Сталь aisi 321 характеристики применение
Нержавеющая сталь AISI 321
Нержавеющая сталь AISI 321 относится к высоколегированным металлам с большим количеством хрома и никеля в составе. Это положительно сказывается на свойствах материала и создании аустенитной структуры.
Вернуться
Химсостав и свойства
В состав сплава входят:
- железо;
- титан – до 0,5%;
- никель – 10,5±1,5%;
- хром – 18±1%;
- кремний – до 1%;
- сера – до 0,03%;
- фосфор – до 0,045%;
- марганец – до 2%;
- углерод – до 0,08%.
За счет небольшого содержания углерода в составе стали AISI 321 обеспечивается высокое качество и простота создания сварного шва, а также пластичность материала.
Хром обеспечивает антикоррозионные свойства и износостойкость, позволяет сохранять изначальную структуру при воздействии влаги и некоторых химических веществ. Никель содержится в достаточно большом количестве, что повышает прочность и пластичность материала.
Данные компоненты считаются основными в составе стали. Она не обладает магнитными качествами, а поверхность ее может окисляться, что делает термообработку более сложной.
Титан предназначен для создания универсального материала. Однако его введение в металл связано с усложнением технологического процесса, что приводит к дополнительным затратам и повышению стоимости изделий.Высокие эксплуатационные характеристики нержавеющей стали AISI 321 обеспечивают возможность применения в различных областях деятельности. К основным преимуществам ее относятся:
- возможность использования для создания комбинированных конструкций (со стеклом, деревом и т.д.);
- механическая и термическая обработка поверхности;
- возможность переработки;
- хорошая свариваемость;
- гигиеничность;
- возможность придания практически любой геометрической формы;
- непривередливость и простота эксплуатации;
- длительный срок службы АИСИ 321 (20-50 лет).
Вернуться
Применение
Широкое распространение сплав получил в условиях воздействия высоких температур (до 800 С). Он используется для изготовления оборудования, инструментов и конструкций:
- эксплуатируемых на воздухе и в сложных температурных условиях;
- тепловых обменников и сварных агрегатов;
- корпусов котлов, печной арматуры, газоотводов, трубопроводов, компенсирующих соединений;
- в машиностроении и авиации;
- сварочных элементов;
- медицинских и фармацевтических;
- контактирующих с нефтепродуктами, химически агрессивными веществами, текстильными материалами.
Вернуться
Магнитится ли АИСИ 321?
Нержавеющая сталь AISI 321 необходима для изготовления металлической продукции, которая включает изделия из цветных и черных металлов. В зависимости от соотношения компонентов в составе материала отличается износостойкость, сложность обработки, внешний вид, свойства. Стальные изделия бывают:
- аустенитными, которые не магнитятся. Они используются в быту (посуда, сантехника), пищевой промышленности, медицине (иглы);
- ферритными, которые реагируют на воздействие магнита. В их состав входят легирующие добавки – медь, титан, молибден. Это делает металл пластичным и прочным, исключает проявление коррозии в кристаллической решетке.
Антикоррозионные свойства и практичность сплава не зависят от способности намагничиваться. АИСИ 321 не обладает магнитными свойствами, т.к. имеет аустенитную структуру.
Вернуться
Технические характеристики
Главнымихарактеристиками стали AISI 321 являются:
| удлинение | 40%; |
| удельное электросопротивление | 0,73 Ом*м2/м; |
| модуль упругости | 200х103 МПа; |
| предел текучести | 205 МПа; |
| температурное расширение | 15 ВТ/мК; |
| теплоемкость | 500 Дж/кг * К; |
| твердость по Бринеллю | 163; |
| температура плавления | 1420 С; |
| предел прочности | 515 МПа; |
| удельный вес | 8000 кг/м3. |
Вернуться
Цена
Цена стали AISI 321 составляет порядка 215 руб. за килограмм.
Вернуться
Сортамент
Материал используется в промышленности, бытовых условиях, строительстве, коммунальном хозяйстве и т.д. Он относится к кислотостойким конструкционным сталям, поставляется в виде:
- фитингов;
- фланцев;
- труб;
- прутьев;
- рулонов;
- полос;
- листов.
Лист
Поверхность листа из стали AISI 321 может быть матовой, зеркальной или шлифованной. При необходимости в ней проделываются отверстия, а поперечное сечение изменяется для создания профилированного листа.
Трубы АИСИ 321
Вернуться
Отжиг
Осуществляется при 1040-1160 С, после этого охлаждают деталь на воздухе, что обеспечивает податливость материала.
Вернуться
Отпуск (снятие напряжения)
Отжиг при 450-800 С до начала осаждения карбидных соединений, что исключает межкристаллическую коррозию.
Вернуться
Ковка
Марка стали AISI 321 подвергается ковке при 1250-950 С. При этом должно обеспечиваться плавное понижение температуры, позволяющее углероду равномерно распределяться по материалу. Продолжительность нагрева необходимо рассчитывать с учетом свойств материала (коррозионной стойкости и наличия легирующих добавок).
Вернуться
Сварка
Для создания сварного шва применяются стабилизированные электроды 347 серии. Они характеризуются минимальной ползучестью при температуре более 400 С, что позволяет отказаться от термообработки после сварки. Шов очищается от окалины и пассивируется.
Вернуться
Полировка и шлифовка поверхности
Мехобработка стали AISI 321 осуществляется достаточно сложно, а наличие в ней титана не позволяет добиться чистой зеркальной поверхности.
Вернуться
Травление
Осуществляется с применением азотной и плавиковой кислоты, серно-азотной смеси и пасты.
Вернуться
Пассивация
Пассивирование предполагает использование раствора азотной кислоты (25%) и проведение работ в нормальных условиях. В данном случае используется специальный пастообразный состав.
Вернуться
Формовка
Осуществляется с применением инструментов, предназначенных для углеродистой стали. Аустенитный материал требует большей нагрузки при создании модели, при этом наиболее распространенными вариантами обработки являются вытяжка, изгиб, волочение, формирование контура.
Вернуться
Аналоги
Состав сплава аналогичен:
- шведскому 2337;
- польскому 0H18N10T;
- японскому SUS321;
- европейским 4541 и X10CrNiTi18-10
Российским аналогом стали AISI 321 является 8Х18Н10Т.
Также рекомендуем рассмотреть:
- 14Х17Н2;
- 40Х13;
- 17Г1С;
- 12Х18Н10Т;
- 40ХН;
- AISI 304.
Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!
AISI 321
| Обозначение марки | AISI 321 | 1.4541 | 08Х18Н10Т |
AMS 5510 ASTM A 240
MIL-S-6721
Классификация
сталь конструкционная криогенная
Основные характеристики
- хорошее общее сопротивление коррозии
- превосходная защита от МКК
- отличная свариваемость
Химический состав (% к массе)
| ASTM A240 | AISI 321 | ≤0.080 | ≤1.00 | ≤2.0 | ≤0.045 | ≤0.030 | 17.00 — 19.00 | 9.00 — 12.00 | 5 х С – 0.70 |
* добавление титана снижает или предупреждает выпадение карбидов хрома, что ведет к обеднению границ зерен металла хромом, во время сварки или в температурном интервале интенсивного карбидообразования – 450-800 °C
Механические свойства
| В соответствии с EN 10088-2 Холоднокатаная | 520-720 | ≥220 | ≥250 | ≥40 |
| В соответствии с EN 10088-2 Горячекатаная | 500-700 | ≥200 | ≥240 | ≥40 |
| В соответствии с ASTM A 240 и ASME SA-240 | ≥485 | ≥170 | — | ≥40 |
Механические свойства при комнатной температуре в соответствии стандартам ASTM A 240 и ASME SA-240
| AISI 321 | 205 | 515 | 40.0 | 217 по Бринеллю | 95 по Роквеллу | 95 по Роквеллу |
Физические свойства
| Плотность | d | — | 4°C | 7.9 |
| Температура плавления | °C | 1420 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10-6.K-1 | 20-100°C 20-400°C20-500°C | 16 17.5 18 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm2/m | 20°C | 0.73 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m | 20°C | 1.01 |
| Модуль упругости | E | MPa x 103 | 20°C | 200 |
Сопротивление коррозии
Имеет хорошее общее сопротивление влажной коррозии и особенно рекомендована, где есть риск межкристаллитной коррозии.
Имеет хорошую устойчивость к большинству пищевым продуктам и многочисленным химическим средам:
- разбавленные щелочные растворы в температуре окружающей среды,
- разбавленные органические кислоты в температуре окружающей среды
- некоторые неорганические кислоты
- нейтральные или щелочные соляные растворы без галоидного соединения,
- большинство органических сред.
Тесты на коррозию под напряжением в хлоридах
| 42%-Хлорид магния | Обычный Сваренный | Разрушение в течение 24-71 ч. Разрушение в течение 24-71 ч. |
| 33%-Хлорид лития | Обычный Сваренный | Разрушение в течение 18 ч. Разрушение в течение 18 ч. |
| 26%-Хлорид натрия | Обычный Сваренный | Разрушение в течение 475 ч. Разрушение в течение 525-621 ч. |
Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации
Непрерывное воздействие 900 °C
Прерывистые воздействия 810 °C
Сварка
Свариваемость хорошая, но хуже чем у AISI 304/ AISI 304L из-за включения титана в зоне плавления (для сварки используют электроды 347-й серии (Nb-стабилизированные), обладающие улучшенным по сравнению с AISI 308L сопротивлением ползучести в средах, в которых рабочие температуры превышают 400 °C.
После сварки термическая обработка не требуется. Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы.
Обработка, отделка, полировка, шлифовка поверхности
Присутствие титана делает невозможным производство зеркальной поверхности.
Травление (очистка поверхности)
- Смесь азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты (10 % HNO3 + 2% HF) при комнатной температуре или 60°C
- Серно-азотная кислотная смесь (10 % H2SO4 + 0.5 % HNO3) при 60°C
- Паста для очистки от окалины в зоне сварки
Пассивация
- 20-25 % раствор HNO3 при 20°C
- Пассивирующие пасты для зоны сварки
Химический состав
Нержавеющая сталь AISI 321 обладает особым химическим составом, который и определяет основные эксплуатационные характеристики. Основные элементы:
- Основных химическим элементом принято считать углерод. В рассматриваемом случае его концентрация 0,08%. Небольшое количество этого элемента в составе обеспечивает хорошую свариваемость AISI 321 и пластичность структуры.
- За коррозионную стойкость отвечает хром. Для повышения защиты структуры от воздействия высокой влаги и некоторых других веществ концентрация выдерживается в пределе от 17 до 19%.
- Никель также включается в сплав в большой концентрации, около 12%. За счет этого получаемые изделия становятся пластичными и более прочными.
- Марганец включается в структуру AISi, концентрация составляет не более 2%. Он есть у большинства нержавеек.
- Как ранее было отмечено, при изготовлении сплава добавляется и титан, который существенно расширяет область его применения. Однако, процесс внесения этого элемента характеризуется высокой сложностью, что приводит к повышению стоимости металла.
Металлопрокат AISI 321
Химический состав стали AISI 321 определяют то, что материал не обладает магнитными свойствами, однако поверхность не характеризуется устойчивостью к окислению. Особенности состава усложняют процесс закалки.
Механические свойства материала 321
Нержавеющая сталь AISI 321 характеризуется довольно большим количеством свойств:
- Предел текучести выдерживают в пределе 205 МПа.
- Минимальный показатель предела прочности не менее 515 МПа.
- Твердость материала довольно высокая, показатель выдерживается на уровне 163 НВ по Бриннелю.
- При выборе материала учитывается то, какое относительное удлинение. Рассматриваемый сплав имеет показатель 40%.
- Усталостная прочность около 260 N/мм2.
Прочность при повышенных температурах
Довольно высокие механические свойства определяют широкое распространение сплава. Как ранее было отмечено, термическая обработка проводится крайне редко.
Это связано с тем, что приходится нагревать заготовку до температуры более 1000 градусов Цельсия. Для этого требуется специальное оборудование, к примеру, современная печь ТВЧ.
В некоторых случаях термическая обработка возможна, но процесс достаточно дорогостоящий.
Нержавеющая сталь AISI 321, 321H
Нержавеющая сталь марки AISI 321, 321H широко применяется во многих отраслях промышленности. Эта актуальность стали обусловлена ее отличными антикоррозийными свойствами, повышенной жаропрочностью и жаростойкостью.
Эксплуатация изделия из нержавеющей стали этих марок возможна при температурах +600 – 800 °С, при этом они даже через длительное время остаются в неизменном состоянии.
Единственным существенным недостатком нержавеющей стали AISI 321, 321H является то, что ее эксплуатация невозможна в окисляющих окружающих средах. И это несмотря на то, что сталь не подвергается межкристаллитной коррозии за счет добавления титана в сплав.
Аналог стали aisi 321
Российский аналог нержавеющей стали 321 AISI (321H AISI) по ГОСТ – 12Х18Н10Т.
Область применения
Нержавеющая сталь успешно используется в различных отраслях промышленности, в основном – при производстве различного сварного оборудования, например: сварные трубы, печная арматура, коллекторы выхлопных систем и патрубки, реторты, теплообменники и многое другое.
Химический состав (ASTM A240)
| ASTM A240 | Типичные | ||
| C | 0.08 | max | 0.06 |
| Mn | 2.0 | max | 01.фев |
| P | 0.045 | max | 0.020 |
| S | 0.030 | max | 0.020 |
| Si | 1.0 | max | 0.5 |
| Cr | 17.0 — 19.0 | 17.май | |
| Ni | 9.0 — 12.0 | 09.апр | |
| Ti | 5X%C min | 0.5 max | 0.48 |
Типичные свойства в отожженном состоянии:
Все значения, указанные в данных таблицах, не являются минимальными значениями, это лишь один из примеров производства изделий из нержавеющей стали AISI 321, 321H.
Механические свойства при комнатной температуре
| Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | Rp m | Предел упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2 | Rp0,2 | Относительное удлинение до разрыва % | A80 | Твердость по Бринеллю — НВ | Усталостная прочность, N/mm2 |
| Типичный | 580 | 280 | 60 | 163 | 260 | ||
| Минимум | 515 | 205 | 40 | — | — |
Предел прочности при повышенных температурах
| Температура, °C | Предел прочности (при растяжении), N/mm2 | Rp m |
| 600 | 390 | |
| 650 | 329 | |
| 700 | 280 | |
| 750 | 230 | |
| 800 | 190 | |
| 850 | 140 |
Минимальные величины предела упругости при высокой температуре (деформация в 1% за установленное время при заданной температуре).
Предел упругости (текучести) до разрыва
| Время | 10 000 ч | 100 000 ч |
| Температура, °C | Rp1,0 1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2 | |
| 550 | 180 | 120 |
| 600 | 100 | 80 |
| 650 | 70 | 50 |
| 700 | 40 | 25 |
| 800 | 10 | 5 |
Максимум рекомендованных температур обслуживания AISI 321:
прерывистое воздействие +810 °C;
непрерывное воздействие +900 °C.
Интервал ковки AISI 321
Ковка нержавеющей стали должна начинаться при температуре от +1150 до +1250 °C и заканчиваться температурой +950 °C. Снижение температуры должно быть очень плавным, так как это позволит обеспечить равномерное распределение углерода.
Помните, что время прогрева нержавеющей стали значительно больше, чем углеродистой.
Сварка стали AISI 321
Нержавеющая сталь марки AISI 321, 321H отличается довольно неплохой свариваемостью, которая, правда, несколько хуже, чем у стали AISI 304, так как для повышения ее прочности при плавлении используется титан.
При выполнении сварочных работ с этой нержавеющей сталью рекомендуется использовать специализированые сварочные материалы, электроды 347 серии.
Нержавеющая сталь aisi 321: характеристики, свойства, аналоги, состав — Токарь
Нержавеющая сталь AISI 321 относится к высоколегированным металлам с большим количеством хрома и никеля в составе. Это положительно сказывается на свойствах материала и создании аустенитной структуры.
Вернуться
Марки нержавеющей стали
В начале прошлого столетия специалистам в области металлургической промышленности удалось заметить, что взаимодействие хрома и кислорода является лучше, чем с железом. Именно в то время для того чтобы на железо воздух влиял наименьшим образом металлурги стали смешивать его с хромом. Так появилась нержавеющая сталь, которая сегодня незаменимым материалом для современно промышленности.
Важно: Следует заметить, что полностью избавить железо от появления коррозии практически не удастся. Рано или поздно даже нержавеющая сталь тоже покрывается ржавчиной. Правда для этого требуется больше времени.
Виды нержавеющей стали
Нержавеющая сталь представляет собой привлекательный материал для использования в современной промышленности. Он состоит из железа и примеси хрома.
Внимание: Для того чтобы обеспечить наиболее длительную защиту железа от появления коррозии необходимо при производстве нержавеющей стали добавить в него не менее десяти процентов хрома.
Также в смесь для производства нержавейки добавляются и другие элем6нты, которые представлены:
- никелем,
- ниобием,
- молибденом,
- титаном.
Они необходимы для того чтобы материал приобрел свои физико-хиимические качества и стал более прочным.
Благодаря смеси железа и других элементов появляется материал, который способен противостоять появлению коррозии. В зависимости от пропорциональности добавленных элементов нержавеющий материал получается прочным и он способен противостоять даже высоким температурам. Благодаря пластичности нержавеющую сталь используют в самых разных отраслях промышленности.
Железо само по себе покрывается ржавчиной достаточно быстро. Если смешать его с хромом и другими элементами на его поверхности образуется невидимая пленка, которая предотвращает поступление к нему кислорода.
В результате окисления не производится. Данный слой является достаточно прочным. Что делает материал более устойчивым к образованию трещин, вмятин и многих других дефектов.
Сталь способна восстанавливаться со временем самостоятельно.
Марки нержавеющей стали и их характеристики
В современном мире представлено более двухсот пятидесяти видов нержавеющей стали. Они отличаются по своим сериям или маркам и по свойствам. Самыми популярными марками нержавеющей стали в настоящее время являются те виды, которые принадлежат к 300-й и 400-й серии.
Они обладают высоким уровнем стойкости к появлению коррозии. К тому же у них слой защитной пленки является достаточно прочным из-за оптимально-подобранной пропорциональности использованных при производстве элементов.
Нержавеющая сталь данных серий обладает высокой прочностью и пластичностью. Она активно применяется для производства различных предметов в современной промышленности.В скором времени конкуренцию данным сериям может составить 200 серия стали, которая, по мнению потребителей, имеет оптимальное сочетание стоимости и качества.
Характеристика нержавеющих сталей aisi
На современном рынке большим спросом пользуется нержавеющая сталь трехсотой серии. Она подразделяется на несколько видов в зависимости от химического состава:
- аустенитная,
- аустенитно- ферритная,
- аустенитно-мартенситная.
Нержавеющая сталь aisi 304
aisi 304 (08Х18Н10) получила широкое распространение в пищевой промышленности. Она отлично подходит для сварки и для тог, чтобы противостоять появлению ржавчины.
Нержавеющая сталь aisi 316
aisi 316 (10Х17Н13М2) образуется, если в сталь марки aisi 304 (08Х18Н10) добавить такой элемент, как молибден. Данная марка нержавейки получила широкое распространение в судостроительной, нефтегазовой и химической видах промышленности. Она устойчива к агрессивным средам.
Нержавеющая сталь aisi 316Т
aisi 316Т (10Х17Н13М2Т) обладает высоким уровнем прочности за счет того, что в ней содержится больше титана, чем в предыдущих марках. Она нашла широкое применение в области создания оборудования для химической и пищевой промышленности.
Нержавеющая сталь aisi 321
aisi 321 (12-08Х18Н10Т) самое большое количество титана среди всех марок трехсотой серии. Способна выдерживать температуры нагревания до 800 градусов Цельсия.
Нержавеющая сталь aisi 430
Среди марок четырехсотой серии наиболее широкое применение получила марка aisi 430 (12Х17). В целом вся серия характеризуется тем, что в нее входят марки нержавеющей стали, которые созданы с высоким содержанием хрома.
Сферы использования
Сталь AISI 321, применение которой прежде всего связано с жаропрочностью и коррозионной стойкостью, считается одной из самых распространенных. Особенности химического состава определяют то, что сплав рекомендуется использовать в отраслях, где оказывается высокая температура на поверхность. Примером использования нержавейки назовем:
- Изготовление различных изделий для химической, нефтехимической и текстильной промышленностей.
- В медицине и фармацевтике материал также получил широкое применение.
- Нержавейка используется при производстве сварного оборудования: трубы, муфели, реторы и другие.
- В машиностроении и авиационном строительстве материал цениться по причине коррозионной стойкости и жаропрочности.
- Хорошая жаропрочность определяет применение сплава при создании котлов, газовых устройств, коллекторов сброса и другой аппаратуры. Подобные изделия должны выдерживать длительное воздействие жара.
- При создании теплообменников и различного сварочного оборудования. Теплообменники должны быстро передавать тепло в окружающую среду.
- При создании конструкций, которые применяются на открытом воздухе или при условии сильного нагрева. Обычные металлы не могут прослужить долго в случае эксплуатации над открытом небом, так как выпадающие осадки приводят к появлению коррозии. Со временем она портит декоративные качества изделия и снижает прочность структуры.
Для повышения основных эксплуатационных качеств может проводиться различная термическая обработка. Примером назовем отжиг, который проводится при температуре около 1000 градусов Цельсия. Отпуск проводится при температуре 800 градусов Цельсия, выполняется горячая обработка, для чего материал нагревается до 1300 градусов Цельсия.
Большое распространение получили сварные трубы из листов нержавейки. Применение современных технологий позволяет повысить жесткость и прочность получаемых изделий. На производственные линии поставляется в виде листовой стали или проката, а также прутка.