347 нержавеющая сталь: свойства и ключевые применения

347 нержавеющая сталь — это аустенитная нержавеющая сталь, известная своим отличным сопротивлением коррозии и прочностью при высокой температуре. Она в основном легирована хромом (Cr) и никелем (Ni), с добавлением ниобия (Nb) для стабилизации структуры против осаждения карбида во время сварки и при работе при повышенных температурах. Эта стабилизация имеет решающее значение для поддержания целостности стали в средах, где она может подвергаться воздействию повышенных температур.

Всеобъемлющий обзор

347 нержавеющая сталь классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, которая характеризуется своей объемно-центрированной кубической (ОЦК) кристаллической структурой. Эта структура обеспечивает отличную пластичность и прочность, что делает ее подходящей для различных приложений. Основные легирующие элементы в 347 нержавеющей стали включают:

• Хром (Cr): Обычно 17-19%, что улучшает устойчивость к коррозии и вносит вклад в общую прочность стали.
• Никель (Ni): Обычно 9-12%, что улучшает пластичность и прочность, особенно при низких температурах.
• Ниобий (Nb): Добавляется для стабилизации стали против осаждения карбида, особенно во время сварки.

Ключевые характеристики

347 нержавеющая сталь обладает несколькими важными свойствами:
- Сопротивление коррозии: Отличное сопротивление окислению и коррозии в различных средах, включая кислотные и высокотемпературные условия.
- Прочность при высокой температуре: Сохраняет прочность и прочность при повышенных температурах, что делает ее подходящей для применения в теплообменниках и компонентах печей.
- Свариваемость: Хорошая свариваемость благодаря наличию ниобия, что минимизирует риск осаждения карбида во время сварки.

Преимущества и ограничения

Преимущества	Ограничения
Отличное сопротивление коррозии	Высокая стоимость по сравнению с углеродными сталями
Хорошая прочность при высокой температуре	Низкая прочность по сравнению с некоторыми легированными сталями
Хорошая свариваемость	Уязвимость к трещинам от напряжений в определенных средах

347 нержавеющая сталь широко используется в таких отраслях, как химическая переработка, аэрокосмическая промышленность и производство электроэнергии благодаря своему уникальному сочетанию свойств. Ее историческое значение заключается в разработке в качестве решения для приложений, требующих как коррозионной стойкости, так и высокотемпературной производительности.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	S34700	США	Ближайший эквивалент AISI 347
AISI/SAE	347	США	Широко используемое обозначение
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для нержавеющих стальных плит
EN	1.4550	Европа	Эквивалентное обозначение в европейских стандартах
DIN	X6CrNiNb18-10	Германия	Мелкие отличия в составе, о которых следует знать
JIS	SUS347	Япония	Эквивалент японского промышленного стандарта

Различия между эквивалентными классами могут повлиять на выбор в зависимости от конкретных требований применения. Например, хотя как 347, так и 321 нержавеющие стали являются стабилизированными марками, 321 содержит титан, который может быть предпочтителен в определенных средах, где свойства титана полезны.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон в процентах (%)
Cr (Хром)	17.0 - 19.0
Ni (Никель)	9.0 - 12.0
Nb (Ниобий)	0.5 - 1.0
C (Углерод)	≤ 0.08
Mn (Марганец)	≤ 2.0
Si (Кремний)	≤ 1.0
P (Фосфор)	≤ 0.045
S (Сера)	≤ 0.03

Основная роль ключевых легирующих элементов в 347 нержавеющей стали включает:
- Хром: Увеличивает устойчивость к коррозии и образует защитный оксидный слой.
- Никель: Улучшает прочность и пластичность, особенно при низких температурах.
- Ниобий: Стабилизирует сталь против осаждения карбида, особенно во время сварки и в высокотемпературных приложениях.

Механические свойства

Свойство	Условие/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрическая система - SI)	Типичное значение/Диапазон (имперская система)	Справочный стандарт для метода испытания
Предельная прочность	Отожженная	520 - 750 МПа	75 - 109 ksi	ASTM E8
Предел текучести (смещение 0.2%)	Отожженная	205 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	40%	40%	ASTM E8
Сокращение площади	Отожженная	60%	60%	ASTM E8
Твердость (Роквелл B)	Отожженная	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Ударная прочность (по Шарпи с V-образным вырезом)	-20°C	40 Дж	29.5 фут-фунт	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает 347 нержавеющую сталь подходящей для приложений, которые требуют высокой прочности и пластичности, особенно при механических нагрузках. Ее способность сохранять прочность при повышенных температурах также делает ее идеальной для структурной целостности в высокотемпературных условиях.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическая система - SI)	Значение (имперская система)
Плотность	Комнатная температура	8.0 г/см³	0.289 фунт/ин³
Температура плавления/Диапазон	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	16.2 Вт/(м·К)	112 BTU/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	500 Дж/(кг·К)	0.119 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

Практическое значение ключевых физических свойств включает:
- Плотность: Влияет на весовые характеристики в структурных приложениях.
- Теплопроводность: Важна для приложений теплообменников, где требуется эффективный теплообмен.
- Коэффициент теплового расширения: Критически важен для приложений, связанных с температурными колебаниями, так как влияет на размерную стабильность.

Сопротивление коррозии

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг устойчивости	Примечания
Хлориды	3-10	20-60 / 68-140	Хорошее	Риск образования ям
Серная кислота	10-30	20-50 / 68-122	Среднее	Уязвимость к SCC
Азотная кислота	10-30	20-60 / 68-140	Отличное	Устойчивость к локализованной коррозии
Морская вода	-	Окружающая	Хорошее	Подходит для морских приложений
Уксусная кислота	5-20	20-60 / 68-140	Среднее	Риск локализованной коррозии

347 нержавеющая сталь демонстрирует отличное сопротивление различным коррозионным средам, особенно в кислых и высокотемпературных условиях. Ее устойчивость к образованию ям и трещинам от напряжений (SCC) делает ее подходящей для применения в химической переработке и морских условиях. По сравнению с другими марками нержавеющей стали, такими как 316 и 321, 347 предлагает превосходные показатели в высокотемпературных приложениях благодаря своей стабилизации ниобием.

Устойчивость к теплу

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	925	1700	Подходит для непрерывной эксплуатации
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	870	1600	Выдерживает кратковременное воздействие
Температура отслаивания	1000	1832	Начинает терять прочность выше этой температуры
Начало учета прочности на ползучесть	600	1112	Важно для долгосрочных приложений

347 нержавеющая сталь хорошо работает при повышенных температурах, сохраняя свою прочность и устойчивость к окислению. Однако следует избегать длительного воздействия температур выше 925 °C (1700 °F), так как это может привести к отслаиванию и потере механических свойств. Ее устойчивость к окислению особенно полезна в таких приложениях, как печные компоненты и теплообменники.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый присадочный металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER347	Аргон	Хорошо для тонких секций
MIG	ER347	Аргон + 2% O₂	Подходит для толстых секций
SMAW	E347	-	Требует подогрева

347 нержавеющая сталь хорошо сваривается благодаря содержанию ниобия, что минимизирует риск осаждения карбида при сварке. Для толстых секций может потребоваться подогрев, чтобы избежать трещин. Постсварочная термообработка может улучшать механические свойства и снимать остаточные напряжения.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[347 нержавеющая сталь]	Эталонная сталь (AISI 1212)	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	40%	100%	Требует медленных скоростей резания
Типичная скорость резания (Токарная обработка)	30 м/мин	60 м/мин	Используйте инструмент из карбида

347 нержавеющая сталь имеет умеренную обрабатываемость. Рекомендуется использовать более медленные скорости резания и соответствующий инструмент для достижения оптимальных результатов. Наличие ниобия может привести к упрочнению материала, поэтому необходимо тщательное внимание к условиям резки.

Формуемость

347 нержавеющая сталь может быть формована как с помощью холодной, так и горячей обработки. Холодная формовка возможна, но может потребовать дополнительной силы из-за упрочнения. Горячая формовка предпочтительна для сложных форм, так как она снижает риск трещинообразования и улучшает пластичность.

Термическая обработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	1010 - 1120 / 1850 - 2050	1-2 часа	Воздух или вода	Снять напряжения, увеличить пластичность
Термическая обработка раствором	1050 - 1100 / 1920 - 2010	1 час	Вода	Растворить карбиды, улучшить коррозионную стойкость

Во время термической обработки 347 нержавеющая сталь претерпевает металлургические преобразования, которые улучшают ее микроструктуру и свойства. Отжиг снимает внутренние напряжения и улучшает пластичность, в то время как термическая обработка раствором растворяет карбиды, улучшая устойчивость к коррозии.

Типичные приложения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример специфического применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Химическая переработка	Теплообменники	Прочность при высокой температуре, коррозионная стойкость	Подходит для агрессивных сред
Аэрокосмическая промышленность	Системы выпуска	Прочность при высокой температуре, свариваемость	Необходима для высокопроизводительных приложений
Энергетика	Компоненты котлов	Коррозионная стойкость, прочность при высокой температуре	Необходимо для долговечности и безопасности
Морская промышленность	Строительство кораблей	Коррозионная стойкость, свариваемость	Идеально подходит для морских условий

Другие применения включают:
- Оборудование для переработки食品
- Производство фармацевтических препаратов
- Трубопроводы для нефти и газа

347 нержавеющая сталь выбрана для этих приложений благодаря своему уникальному сочетанию прочности при высокой температуре и отличной коррозионной стойкости, обеспечивая надежность и долговечность в сложных условиях.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие идеи

Особенность/Свойство	347 нержавеющая сталь	316 нержавеющая сталь	321 нержавеющая сталь	Краткая заметка о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Высокая прочность	316 лучше по коррозионной стойкости в средах с хлорами
Ключевой аспект коррозии	Хорошая в кислых средах	Превосходная в хлоридах	Хорошая в высокотемпературных приложениях	321 лучше для высокотемпературных приложений
Свариваемость	Хорошая	Отличная	Хорошая	316 предпочтительнее для критических сварок
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	316 легче обрабатывать из-за меньшего упрочнения
Формуемость	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Все марки подходят для формовки
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Выше	Умеренная	316, как правило, дороже
Типичная доступность	Обычная	Очень обычная	Обычная	316 широко доступна благодаря своей популярности

При выборе 347 нержавеющей стали следует учитывать эффективность затрат, доступность и конкретные требования применения. Ее уникальные свойства делают ее подходящей для различных приложений, особенно там, где важны производительность при высоких температурах и коррозионная стойкость. Кроме того, соображения безопасности в условиях высоких нагрузок должны направлять выбор материала, обеспечивая, чтобы выбранный класс соответствовал всем эксплуатационным требованиям.

В заключение, 347 нержавеющая сталь является универсальным и надежным материалом, особенно ценимым в отраслях, где важна работа в экстремальных условиях.