Сравнение нержавеющих сталей 304, 316 и 316L: свойства и применение

Нержавеющая сталь — это сталь. Сталь — углерод <2%, чугун — >2%. При плавке добавляют хром (Cr), никель (Ni), марганец (Mn), кремний (Si), титан (Ti), молибден (Mo) и др. для улучшения свойств и коррозионной стойкости (отсутствие ржавчины).

Нержавейка: стойкая к слабым коррозионным средам (воздух, пар, вода) или нержавеющая сталь. Распространенные марки: 304, 304L, 316, 316L — аустенитные нержавеющие стали 300-й серии.

Рассмотрим свойства, сферу применения и отличия 304, 304L, 316, 316L.

Нержавеющая сталь 304

Свойства: самая распространенная марка. Хорошая коррозионная стойкость, теплостойкость, низкотемпературная прочность, механические свойства. Хорошая штамповочность, гибочность и горячая обрабатываемость, нет закачки при термообработке (немагнитная, рабочая температура -196 °C ~ 800 °C).

Применение:

• Бытовые изделия (столовые приборы 1-2 классов, мебель, внутренние трубопроводы, водонагреватели, котлы, ванны)
• Автозапчасти (дворники, глушители, литые изделия)
• Медицинское оборудование, стройматериалы, химия, пищевая промыш., сельское хозяйство, судостроение

Нержавеющая сталь 304L (L — низкоуглеродистая)

Свойства: как низкоуглеродистый вариант 304, коррозионная стойкость аналогична 304 в общем, но превосходная стойкость к межкристаллитной коррозии после сварки или снятия напряжений. Сохраняет хорошую коррозионную стойкость без термообработки, рабочая температура -196 °C ~ 800 °C.

Применение: наружное оборудование в химической, угольной, нефтяной отраслях с высокими требованиями к межкристаллитной коррозии, теплостойкие элементы строительных конструкций, детали со сложной сваркой.

Нержавеющая сталь 316

Свойства: благодаря молибдену — отличная коррозионная стойкость, атмосферная стойкость, высокая теплопрочность, работа в суровых условиях; отличная закачка при деформации (немагнитная).

Применение: морское оборудование, химия, краски, бумага, щавелевая кислота, удобрения; фотоиндустрия, пищевая пром., прибрежные сооружения, тросы, стержни CD, болты, гайки.

Нержавеющая сталь 316L (L — низкоуглеродистая)

Свойства: как низкоуглеродистый вариант 316, кроме общих с 316 свойств — превосходная стойкость к межкристаллитной коррозии.

Применение: изделия со специальными требованиями к межкристаллитной коррозии.

Сравнение свойств

Химический состав

316 и 316L — молибденсодержащие нержавейки. Mo в 316L слегка выше, чем в 316. Благодаря Mo общие свойства лучше 310 и 304. При высоких температурах при концентрации H₂SO₄ <15% и >85% 316 широко применяется. 316 также хорош против хлоридной коррозии — стандарт для морской среды. Макс. углерод в 316L — 0,03%, применяется когда после сварки нельзя отжигать и нужна макс. коррозионная стойкость.

Коррозионная стойкость

316 лучше 304. Хороша в целлюлозно-бумажной промышленности. Стойка к морской и агрессивной промышленной атмосфере.

В целом 304 и 316 мало отличаются в химической стойкости, но в специфических средах различия есть.

Первая разработанная нержавейка — 304, чувствильна к точечной коррозии. Добавка 2-3% Mo снижает чувствительность — появилась 316. Доп. Mo также снижает коррозию от теплых органических кислот.

316 — стандарт в пищевой и напиточной промышленности. Из-за дефицита молибдена и большего Ni 316 дороже 304.

Точечная коррозия — осадочная коррозия на поверхности из-за дефицита кислорода и невозможности сформировать защитный хромовый оксидный слой.

В малых клапанах вероятность осадков на клапане мала, точечная коррозия редка.

В водных средах (дистиллированная, питьевая, речная, котловая, морская) стойкость 304 и 316 почти одинакова, если только содержание хлоридов очень высоко — тогда 316 предпочтительнее.

В большинстве случаев разница невелика, но в отдельных может быть большой — нужен конкретный анализ.

Теплостойкость

316 имеет хорошую оксидную стойкость при прерывистой работе до 1600 °C и непрерывной до 1700 °C. В диапазоне 800–1575 °C лучше не воздействовать непрерывно, но вне этого диапазона 316 обладает хорошей теплостойкостью. 316L лучше 316 по стойкости к выделению карбидов, допускает указанный диапазон.

Термическая обработка

Отжиг 1850–2050 °F (1010–1120 °C), затем быстрый отжиг и быстрое охлаждение. 316 не закаляется перегревом.

Сварка

316 хорошо сварена. Все стандартные методы. Присадки: 316Cb, 316L, 309Cb. Для лучшей коррозионной стойкости шов отжигают после сварки. При 316L послесварочный отжиг не требуется.

Механические свойства

Среди всех сталей аустенитные нержавейки имеют самую низкую точку текучести. С точки зрения механики — не лучший материал для штоков клапанов: для обеспечения прочности диаметр штока увеличится. Точку текучести нельзя поднять термообработкой, но можно — холодной деформацией. Магнитность.

Широкое применение аустенитных нержавеек создает ложное впечатление, что вся нержавейка немагнитна. Для аустенитных — в основном немагнитны (закаленные кованые). Но 304 после холодной деформации становится слабо магнитной. Литая сталь: если 100% аустенит — немагнитна. Низкоуглеродистые нержавейки.

Коррозионная стойкость аустенитных нержавеек — хромовый оксидный слой на поверхности. При нагреве 450–900 °C структура меняется, образуются хромовые карбиды на границах зерен. Защитный слой не формируется на границах — падает коррозионная стойкость. Это «межкристаллитная коррозия».

304L и 316L разработаны для устойчивости к ней. Низкий углерод — нет хромовых карбидов — нет межкристаллитной коррозии.

Важно: более высокая чувствительность к межкристаллитной коррозии не значит, что не-низкоуглеродистые материалы более коррозионно-активны. В высоких хлоридных средах чувствительность тоже выше.