Оглавление
Обзор
Далее подробно рассматриваются характеристики нержавеющей стали 316, включающие ее химическую природу, физические и механические характеристики, а также электрические и термические свойства.
Также особое внимание уделяется транспортировке литья из нержавеющей стали марки 316, которая обладает всеми ее преимуществами, включая улучшенную коррозионную стойкость и высокую прочность на разрыв, а также улучшенную формуемость для таких отраслей промышленности, как химическая переработка, морской транспорт и т. д.
Операция литья состоит из создания моделей, подготовки форм для заполнения расплавленной нержавеющей сталью и окончательной сборки полученных деталей или дополнительной термической обработки с соблюдением строгих мер контроля качества.
В целом данный материал можно использовать как полезное руководство по свойствам и широкому применению нержавеющей стали марки 316.
Что такое нержавеющая сталь 316?
Нержавеющая сталь 316 представляет собой сплав аустенитного типа, обладающий хорошей коррозионной стойкостью, особенно в средах с высоким содержанием хлоридов. Сплав, богатый хромом, никелем и молибденом, обеспечивает превосходную стойкость к точечной и щелевой коррозии.
Нержавеющая сталь 316, которая обычно используется для морского оборудования, химической обработки и медицинских устройств, также является хорошей формой, свариваемой и привлекательной на вид, поэтому ее также можно использовать в конструкционных и декоративных целях.
Какие варианты есть у нержавеющей стали 316?
Нержавеющая сталь с обозначением 316 имеет несколько версий, предназначенных для различных применений.
нержавеющая сталь 316L Обладает пониженным содержанием углерода, что делает конструкцию более устойчивой к сенсибилизации и коррозии при сварке за счёт снижения теплопередачи в зоне сварки. Поэтому этот материал является предпочтительным для конструкций, склонных к сварке.
нержавеющая сталь 316H содержит больше углерода, придает стали повышенную прочность, особенно при высоких температурах.
нержавеющая сталь 316Ti В состав сплава входят атомы титана, что позволяет избежать сенсибилизации и межкристаллитной коррозии, поэтому он идеально подходит для неблагоприятных сред и высоких температур.
ЦФ-8М — литая нержавеющая сталь, соответствующая стандарту ASTM A351. Она содержит те же легирующие элементы, что и 316, но в несколько ином соотношении, и обычно называется литой версией 316. По сравнению с деформируемой 316, она содержит больше углерода и кремния, что улучшает текучесть и литейные свойства, что делает её пригодной для литья сложных изделий, таких как клапаны и фланцы.
Кроме того, некоторые материалы могут иметь двойную сертификацию 316 и 316L, что обеспечивает возможность нанесения дополнительных слоев. Это дает инженерам-механикам возможность создавать индивидуально адаптированные конструкции, обеспечивающие гибкость для изменения производительности и устойчивости в различных приложениях.
Какой элементный состав больше всего влияет на свойства нержавеющей стали 316?
Нержавеющая сталь 316 обладает превосходной коррозионной стойкостью, что заметно поддерживается содержанием в ней хрома, составляющего 16-18% в сплаве. Хром создает на поверхности стали устойчивый к коррозии оксидный слой, который защищает ее от различных сред, в том числе агрессивных, таких как атмосфера, химические вещества и соленость.
Кроме того, к этим элементам добавляются никель и молибден, которые повышают коррозионную стойкость и пластичность, а также обеспечивают некоторую устойчивость к точечной и щелевой коррозии, когда они сочетаются с хлоридами.
Хотя другие элементы, такие как углерод, марганец, кремний и азот, также вносят свой вклад, хром остается решающим фактором в определении наиболее важных свойств сплава. Следовательно, этот сплав становится первым выбором в более сложных условиях, таких как коррозионная обработка морских и химических процессов, медицинское оборудование и машины, где требуется более высокая коррозионная стойкость.
Сравните нержавеющую сталь 316 и 304
Среди них нержавеющие стали 316 и 304 являются наиболее популярными аустенитными сплавами, состоящими из аналогичных элементов, в основном хрома и никеля, хотя в стали 316 обычно процентное содержание обоих выше.
Канал между ними заключается в добавлении молибдена в нержавеющую сталь 316, что повышает ее коррозионную стойкость, особенно в помещениях с высоким содержанием хлоридов, и поэтому ее можно использовать в морских и химических целях.
Стоит отметить, что он содержит гораздо меньше молибдена, но по-прежнему является хорошим коррозионно-стойким материалом во многих средах и подходит для общего использования.
Несмотря на более высокую прочность на разрыв и более низкое сопротивление ползучести, более высокая стоимость механической обработки и сварки часто делает нержавеющую сталь 316 менее привлекательной по сравнению с более дешевой нержавеющей сталью 304.
В конце концов, разница между нержавеющей сталью 316 и 304 заключается в деталях — конкретных требованиях, таких как условия окружающей среды, соображения стоимости и потребности в отделке.
Свойства нержавеющей стали 316
Химический состав нержавеющей стали 316
Свойства элементов компонента | Метрика |
| Углерод, С | <= 0,080 % |
| Хром, Кр | 16 – 18 % |
| Железо, Fe | 61.8 – 72 % |
| Марганец, Мн | <= 2,0 % |
| Молибден, Мо | 2.0 – 3.0 % |
| Никель, Ni | 10 – 14 % |
| Фосфор, Р | <= 0,045 % |
| Кремний, Си | <= 1,0 % |
| Сера, С | <= 0,030 % |
Физические свойства нержавеющей стали 316
Физические свойства | Метрика | Английский |
| Плотность | 8,00 г/см3 | 0,289 фунта/дюйм³ |
Механические свойства нержавеющей стали 316
Механические свойства | Метрика | Английский |
| Твердость по Бринеллю | 149 | 149 |
| Твердость, Кнуп | 169 | 169 |
| Твердость по Роквеллу B | 80 | 80 |
| Твердость по Виккерсу | 155 | 155 |
| Прочность на растяжение, максимальная | 550 МПа | 79800 фунтов на квадратный дюйм |
| Прочность на растяжение, предел текучести | 240 МПа | 34800 фунтов на квадратный дюйм |
| Относительное удлинение при разрыве | 60% | 60% |
| Модуль упругости | 193 ГПа | 28000 фунтов на квадратный дюйм |
| Изод Импакт | 129 Дж | 95,1 фут-фунт |
| Шарпи Импакт | 105 Дж | 77,4 фута-фунта |
Электрические свойства нержавеющей стали 316
Электрические свойства | Метрика | Английский |
| Удельное электрическое сопротивление | 0,0000740 Ом·см | 0,0000740 Ом·см |
| Магнитная проницаемость | 1.008 | 1.008 |
Термические свойства нержавеющей стали
Тепловые свойства | Метрика | Английский |
| КТР, линейный | 16,0 мкм/м-°C @Температура 0,000–100 °C | 8,89 мкдюйм/дюйм-°F @Температура 32,0–212 °F |
16,2 мкм/м-°C @Температура 0,000–315 °C | 9,00 мкдюйм/дюйм-°F @Температура 32,0–599 °F | |
17,5 мкм/м-°C @Температура 0,000–540 °C | 9,72 микродюйма/дюйм-°F @Температура 32,0–1000 °F | |
| Удельная теплоемкость | 0,500 Дж/г-°С @Температура 0,000–100 °C | 0,120 БТЕ/фунт-°F @Температура 32,0–212 °F |
| Термальный проводимость | 16,3 Вт/мК @Температура 100 °С | 113 БТЕ-дюйм/час-фут²-°F @Температура 212 °F |
| Температура плавления | 1370 – 1400 °С | 2500–2550 °Ф |
| Солидус | 1370 °С | 2500 °Ф |
| Ликвидус | 1400 °С | 2550 °F |
| Максимальная рабочая температура воздуха | 870 °С | 1600 °Ф |
| 925 °С | 1700 °Ф |
* Свойства нержавеющей стали 316, приведенные выше, взяты из МатВеб
Международные эквиваленты нержавеющей стали 316
Нержавеющая сталь марки 316 широко используется во всем мире, и в каждой стране существуют свои стандарты на неё. Чтобы помочь вам найти эквиваленты нержавеющей стали марки 316 в разных странах, мы привели несколько распространённых сравнительных характеристик:
Страна | Стандартная система | Сопоставимый класс |
Соединенные Штаты | ASTM/UNS | 316 (UNS: S31600) |
Европа | RU | 1.04401 |
Германия | DIN | Х5CrNiMo17-12-2 |
Китай/Международный | ГБ/ИСО | 06Cr17Ni12Mo2 |
Япония | JIS | SUS316 |
Формы из нержавеющей стали 316
Плиты/Листы
Этот тип — один из самых простых видов нержавеющей стали марки 316, выпускаемый в форме плоского листа. Толщина листа обычно >6 мм, а листа — <6 мм.
Данная форма обладает высокой пластичностью и может принимать различные формы с использованием различных методов обработки листового металла (гибка, штамповка, сварка), что делает ее пригодной для крупносерийного непрерывного производства.
Штанги/стержни
Прутки — это твердые стальные материалы в форме длинных полос, включая круглые, квадратные, шестигранные прутки и т. д. Они обладают относительно высокой механической прочностью и широко используются для механической обработки, а также для кузнечных работ.
Операторы могут нарезать их на заготовки разной длины в соответствии с требованиями чертежей, чтобы избежать отходов. Такие изделия, как гайки, болты и детали, изготовленные по индивидуальному заказу, могут быть изготовлены из пруткового проката из нержавеющей стали марки 316.
Трубы/Трубы
Трубки или трубки также представляют собой длинные стальные полосы, но они полые, что делает их легче прутков, сохраняя при этом ту же прочность.
Трубы из нержавеющей стали марки 316 хорошо подходят для сварки. Они широко используются в таких областях, как изготовление перил, каркасов механического оборудования и трубопроводов для транспортировки жидкостей.
Провода
Проволока представляет собой линейный материал очень малого диаметра (0,1–10 мм), сочетающий высокую прочность с превосходной гибкостью. Из неё обычно изготавливают пружины, винты, крепёжные изделия и т.п.
Можно ли отливать нержавеющую сталь 316 и 316L?
Нержавеющая сталь 316 может быть отлита с использованием различных методов литья. Нержавеющая сталь 316, распространенный сплав нержавеющей стали с превосходной коррозионной стойкостью, жаропрочностью и хорошими механическими свойствами, широко используется для отливок в таких отраслях, как химическая, пищевая и морская промышленность.
Преимущество нержавеющей стали 316, используемой при литье?
Литье из нержавеющей стали 316 — это процесс, при котором компоненты изготавливаются из нержавеющей стали 316, марки аустенитной нержавеющей стали, известной своей улучшенной коррозионной стойкостью по сравнению с нержавеющей сталью 304. Особенности отливок из нержавеющей стали 316 включают в себя:
- Повышенная коррозионная стойкость: поскольку нержавеющая сталь 316 содержит молибден, она устойчива к точечной и щелевой коррозии, что делает ее пригодной для морских, химических и других агрессивных применений.
- Высокая прочность и пластичность: Детали из литой нержавеющей стали 316 обладают хорошей прочностью и пластичностью, что позволяет им выдерживать различные нагрузки и напряжения без деформации или поломки.
- Отличная формуемость: Похожий на нержавеющая сталь 304Нержавеющей стали 316 можно легко придавать сложные формы, что делает ее идеальной для производства сложных литых деталей.
- Термостойкость: Отливки из нержавеющей стали 316 могут выдерживать умеренно высокие температуры (примерно до 870°C) без значительной потери механических свойств.
- Легкость очистки: Компоненты из литой нержавеющей стали 316 имеют гладкие поверхности, которые легко чистить и обслуживать, что делает их идеальными для санитарных применений, таких как пищевая промышленность, фармацевтика и медицинское оборудование.
Методы литья, используемые для литья нержавеющей стали
При литье нержавеющей стали используются различные методы, в том числе:
- Литье по выплавляемым моделям (по выплавляемым моделям): включает изготовление восковой модели, покрытие ее керамикой, извлечение расплавленного содержимого с последующим погружением в расплавленную нержавеющую сталь.
- Литье в песчаные формы: Используются песчаные формы с прессованными узорами из расплавленной нержавеющей стали.
- Литье под давлением: Впрыск расплавленной нержавеющей стали под высоким давлением в стальные формы сложной формы.
- Непрерывное литье: Длительная и непрерывная заливка расплавленной нержавеющей стали в водоохлаждаемые формы для изготовления длинных секций.
- Центробежное литье: Формы, используемые для формования цилиндрических деталей из расплавленной нержавеющей стали.
- Вакуумное литье: Точное вакуумное литье для минимизации пористости.
Все эти технологии имеют определенные особенности и выбираются в зависимости от количества обрабатываемых деталей, требуемых свойств, объемов производства. Литье из нержавеющей стали весьма разнообразно, поскольку его можно использовать в разных ситуациях.
Процесс литья из нержавеющей стали 316 и 316L
Процесс литья нержавеющей стали обычно включает следующие этапы:
- Создание узора: Выкройка желаемого компонента создается обычно с использованием воска или аналогичного материала. Этот шаблон представляет собой точную копию отливаемой детали, включая все сложные детали и особенности.
- Сборка пресс-формы: Затем узор покрывают огнеупорным керамическим материалом, который образует вокруг него оболочку. Эта оболочка становится формой для отливки нержавеющей стали.
- Удаление шаблона: После затвердевания керамической оболочки рисунок внутри удаляется путем плавления или растворения, оставляя после себя полую форму.
- Предварительный нагрев формы: Керамическая форма нагревается до высокой температуры, чтобы удалить остаточную влагу, укрепить форму и улучшить текучесть металла во время литья.
- Заливка расплавленной нержавеющей стали: Нержавеющую сталь плавят в печи и доводят до соответствующей температуры литья. Затем расплавленный металл осторожно выливают в предварительно нагретую керамическую форму.
- Удаление плесени: После полного затвердевания нержавеющей стали керамическая форма отрывается, обнажая отлитую деталь.
- Отделка: Деталь из литой нержавеющей стали может потребовать дальнейшей обработки, такой как шлифовка, механическая обработка или полировка, для достижения желаемой чистоты поверхности и точности размеров.
- Термическая обработка (по желанию): В зависимости от конкретных требований применения литая деталь из нержавеющей стали может подвергаться термической обработке для оптимизации ее механических свойств, таких как прочность, твердость или пластичность.
- Контроль качества: Наконец, готовая отливка из нержавеющей стали проверяется на наличие дефектов или отклонений от заданных размеров и допусков. Это может включать визуальный осмотр, методы неразрушающего контроля или измерение размеров.
Трудности, возникающие при обработке нержавеющей стали 316
Работать с нержавеющей сталью 316 сложно, поскольку эта сталь обладает большей твердостью и прочностью, чем другие, поэтому необходимы специальные методы механической обработки и инструменты, чтобы сократить покупку инструментов и упрочнение работы.
Низкие концентрации молибдена могут привести к наклепу в процессе формовки и, следовательно, требуют точного контроля параметров обработки, чтобы предотвратить растрескивание и деформацию.
Термопоследующая сварка нержавеющей стали 316 требует строгой термической обработки, чтобы избежать сенсибилизации нержавеющей стали, которая может привести к последующему риску коррозии.
Очистка должна проводиться на протяжении всего маршрута обработки, чтобы сохранить коррозионную стойкость, и необходимы очень детальные меры предосторожности, чтобы предотвратить возможность появления поверхностных дефектов или загрязнений.
Подводя итог, можно сказать, что нержавеющая сталь 316 обладает превосходными свойствами. Однако во время обработки необходимо уделять больше внимания, чтобы повысить производительность и качество.
Распространенное применение нержавеющей стали 316
Нержавеющая сталь 316 широко используется в различных секторах благодаря своей общеизвестной коррозионной стойкости, хорошим механическим характеристикам и универсальности.
Одной из основных сфер применения является морская среда, где он широко используется для изготовления судовой арматуры и оборудования на морских сооружениях из-за его исключительной устойчивости к воздействию соленой воды и хлоридов.
Нержавеющая сталь марки 316 также является наиболее распространённым материалом в пищевой промышленности и производстве напитков. Она настоятельно рекомендуется для оборудования, требующего частой дезинфекции и устойчивости к коррозионным веществам, встречающимся в процессе производства.
Биосовместимость материала позволяет применять его в фармацевтике и медицине, в том числе в хирургических инструментах и имплантационных устройствах.
В химической промышленности нержавеющая сталь марки 316 широко применяется в производстве технологического оборудования. Она также широко применяется в аэрокосмической, автомобильной и архитектурной отраслях. Корпуса из нержавеющей стали для электрооборудования являются ключевым применением, подчеркивая жизнеспособность материала и надежную работу в различных отраслях промышленности, даже в экстремальных и сложных условиях.
