снять внутренние напряжения и улучшить коррозионную стойкость материала, делая его подходящим для требовательных приложений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример приложения	Ключевые свойства стали, используемые в данном приложении	Причина выбора (кратко)
Строительство	Структурные компоненты	Высокая прочность, коррозионная стойкость	Долговечность в агрессивных условиях
Автомобильный	Выбросные системы	Прочность при высоких температурах, свариваемость	Производительность при термическом напряжении
Аэрокосмический	Компоненты двигателей	Высокая прочность, стойкость к окислению	Безопасность и надежность на больших высотах
Пищевая промышленность	Оборудование и трубопроводы	Коррозионная стойкость, легкость чистки	Гигиена и долговечность

Нержавеющая сталь 308 широко используется в различных отраслях благодаря своим отличным механическим свойствам и коррозионной стойкости. В строительном секторе она предпочитается для структурных компонентов, подверженных воздействию жестких условий. В автомобильной и аэрокосмической отраслях ее высокая прочность при температурах и свариваемость делают ее идеальной для критических приложений.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие рекомендации

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 308	Нержавеющая сталь 304	Нержавеющая сталь 316	Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность	Умеренная прочность	Высокая прочность	308 предлагает лучшую производительность при высоких температурах, чем 304
Ключевой аспект коррозии	Хорошая в кислых средах	Хорошая в общих средах	Отличная в хлорсодержащих средах	316 превосходит в морских приложениях
Свариваемость	Отличная	Отличная	Хорошая	308 предпочтительнее для сварочных приложений
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	304 легче обрабатывать, чем 308
Формуемость	Хорошая	Отличная	Хорошая	304 имеет лучшую формуемость, чем 308
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Высокая	308 более экономична, чем 316
Типичная доступность	Обычная	Очень распространенная	Обычная	304 наиболее широко доступна

При выборе нержавеющей стали 308 учитываются ее стоимость, доступность и специфические требования к применению. Хотя она предлагает отличные показатели в высокотемпературных и коррозионных средах, она может не быть лучшим выбором для каждого применения, особенно там, где важно воздействие хлоридов. Выбор между марками 308, 304 и 316 будет зависеть от конкретных условий окружающей среды и механических требований применения.

В заключение, нержавеющая сталь 308 является универсальным материалом с отличным балансом свойств, что делает ее подходящей для широкого спектра приложений, особенно в сварке и высокотемпературных условиях. Ее уникальное сочетание коррозионной стойкости, прочности и свариваемости обеспечивает ее постоянную актуальность в современном машиностроении и производстве.