Нержавеющая сталь 317: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 317 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своей высокой коррозионной стойкостью и отличными механическими свойствами. Этот сорт в основном легирован хромом (Cr), никелем (Ni) и молибденом (Mo), что значительно повышает его устойчивость к питтингу и коррозии в трещинах, особенно в хлоридных средах. Наличие молибдена особенно полезно, так как он улучшает характеристики стали в кислых условиях и увеличивает её общую прочность.

Полный обзор

Нержавеющая сталь 317 признана за свое превосходное сопротивление коррозии по сравнению с другими сортами нержавеющей стали, что делает ее предпочтительным выбором в различных областях, особенно в химической переработке и морской среде. Ее уникальный состав, который обычно включает около 18% хрома, 14% никеля и 3% молибдена, способствует её отличным механическим свойствам, включая высокую прочность на растяжение и пластичность.

Преимущества:
- Коррозионная стойкость: Исключительная стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая хлориды и серную кислоту.
- Высокая прочность: Сохраняет прочность при повышенных температурах, что делает её подходящей для приложений с высоким напряжением.
- Универсальность: Может использоваться в различных приложениях, от переработки пищи до производства химикатов.

Ограничения:
- Стоимость: Обычно дороже, чем нержавеющие стали низших сортов, из-за своих легирующих элементов.
- Обрабатываемость: Хотя она обладает хорошей формуемостью, ее может быть сложнее обрабатывать по сравнению с низколегированными сталями.

Исторически нержавеющая сталь 317 использовалась в отраслях, где критически важна коррозионная стойкость, таких как производство химического оборудования, морские приложения и пищевая промышленность. Ее рыночная позиция остаётся устойчивой благодаря её уникальным свойствам, что делает её распространённым выбором среди инженеров и дизайнеров.

Альтернативные названия, стандарты и аналоги

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	S31700	США	Ближайший аналог к AISI 317L
AISI/SAE	317	США	Похож на 317L, но с более высоким содержанием углерода
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для пластин, листов и полос хромированной и хром-никелевой нержавеющей стали для сосудов под давлением и общих приложений
EN	1.4449	Европа	Эквивалентен 317 с незначительными различиями в составе
JIS	SUS317	Япония	Похожие свойства на AISI 317
ISO	1.4449	Международный	Ближайший аналог к AISI 317

Различия между эквивалентными классами могут повлиять на производительность, особенно в отношении коррозионной стойкости и механических свойств. Например, 317L имеет более низкое содержание углерода, что улучшает его свариваемость и снижает риск выделения карбида во время сварки.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Процентный диапазон (%)
Cr (Хром)	18.0 - 20.0
Ni (Никель)	12.0 - 15.0
Mo (Молибден)	2.5 - 3.0
C (Углерод)	0.08 макс
Mn (Марганец)	2.0 макс
Si (Кремний)	1.0 макс
P (Фосфор)	0.045 макс
S (Сера)	0.030 макс

Основная роль хрома заключается в улучшении коррозионной стойкости, тогда как никель способствует прочности и пластичности. Молибден дополнительно улучшает стойкость к питтингу и коррозии в трещинах, особенно в хлоридных средах. Углерод, хотя и присутствующий в небольших количествах, может повлиять на свариваемость и коррозионную стойкость.

Механические свойства

Свойство	Условие/Степень	Типичное значение/Диапазон (Метрическая - SI единицы)	Типичное значение/Диапазон (Имперские единицы)	Ссылочный стандарт для метода испытаний
Прочность на растяжение	Отожженная	515 - 690 МПа	75 - 100 ksi	ASTM E8
Упругая прочность (0.2% смещение)	Отожженная	205 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	40% - 50%	40% - 50%	ASTM E8
Снижение площади	Отожженная	60% - 70%	60% - 70%	ASTM E8
Твердость (Rockwell B)	Отожженная	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Ударная прочность (Charpy V-notch)	-40°C	40 Дж	30 ft-lbf	ASTM E23

Сочетание высокой прочности на растяжение и упругой прочности, наряду с хорошим удлинением, делает нержавеющую сталь 317 подходящей для приложений, требующих структурной целостности под механической нагрузкой. Её ударная прочность при низких температурах также указывает на надежность в холодной среде.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (Метрическая - SI единицы)	Значение (Имперские единицы)
Плотность	Комнатная температура	8.0 г/см³	0.289 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	16.2 Вт/м·K	112 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	500 Дж/кг·K	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.72 µΩ·м	0.0000013 Ω·дюйм
Коэффициент теплового расширения	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F
Магнитная проницаемость	Комнатная температура	Немагнитная	Немагнитная

Плотность и температура плавления показывают, что нержавеющая сталь 317 может выдерживать высокие температуры, не теряя структурной целостности. Её теплопроводность и удельная теплоемкость важны для приложений, связанных с теплообменом, в то время как ее немагнитные свойства делают её подходящей для электронных и медицинских приложений.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Хлориды	3-10%	20-60°C / 68-140°F	Отлично	Риск питтинга
Серная кислота	10-30%	20-40°C / 68-104°F	Хорошо	Умеренная стойкость
Соляная кислота	5-20%	20-50°C / 68-122°F	Умеренно	Подвержена локализованной коррозии
Уксусная кислота	5-20%	20-60°C / 68-140°F	Хорошо	Риск коррозионного растрескивания
Морская вода	-	Приблизительная температура	Отлично	Высокая устойчивость

Нержавеющая сталь 317 демонстрирует отличную стойкость к разнообразным коррозионным агентам, особенно в морских условиях. Её производительность в условиях, богатых хлоридами, превосходит многие другие сорта нержавеющей стали, такие как 304 и 316, которые более подвержены питтингу и коррозии в трещинах. Однако важно отметить, что хотя она хорошо работает в серных и уксусных кислота, она может быть уязвима к локализованной коррозии в соляной кислоте.

Теплостойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	925 °C	1700 °F	Подходит для высокотемпературных приложений
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	1035 °C	1900 °F	Выдерживает кратковременное воздействие
Температура образования корки	800 °C	1470 °F	Риск образования корки выше этой температуры
Соображения о прочности на сдвиг начинают действовать примерно при	600 °C	1112 °F	Устойчивость к текучести уменьшается при высоких температурах

При повышенных температурах нержавеющая сталь 317 сохраняет свою прочность и устойчивость к окислению, что делает её подходящей для высокотемпературных приложений. Однако длительное воздействие температур выше 800 °C может привести к образованию окалины, что может повлиять на её поверхностные свойства и коррозионную стойкость.

Свойства обработки

Сварка

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER317 или ER317L	Аргон	Хорошо для тонких секций
MIG	ER317 или ER317L	Смесь аргона + CO2	Подходит для более толстых секций
SMAW	E317	-	Требует предварительного подогрева

Нержавеющая сталь 317 обычно считается хорошо свариваемой, хотя может потребоваться предварительный подогрев, чтобы избежать растрескивания. Термальная обработка после сварки может улучшить коррозионную стойкость сварных соединений. Важно выбирать подходящие металлические добавки, чтобы соответствовать свойствам основного материала.

Обрабатываемость

Параметр обработки	Нержавеющая сталь 317	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	40	100	Требуется более медленная скорость резания
Типичная скорость резания (Точение)	20 м/мин	60 м/мин	Используйте карбидные инструменты для наилучших результатов

Нержавеющая сталь 317 имеет более низкий индекс обрабатываемости по сравнению с легко обрабатываемыми сталями, такими как AISI 1212. Оптимальные условия включают использование острых инструментов и более медленных скоростей резания, чтобы минимизировать упрочнение.

Формуемость

Нержавеющая сталь 317 демонстрирует хорошую формуемость, что позволяет проводить процессы холодной и горячей формовки. Однако из-за её характеристики упрочнения необходимо тщательно контролировать радиусы изгиба и скорости формовки, чтобы избежать растрескивания.

Термическая обработка

Процесс обработки	Диапазон температуры (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	1040 - 1120 °C / 1900 - 2050 °F	1-2 часа	Воздух или вода	Снять напряжение, улучшить пластичность
Растворная обработка	1000 - 1100 °C / 1830 - 2010 °F	30 минут	Вода	Растворить карбиды, повысить коррозионную стойкость

Во время термической обработки нержавеющая сталь 317 претерпевает металлургические преобразования, которые улучшают её микроструктуру и свойства. Отжиг помогает снять внутренние напряжения, в то время как растворная обработка повышает коррозионную стойкость, растворяя карбиды.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора (кратко)
Химическая переработка	Реакторы и резервуары для хранения	Высокая коррозионная стойкость, прочность	Основной для обращения с агрессивными химикатами
Морская инженерия	Компоненты кораблей	Отличная стойкость к морской воде	Предотвращает коррозию в морских средах
Пищевая и напитковая промышленность	Оборудование для переработки	Нереактивное, легко чистится	Соответствует гигиеническим стандартам
Фармацевтическая	Оборудование и трубопроводы	Коррозионная стойкость, чистота	Критично для стерильных сред

Другие применения включают:
- Компоненты нефтегазовой промышленности
- Теплообменники
- Производство бумаги и целлюлозы

Нержавеющая сталь 317 выбирается для этих приложений из-за своей исключительной коррозионной стойкости и способности сохранять структурную целостность в сложных условиях.

Важные моменты, критерии выбора и дополнительные сведения

Характеристика/Свойство	Нержавеющая сталь 317	Нержавеющая сталь 316	Нержавеющая сталь 304	Краткая заметка о преимуществах и недостатках
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность на растяжение	Умеренная прочность на растяжение	Умеренная прочность на растяжение	317 предлагает лучшую производительность в коррозионных средах
Ключевой аспект коррозии	Отлично в хлоридах	Хорошо в хлоридах	Умеренно в хлоридах	317 превосходит по резистентности к хлоридам
Сварка	Хорошо	Отлично	Хорошо	316 часто предпочтительнее для сварки
Обрабатываемость	Умеренно	Умеренно	Высоко	304 легче обрабатывать
Формуемость	Хорошо	Хорошо	Отлично	304 имеет лучшую формуемость
Приблизительная относительная стоимость	Выше	Умеренная	Ниже	317 дороже из-за легирующих элементов
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Очень высокая	304 является наиболее распространенной

При выборе нержавеющей стали 317 необходимо учитывать её рентабельность относительно производительности, доступность и специфические требования приложений. Хотя она может быть дороже, чем другие сорта, её превосходная коррозионная стойкость может привести к более длительному сроку службы и снижению затрат на обслуживание в сложных условиях.

В заключение, нержавеющая сталь 317 является универсальным и высокопроизводительным материалом, подходящим для широкого спектра приложений, особенно там, где коррозионная стойкость имеет первостепенное значение. Её уникальные свойства делают её ценным выбором для инженеров и дизайнеров в различных отраслях.