Нержавеющая сталь серии 300: эксплуатационные характеристики, применение, марки и сравнение

Мы подробно проанализируем химический состав, механические свойства и физические свойства нержавеющей стали серии 300 и сравним ее с другими сериями, такими как серии 400, 200 и дуплексная нержавеющая сталь, чтобы помочь вам полностью понять ее преимущества и недостатки. Кроме того, в этой статье также будут даны советы по обслуживанию нержавеющей стали серии 300, чтобы гарантировать, что она останется в оптимальном состоянии в различных условиях.

Что такое нержавеющая сталь серии 300?

Нержавеющая сталь серии 300 — это хромоникелевая аустенитная нержавеющая сталь, в основном характеризующаяся высоким содержанием Cr (16-20%) и Ni (8-14%), иногда включающая другие легирующие элементы. Обладая превосходными свойствами, они широко используются в различных областях.

Как производится нержавеющая сталь серии 300?

Плавка и литье

Производство нержавеющей стали серии 300 начинается с плавки в электродуговой печи с использованием высокочистой железной руды, хромовой руды, никелевой руды и легирующих элементов. Сырье смешивается, нагревается до расплавленного состояния и отливается в предварительную заготовку со строгим контролем температуры и состава сплава для обеспечения качества. Затем заготовка подвергается термической обработке для оптимизации внутренней структуры и улучшения эксплуатационных характеристик. Она может быть дополнительно переработана в изделия желаемых форм и спецификаций.

Горячая прокатка и холодная прокатка

Заготовка после литья подвергается горячей прокатке, которая представляет собой процесс, в котором заготовка нагревается до высокой температуры, а затем прессуется до желаемой толщины через прокатный стан. Горячая прокатка не только улучшает качество поверхности стали, но и улучшает ее механические свойства. Толщина и ширина стали могут точно контролироваться с помощью процесса горячей прокатки, чтобы соответствовать требованиям различных применений.

Холодная прокатка — это производственный процесс, который проводится при комнатной температуре, что позволяет преобразовывать сталь в более тонкие и точные пластины или полосы. Холоднокатаная нержавеющая сталь имеет более высокую прочность и более гладкую поверхность и часто используется для точной обработки и в декоративных целях.

Термическая обработка и обработка поверхности

Термическая обработка улучшает механические и физические свойства нержавеющей стали, включая отжиг, закалку и отпуск. Отжиг повышает пластичность и ударную вязкость, закалка увеличивает твердость и прочность, а отпуск регулирует хрупкость. Поверхностная обработка, такая как полировка, делает поверхность гладкой, а гальванопокрытие повышает коррозионную стойкость. Эти обработки вместе улучшают качество и эксплуатационные характеристики нержавеющей стали.

Характеристики нержавеющей стали серии 300 

Химический состав

Основные химические компоненты нержавеющей стали серии 300 включают в себя:

Хром (Cr): Содержание 16%~20%, образующее антикоррозионную пассивирующую пленку, повышающую коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Никель (Ni): Содержание 8%~12% повышает прочность и коррозионную стойкость нержавеющей стали, стабилизирует структуру аустенита.

Молибден (Mo): 2%~3% из нержавеющей стали марки 316, повышающий коррозионную стойкость стали марки 316 в хлоридах.

Марганец (Mn): Содержание марганца выше в нержавеющей стали серии 200, что в основном используется для повышения прочности и твёрдости стали.

Механические свойства

Предел текучести

• Предел текучести является отражением предела практического использования материала. Предел текучести нержавеющей стали серии 300 обычно находится в диапазоне 210-250 МПа, что является умеренным по сравнению с другими сериями нержавеющей стали, но благодаря хорошей пластичности и обрабатываемости она широко используется в различных конструкциях и оборудовании.

Предел прочности

• Прочность на растяжение указывает на максимальную нагрузку, которую может выдержать материал до разрушения. Нержавеющие стали серии 300 отлично выдерживают механические нагрузки и ударные нагрузки, их предел прочности на растяжение обычно составляет 500–700 МПа, что делает их пригодными для применений, требующих прочности и долговечности.

Пластичность и удлинение

• Пластичность относится к способности материала расширяться под давлением без разрушения. Нержавеющая сталь серии 300 обладает превосходной пластичностью, с удлинением обычно в пределах 40-60%. Благодаря этому нержавеющая сталь серии 300 легко поддается холодной обработке в сложные формы и менее подвержена растрескиванию.

Твёрдость

• Твердость — это сопротивление материала локальной деформации. Твердость нержавеющей стали серии 300 обычно составляет 80–90 HRB (шкала Роквелла B). Хотя нержавеющая сталь серии 300 не такая твердая, как некоторые мартенситные нержавеющие стали, ее превосходные общие свойства компенсируют это.

Ударная вязкость

• Ударная вязкость измеряет способность материала противостоять удару при низких температурах без повреждения. Нержавеющая сталь серии 300 демонстрирует превосходную ударную вязкость при низких температурах. Например, нержавеющая сталь 304 может сохранять хорошую ударную вязкость при -196°C (-320°F).

Физические свойства

Плотность

• Плотность — это масса на единицу объема, которая влияет на вес материала и выбор конструкции. Плотность нержавеющей стали серии 300 обычно составляет 7,90–8,00 г/см³. Более высокая плотность обеспечивает стабильную физическую структуру нержавеющей стали серии 300, что делает ее превосходной в конструкционных применениях.

Теплопроводность

• Теплопроводность относится к способности материала проводить тепло. Теплопроводность нержавеющей стали серии 300 относительно низкая, обычно в пределах 15-25 Вт/(м·К). Низкая теплопроводность позволяет нержавеющей стали серии 300 эффективно изолировать тепло и снижать потери тепла в условиях высоких температур.

Коэффициент теплового расширения

• Коэффициент теплового расширения относится к степени, в которой материал расширяется в объеме при нагревании. Коэффициент теплового расширения нержавеющей стали серии 300 обычно составляет 16-17 × 10⁻⁶ /K. Это свойство позволяет нержавеющей стали серии 300 оставаться структурно стабильной в средах с большими перепадами температур.

Удельное сопротивление

• Удельное сопротивление отражает способность материала проводить электричество. Нержавеющие стали серии 300 имеют высокое удельное сопротивление (0,7–0,8 мкОм·м), что делает их пригодными для использования в качестве электроизоляторов.

Магнетизм

• Нержавеющая сталь серии 300 обычно немагнитна, но может проявлять слабый магнетизм после холодной обработки, например, нержавеющая сталь 304 может быть слегка магнитной после холодной прокатки. Это свойство делает нержавеющую сталь серии 300 идеальным выбором для немагнитных применений, таких как точные приборы и электронное оборудование.

Химические свойства

Коррозионная стойкость

• Коррозионная стойкость нержавеющей стали серии 300 является одним из ее наиболее примечательных свойств. Благодаря высокому содержанию хрома и никеля эти нержавеющие стали устойчивы к широкому спектру химических сред.

Стойкость к окислению

• Нержавеющие стали серии 300 демонстрируют отличную стойкость к окислению при повышенных температурах. Оксидная пленка, образованная хромом, может защитить сталь от окисления.

Химическая стойкость

• Нержавеющие стали серии 300 демонстрируют различную стойкость в различных химических средах. Например, нержавеющая сталь 304 имеет хорошую стойкость к слабым кислотам (таким как уксусная кислота) и некоторым органическим кислотам, в то время как нержавеющая сталь 316 может лучше выдерживать сильные кислоты и хлориды.

Устойчивость к аммиаку и аммиачной воде

• Нержавеющие стали серии 300 обладают хорошей устойчивостью к аммиаку и аммиачной воде. Благодаря роли никеля и хрома эти нержавеющие стали могут сохранять хорошую химическую стабильность в аммиаке или аммиачной среде, избегая коррозии или повреждений.

Применение нержавеющей стали серии 300

Область медицинского оборудования: Нержавеющая сталь 304 и 316 идеально подходит для хирургических инструментов, медицинских приборов и имплантатов благодаря своей превосходной коррозионной стойкости и биосовместимости. Они могут противостоять эрозии биологических жидкостей и дезинфицирующих средств, обеспечивая долгосрочную стабильность и безопасность медицинских приборов.

Пищевая промышленность и производство напитков: Нержавеющая сталь марки 304 широко используется в кухонной утвари, оборудовании для обработки пищевых продуктов и емкостях для хранения напитков благодаря своей коррозионной стойкости и легкости очистки.

Сфера строительства и отделки: Нержавеющая сталь серии 300 также хорошо подходит для строительства и декорирования, и часто используется для создания экстерьеров зданий, дверных и оконных рам и перил. Ее красивый внешний вид и отличная коррозионная стойкость придают архитектурному дизайну неповторимый шарм и долгосрочную ценность.

Химическая и нефтяная промышленность: В оборудовании для химической переработки и добычи нефти нержавеющая сталь марки 316 отличается превосходной коррозионной стойкостью. Она выдерживает агрессивные химические среды и обеспечивает стабильную работу оборудования в сложных условиях эксплуатации.

Автомобильная промышленность: Нержавеющая сталь серии 300 отвечает строгим требованиям по стойкости к высоким температурам и коррозии и часто используется в таких ключевых деталях, как выхлопные системы автомобилей и конструкции кузова.

Преимущества и недостатки нержавеющей стали серии 300

Преимущества

• Отличная коррозионная стойкость: благодаря высокому содержанию никеля и хрома нержавеющая сталь серии 300 образует прочный защитный слой из оксида хрома, который эффективно противостоит широкому спектру кислотной, щелочной и солевой коррозии. В частности, серия 316 обладает более высокой стойкостью к точечной коррозии в хлорсодержащих средах благодаря добавлению молибдена.

• Гибкая и разнообразная обработка: эта серия нержавеющей стали демонстрирует превосходную пластичность и свариваемость, легко справляется со сложными процессами, такими как штамповка, гибка и сварка, и обеспечивает удобство изготовления разнообразных и изысканных конструкций изделий.

• Стабильные механические свойства: даже в условиях высоких температур нержавеющая сталь серии 300 сохраняет высокую прочность и твердость, отвечая строгим требованиям высокоинтенсивных рабочих сред.

• Красивый и прочный: Его уникальный металлический блеск и хорошие декоративные свойства делают его идеальным выбором для изделий, которые стремятся к высококачественному внешнему виду. В то же время его отличная коррозионная стойкость обеспечивает длительный срок службы изделия.

Недостатки

• Более высокая стоимость: Из-за высокой доли хрома и никеля, содержащихся в нержавеющей стали серии 300, ее стоимость относительно высока. Это может повлиять на проекты или приложения с ограниченным бюджетом.

• Плохие низкотемпературные характеристики: При очень низких температурах некоторые нержавеющие стали серии 300 могут стать хрупкими. Это может привести к тому, что они будут работать не так хорошо, как некоторые другие материалы в экстремально холодных условиях.

• При высоких температурах может возникнуть межкристаллитная коррозия: При высоких температурах или в условиях сварки углерод (C) в нержавеющей стали серии 300 может образовывать соединения карбида хрома с хромом (Cr), что приводит к снижению содержания хрома на границах зерен, образуя так называемую «зону с низким содержанием хрома», тем самым теряя коррозионную стойкость и вызывая межкристаллитную коррозию. Однако этого обычно можно избежать, контролируя содержание углерода и используя соответствующие процессы термообработки.

Как ухаживать за нержавеющей сталью серии 300?

Для поддержания эксплуатационных характеристик нержавеющей стали серии 300 необходимо выполнять следующие меры по техническому обслуживанию.

Регулярная уборка: Регулярно используйте нейтральные чистящие средства и воду для очистки поверхностей из нержавеющей стали. Не используйте сильные кислотные или щелочные чистящие средства, так как они могут вызвать коррозию нержавеющей стали.

Предотвращение коррозии (продолжение): Регулярно осматривайте оборудование и конструкции, а также оперативно устраняйте возможные очаги коррозии. Для нержавеющей стали, используемой в химических средах, наносите соответствующие защитные слои или покрытия для повышения ее коррозионной стойкости.

Удаление грязи и ржавчины: Если на поверхности нержавеющей стали появляется грязь или ржавчина, ее можно очистить с помощью чистящего средства без содержания хлора. Используйте мягкую ткань или губку, чтобы аккуратно протереть, и избегайте использования проволочных щеток или наждачной бумаги, которые могут поцарапать поверхность и вызвать более серьезную коррозию.

Предотвращение царапин и износа: Избегайте царапания поверхности нержавеющей стали твердыми предметами. Для участков, требующих частого трения, можно использовать защитные накладки или рассмотреть способы снижения трения в конструкции.

Регулярный осмотр: Для важных конструктивных деталей или оборудования проводятся регулярные профессиональные проверки и техническое обслуживание с целью обеспечения целостности и функциональности деталей из нержавеющей стали.

В чем разница между сериями 300, 400 и 200?

Нержавеющая сталь серий 300, 400 и 200 имеет разные характеристики и области применения, и понимание их различий поможет вам выбрать наиболее подходящий материал.

Нержавеющая сталь серии 300

Основные характеристики: высокая коррозионная стойкость, высокая прочность, хорошая обрабатываемость. Нержавеющая сталь серии 300 включает такие марки, как 304 и 316, которые широко применяются в медицине, пищевой промышленности, строительстве и других областях.

Химический состав: в основном содержит большую долю хрома и никеля, а содержание никеля повышает его коррозионную стойкость и устойчивость к высоким температурам.

Области применения: Подходит для случаев, где предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости и высокой прочности, например, для оборудования для переработки пищевых продуктов, медицинского оборудования, архитектурного декора и т. д.

Нержавеющая сталь серии 400

Основные характеристики: Нержавеющие стали серии 400 содержат меньше никеля и, как правило, тверже и прочнее, чем стали серии 300, но имеют меньшую коррозионную стойкость.

Химический состав: Основной компонент — хром, а содержание никеля низкое, обычно между 12% хрома и 0-1% никеля. Обычные марки включают 410, 420, 430, и т. д.

Области применения: подходит для случаев, когда предъявляются высокие требования к твердости и износостойкости, например, для изготовления ножей, автомобильных выхлопных систем, бытовой техники и т. д. Она не так устойчива к коррозии, как серия 300, и подходит для более мягких условий окружающей среды.

Нержавеющая сталь серии 200

Основные характеристики: Нержавеющая сталь серии 200 обычно содержит больше марганца и азота и меньше никеля. Хотя коррозионная стойкость хуже, чем у серии 300, она имеет большую прочность и меньшую стоимость.

Химический состав: в основном содержит хром, марганец и азот, а содержание никеля относительно низкое. Распространенные сорта включают 201, 202, и т. д.

Сценарии применения: Подходит для случаев, когда стоимость ограничена и не требуется чрезвычайно высокая коррозионная стойкость, например, для строительных материалов, предметов домашнего обихода и т. д. Серия 200 обычно используется для областей применения, где стоимость невысока, но требуется определенная коррозионная стойкость.

Серия 300 против дуплекса

Нержавеющая сталь серии 300

Характеристики: Аустенитная нержавеющая сталь; хорошая коррозионная стойкость, обрабатываемость и прочность; распространенные марки — 304 и 316.

Применение: Благодаря превосходной коррозионной стойкости широко используется в различных средах.

Дуплексная нержавеющая сталь

Характеристики: Дуплексная нержавеющая сталь, обладающая высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью, сочетает в себе структуру аустенита и феррита, как 2205 и 2507.

Преимущества: По сравнению с серией 300 дуплексная нержавеющая сталь обладает более высокой прочностью, а также хорошей коррозионной стойкостью, особенно в хлоридных средах. 

Применение: Широко используется в областях с высокими требованиями к прочности и коррозионной стойкости, таких как нефтехимия, судостроение и производство удобрений.

Класс 304 против класса 316

Нержавеющая сталь 304

Особенности: Отличная коррозионная стойкость, обрабатываемость и формуемость. Широко используется в бытовом оборудовании и архитектурном декоре.

Применение: Подходит для оборудования для переработки пищевых продуктов, медицинского оборудования, кухонных принадлежностей и т. д. Обладает высокой коррозионной стойкостью, но не так хорошо работает, как 316, в хлоридных средах.

Нержавеющая сталь 316

Особенности: В сталь 304 добавлен молибден 2-3%, что делает ее более устойчивой к коррозии в хлоридных средах.

Применение: Подходит для морской среды, оборудования для химической обработки, фармацевтической промышленности и других случаев, где требуются чрезвычайно высокие требования к коррозионной стойкости. Нержавеющая сталь марки 316 обычно дороже, чем 304.

Нажмите, чтобы узнать больше о 304 против 316.

Распространенные марки нержавеющей стали серии 300

Получите качественную нержавеющую сталь!

Мы предлагаем широкий ассортимент высококачественной изделия из нержавеющей стали, включая, но не ограничиваясь серией 300. Вы также можете настроить размер в соответствии с вашими потребностями, и наши превосходные инженеры разработают для вас удовлетворительный продукт. Если вам нужно купить, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами.