ASTM A276 S21800 (216L): высокомарганцевистая аустенитная нержавеющая сталь — свойства и применение
Обзор стали ASTM A276 S21800 (UNS S21800)
Сталь S21800 (также известная как 216L или Nitronic 30) — это аустенитная нержавеющая сталь с высоким содержанием марганца (7–9%) и азота (0,08–0,18%), которые частично замещают никель (8–9%). Это обеспечивает высокую прочность и износостойкость при сохранении хорошей коррозионной стойкости и отличной пластичности. Стандарт ASTM A276 покрывает круги, шестигранники и прочие виды проката для общих целей. Материал поставляется в состоянии отжига (annealed) — горячекатаном или холоднодеформированном.
Химический состав (масс.%)
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| Углерод (C) | ≤0,10 |
| Хром (Cr) | 16,0–18,0 |
| Никель (Ni) | 8,0–9,0 |
| Марганец (Mn) | 7,0–9,0 |
| Азот (N) | 0,08–0,18 |
| Кремний (Si) | 3,5–4,5 |
| Фосфор (P) | ≤0,06 |
| Сера (S) | ≤0,03 |
Механические свойства (при 23 °C, отожженное состояние)
| Свойство | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Предел текучести (Rp0,2) | 345 МПа | Высокий для аустенитной стали в отожженном состоянии |
| Предел прочности (Rm) | 655 МПа | Значительно выше, чем у 304/316 |
| Относительное удлинение (A50) | 35 % | Хорошая пластичность |
| Сужение площадь (Z) | 55 % | Высокая вязкость |
| Твердость Бринелля (HB) | 241 | Типичное значение |
| Модуль упругости (E) | 195 ГПа | Типичный для аустенитных сталей |
| Модуль сдвига (G) | 77 ГПа | Типичный для аустенитных сталей |
| Коэффициент Пуассона (ν) | 0,3 | Типичный для аустенитных сталей |
Физические свойства (при 23 °C)
| Свойство | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Плотность | 7,9–8,2 г/см³ | Типичный для аустенитных сталей |
| Коэффициент линейного термического расширения (20–100 °C) | 17–19 × 10⁻⁶ 1/К | Типичный для аустенитных сталей |
| Теплопроводность | 11–21 Вт/(м·К) | Типичный для аустенитных сталей |
| Удельная теплоемкость | 440 Дж/(кг·К) | Типичный для аустенитных сталей |
| Температура плавления | 1230–1480 °C | Типичный для аустенитных сталей |
| Электрическое сопротивление | 0,85 мкОм·м | Типичный для аустенитных сталей |
Ключевые особенности и преимущества
- Высокая прочность при нормальной температуре без термической обработки на твердость.
- Отличная износостойкость и антифрикционные свойства (галлинг-стойкость) благодаря высокому Mn, Si и N.
- Хорошая коррозионная стойкость, сопоставимая с AISI 304 в большинстве сред.
- Низкая магнитная проницаемость даже после сильной холодной деформации.
- Работает при криогенных температурах до -196 °C с сохранением вязкости.
- Экономия никеля делает цену менее волатильной.
Термическая обработка
Твердотельное отжиг: 1040–1120 °C с быстрым охлаждением (вода). Холодная деформация (накатка) значительно повышает прочность за счет деформационного упрочнения и образования мартенсита, но снижает пластичность.
Основные области применения
- Валовые детали, гайки, болты, шплинты — где нужна антигаллинг-стойкость.
- Криогеническое оборудование (насосы, клапаны для СНГ, жидкого азота).
- Пищевая и фармацевтическая промышленность (оборудование с трением).
- Морское оборудование, арматура.
- Медицинские инструменты и имплантаты (биосовместимость).
Сравнение с аналогами
S21800 превосходит AISI 304 и 316 по прочности и износостойкости в отожженном состоянии. По коррозионной стойкости в хлоридных средах уступает 316L, но превосходит 304. Аналог по التركिबу — Nitronic 30 (Armco), 1.3964 (EN).
Металл
- ASTM A666 Grade 205 Отпущенная сталь – Полный обзор свойств
- ASTM A666 Grade 301 Отпущенная сталь – Свойства и спецификации
- ASTM A666 Grade 302 Отпущенная сталь – Ключевые свойства и спецификации
- ASTM A666 Grade 304 Отпущенная сталь – Ключевые свойства и производительность
- ASTM A666 304L Отпущенная сталь – Ключевые свойства и спецификации
- ASTM A666 Grade 304LN: Свойства и применение отжигаемой нержавеющей стали
- ASTM A666 Grade 304N: Характеристики отжигаемой азотированной нержавеющей стали
- ASTM A666 Grade 316L: Свойства и качество отжигаемой молибденсодержащей нержавейки
- ASTM A666 Grade 316N: Ключевые свойства азотированной молибденовой нержавейки
- ASTM A666 Grade 316 Annealed: Свойства отпущенной нержавеющей стали 316