404 Нержавеющая сталь: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 404 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, прежде всего известная своим высоким содержанием хрома и никеля, что придает ей отличную коррозионную стойкость и хорошие механические свойства. Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 404 включают хром (Cr), никель (Ni) и молибден (Mo), с следующим приблизительным составом:

Элемент	Диапазон процентов (%)
Хром (Cr)	18.0 - 20.0
Никель (Ni)	8.0 - 10.0
Молибден (Mo)	0.5 - 1.0
Углерод (C)	≤ 0.03
Марганец (Mn)	2.0 - 3.0
Кремний (Si)	≤ 1.0
Фосфор (P)	≤ 0.045
Сера (S)	≤ 0.03

Внутренние свойства нержавеющей стали 404 включают отличную свариваемость, хорошую формуемость и устойчивость к окислению и коррозии. Ее уникальная микроструктура позволяет сохранять прочность и жесткость при повышенных температурах, что делает ее подходящей для различных применений в таких отраслях, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и переработка химических веществ.

Преимущества и ограничения

Преимущества:
- Коррозионная устойчивость: Нержавеющая сталь 404 демонстрирует отличную стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая атмосферные условия и многие химические вещества.
- Свариваемость: Этот сорт легко сваривать с использованием стандартных технологий, что делает его универсальным для обработки.
- Механические свойства: Обеспечивает хороший баланс прочности и пластичности, что необходимо для конструкционных применений.

Ограничения:
- Стоимость: Легирующие элементы могут сделать нержавеющую сталь 404 более дорогой, чем углеродные стали.
- Уплотнение в процессе холодной обработки: Хотя она может быть сформована, чрезмерная холодная обработка может привести к уплотнению, что может усложнить дальнейшую обработку.

Исторически, нержавеющая сталь 404 была важна в применениях, требующих как прочности, так и коррозионной устойчивости, что делает ее надежным выбором в различных инженерных секторах.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания
UNS	S40400	США	Ближайший эквивалент AISI 404
AISI/SAE	404	США	Необходимы небольшие отличия в составе
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для листов нержавеющей стали
EN	1.4002	Европа	Похожие свойства, но могут отличаться по механическим характеристикам
JIS	SUS 404	Япония	Сопоставимо, но могут быть разные стандарты обработки

Различия между эквивалентными сортами часто заключаются в конкретном составе и механических свойствах, которые могут повлиять на производительность в определенных приложениях. Например, хотя как AISI 404, так и EN 1.4002 могут предложить аналогичную коррозионную устойчивость, их прочность на разрыв и пластичность могут различаться, влияя на их пригодность для конкретных инженерных задач.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (Символ и название)	Диапазон процентов (%)
Cr (Хром)	18.0 - 20.0
Ni (Никель)	8.0 - 10.0
Mo (Молибден)	0.5 - 1.0
C (Углерод)	≤ 0.03
Mn (Марганец)	2.0 - 3.0
Si (Кремний)	≤ 1.0
P (Фосфор)	≤ 0.045
S (Сера)	≤ 0.03

Основная роль хрома в нержавеющей стали 404 заключается в увеличении коррозионной стойкости и улучшении твердости. Никель способствует прочности и пластичности стали, в то время как молибден увеличивает устойчивость к точечной коррозии и коррозии в трещинах, особенно в хлоридных средах.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытаний	Типичное значение/диапазон (метрические - SI единицы)	Типичное значение/диапазон (имперские единицы)	Справочный стандарт для метода испытания
Прочность на разрыв	Отожженная	Комнатная температура	520 - 750 МПа	75 - 109 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% смещение)	Отожженная	Комнатная температура	210 - 310 МПа	30 - 45 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Комнатная температура	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Твердость	Отожженная	Комнатная температура	160 - 220 HB	90 - 100 HRB	ASTM E10
Упругость	Отожженная	-20°C	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Комбинация этих механических свойств делает нержавеющую сталь 404 подходящей для применения, требующего высокой прочности и пластичности, таких как конструкционные компоненты в зданиях и машинах. Ее способность выдерживать значительные нагрузки при сохранении целостности под давлением критична для безопасности и производительности.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрические - SI единицы)	Значение (имперские единицы)
Плотность	Комнатная температура	7.85 г/см³	0.284 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Теплопроводность	Комнатная температура	16 Вт/м·К	9.3 BTU·дюйм/фут²·ч·°F
Удельная теплоемкость	Комнатная температура	500 Дж/кг·К	0.12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Комнатная температура	0.73 µΩ·м	0.00000073 Ω·дюйм
Коэффициент теплового расширения	20 - 100 °C	16.5 x 10⁻⁶ /К	9.2 x 10⁻⁶ /°F

Плотность и температура плавления нержавеющей стали 404 указывают на ее прочность, что делает ее подходящей для высокотемпературных применений. Теплопроводность и удельная теплоемкость важны для приложений, связанных с теплообменом, в то время как электрическое сопротивление актуально в электрических приложениях.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Оценка устойчивости	Примечания
Хлориды	3.5%	25°C/77°F	Хорошая	Риск точечной коррозии
Серная кислота	10%	20°C/68°F	Удовлетворительная	Уязвимость к трещинообразованию при напряжении (SCC)
Уксусная кислота	5%	25°C/77°F	Хорошая	Сопротивление локализованной коррозии
Атмосферные условия	-	-	Отличная	Хорошее выполнение в условиях повышенной влажности

Нержавеющая сталь 404 демонстрирует отличную стойкость к атмосферной коррозии и хорошую устойчивость ко многим кислотам и хлоридам. Однако она подвержена трещинообразованию при напряжении (SCC) в определенных условиях, особенно в присутствии хлоридов. По сравнению с нержавеющей сталью 304, которая предлагает аналогичную коррозионную стойкость, но с лучшими показателями в кислых средах, 404 может быть предпочтительнее в приложениях, где имеется риск воздействия хлоридов.

Теплостойкость

Свойство/Ограничение	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывной эксплуатации	800 °C	1472 °F	Подходит для высокотемпературных применений
Максимальная температура прерывистой эксплуатации	900 °C	1652 °F	Может выдерживать краткосрочное воздействие
Температура обнажения	1000 °C	1832 °F	Риск окисления выше этого предела

При повышенных температурах нержавеющая сталь 404 сохраняет свою прочность и устойчивость к окислению, что делает ее подходящей для применений в условиях высоких температур. Однако длительное воздействие выше 800 °C может привести к образованию корки и деградации механических свойств.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER404	Аргон	Хорошо подходит для тонких секций
MIG	ER404	Аргон/CO2	Подходит для более толстых секций
Электродная сварка	E404	-	Не используется часто

Нержавеющая сталь 404 обладает высокой свариваемостью с использованием различных методов, включая сварку TIG и MIG. Предварительный подогрев может быть необходим для толстых секций, чтобы избежать растрескивания. Постсварочная термообработка может улучшить механические свойства сварки.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[Нержавеющая сталь 404]	[AISI 1212]	Примечания/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	60%	100%	Сложнее обрабатывать, чем углеродные стали
Типичная скорость резания (точение)	30 м/мин	50 м/мин	Используйте твердосплавные инструменты для достижения лучших результатов

Обработка нержавеющей стали 404 может быть сложной из-за ее свойств упрочнения при работе. Использование подходящего инструмента и скорости резания является необходимым для эффективной обработки.

Формуемость

Нержавеющая сталь 404 может быть сформирована как холодными, так и горячими процессами. Холодная формовка может привести к упрочнению, в то время как горячая формовка позволяет добиться лучшей пластичности. Минимальный радиус изгиба следует учитывать во время обработки, чтобы избежать растрескивания.

Термообработка

Процесс термообработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	1 - 2 часа	Охлаждение воздухом	Снятие напряжений, улучшение пластичности
Решетчатая термообработка	1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F	30 минут	Охлаждение водой	Увеличение коррозионной устойчивости

Процессы термообработки, такие как отжиг и решетчатая термообработка, критически важны для оптимизации микроструктуры нержавеющей стали 404, улучшая ее механические свойства и коррозионную устойчивость.

Типичные применения и области использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, использованные в этом применении	Причина выбора (кратко)
Автомобильная	Выхлопные системы	Коррозионная стойкость, прочность при высокой температуре	Долговечность в суровых условиях
Химическая переработка	Резервуары для хранения	Коррозионная стойкость, свариваемость	Безопасность и надежность в обработке химикатов
Аэрокосмическая	Конструкционные компоненты	Соотношение прочности и веса, устойчивость к окислению	Производительность в экстремальных условиях

Другие применения включают:
* - Оборудование для переработки пищевых продуктов
* - Морские условия
* - Архитектурные конструкции

Нержавеющая сталь 404 выбирается для этих применений благодаря отличному балансу прочности, коррозионной стойкости и легкости обработки, обеспечивая долговечность в требовательных условиях.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 404	Нержавеющая сталь 304	Нержавеющая сталь 316	Краткая примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая прочность	Умеренная прочность	Высокая прочность	404 предлагает лучшую прочность, чем 304, но менее, чем 316
Ключевой аспект коррозии	Хорошая в легких условиях	Отличная в многих условиях	Превосходная в хлоридных условиях	316 предпочтительна для морских применений
Свариваемость	Отличная	Отличная	Хорошая	Все сорта свариваемы, но 316 может требовать большей осторожности
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Удовлетворительная	404 труднее обрабатывать, чем 304
Формуемость	Хорошая	Отличная	Хорошая	404 менее формуемая, чем 304
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Высокая	404 экономически эффективна для конкретных применений
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Высокая	304 и 316 более часто доступны на складе

При выборе нержавеющей стали 404 следует учитывать экономическую эффективность, доступность и специфические требования приложения. Ее уникальные свойства делают ее подходящей для нишевых применений, особенно там, где критичен баланс прочности и коррозионной стойкости. Кроме того, факторы безопасности и условия окружающей среды должны быть оценены для обеспечения оптимальной производительности и долговечности в эксплуатации.