AISI 304 — марка нержавеющей стали¶

AISI 304 — марка аустенитной нержавеющей стали, одна из наиболее распространённых в мире. Сталь AISI 304 (российский аналог — сталь 08Х18Н10 по ГОСТ 5632, либо 03Х18Н10 с пониженным содержанием углерода) содержит около 18 % хрома и 8–10,5 % никеля, что обеспечивает ей устойчивость к коррозии в атмосферных условиях и в ряде агрессивных сред. Сталь применяется в пищевой промышленности, медицине, строительстве, машиностроении и при производстве бытовых изделий.

¶Химический состав и маркировка

Стандарт AISI (American Iron and Steel Institute) относит сталь 304 к группе «18/8» — так в обиходе обозначают коррозионно-стойкие стали с содержанием хрома около 18 % и никеля около 8 %. По стандарту ASTM A240/A240M химический состав стали AISI 304 в общем виде следующий:

Существует модификация AISI 304L («L» — low carbon) с содержанием углерода не более 0,03 %. Пониженное содержание углерода снижает риск межкристаллитной коррозии после сварки. Другая распространённая модификация — AISI 304N — с добавлением азота для повышения прочности. Российский аналог AISI 304 по ГОСТ 5632-2014 — марки 08Х18Н10 и 03Х18Н10 (для AISI 304L).

¶Структура и свойства

При нормальной температуре AISI 304 имеет аустенитную структуру — кубическую гранецентрированную решётку. Такая структура не подвергается магнитному притяжению в нормальном состоянии, однако после холодной деформации (гибки, вальцовки, вытяжки) возможна частичная мартенситная превращаемость, и изделие может слабо магнититься.

Основные свойства стали AISI 304:

• Плотность — около 7,9 г/см³.
• Температура плавления — около 1400–1450 °C.
• Предел прочности при растяжении — не менее 515 МПа.
• Предел текучести — не менее 205 МПа.
• Относительное удлинение — не менее 40 %.
• Твёрдость по Бринеллю — до 201 HB.
• Рабочий диапазон температур — от −196 °C до +870 °C (в неокислительной среде).

Сталь обладает высокой пластичностью, хорошо поддаётся деформации, сварке и полировке. Хорошая свариваемость — одно из ключевых преимуществ AISI 304: сварные швы не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки при сварке тонкостенных конструкций.

¶Коррозионная стойкость

Хром в составе стали формирует на поверхности пассивную оксидную плёнку (Cr₂O₃) толщиной в несколько нанометров, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Плёнка самовосстанавливается при наличии кислорода, в том числе в воде.

AISI 304 устойчива в атмосферных условиях, в пресной воде, в слабых кислотах и щелочах. Ограничения по применению:

• Не рекомендуется для контакта с растворами соляной кислоты и с морской водой — хлориды разрушают пассивную плёнку и вызывают точечную коррозию.
• Подвержена межкристаллитной коррозии при нагреве в диапазоне 450–850 °C (в частности, в зоне термического влияния сварного шва), поэтому для сварных конструкций, работающих в агрессивных средах, применяют AISI 304L.
• В условиях повышенных концентраций хлоридов и при длительном контакте с влажной средой возможна коррозия под напряжением.

¶Применение

AISI 304 является одной из самых массовых нержавеющих сталей: на её долю приходится значительная часть мирового производства нержавеющей стали. Основные области применения:

• Пищевая промышленность — оборудование для переработки молока, мяса, напитков, тара, столы, ванны. Сталь соответствует санитарным требованиям, не вступает в реакцию с пищевыми продуктами.
• Медицинское оборудование — хирургические инструменты, корпуса аппаратуры, элементы стерилизационного оборудования.
• Химическая промышленность — ёмкости, трубопроводы, теплообменники для сред, не содержащих хлоридов.
• Строительство и архитектура — фасадные панели, перила, лестничные ограждения, декоративные элементы.
• Бытовые изделия — раковины, мойки, посуда, детали бытовой техники.
• Автомобилестроение — элементы выхлопных систем (ограниченно, из-за ограничений по температуре), детали декоративного назначения.
• Нефтегазовая промышленность — элементы оборудования, работающие в средах без высоких концентраций хлоридов.

¶Сварка и обработка

AISI 304 сваривается TIG (аргонодуговой), MIG/MAG и ручной дуговой сваркой неплавящимся или плавящимся электродом. Рекомендуемые присадочные проволоки — AISI 308 и AISI 308L. Для предотвращения межкристаллитной коррозии применяют низкоуглеродистые присадки и ограничивают приварку конструкций из обычной углеродистой стали.

Сталь хорошо поддаётся механической обработке, гибке, штамповке. Для декоративных целей применяют полировку, травление, электрополирование, покрытие PVD.

¶Сравнение с другими марками

AISI 304 остаётся базовой маркой, от которой отталкиваются при выборе нержавеющей стали для большинства общепромышленных задач.

¶Источники

• ГОСТ 5632-2014. Высоколегированные сплавы с особыми свойствами. Составы.
• ASTM A240/A240M — Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications.
• Справочник «Коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы», под ред. Л. М. Полякова.
• Попович В. М. «Нержавеющие стали и сплавы».