404 Нержавеющая сталь: свойства и ключевые применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
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.