Нержавеющая сталь 316N: определение, состав, свойства, применение, обработка и многое другое

Среди различных типов нержавеющей стали 316N выделяется своими превосходными механическими свойствами и повышенной устойчивостью к высокотемпературным средам. В этой статье подробно рассматриваются аспекты нержавеющей стали 316N, включая ее определение, химический состав, свойства, области применения, методы обработки и сравнение с другими типами, такими как 316 и 316L.

Что такое нержавеющая сталь 316N?

Нержавеющая сталь 316N — это молибденсодержащая аустенитная нержавеющая сталь, используемая в основном в промышленности, строительстве и на транспорте. Она легко формуется и сваривается, имеет отличную коррозионную стойкость, но подвержена поверхностной коррозии в теплой морской воде. Благодаря повышенному содержанию азота она имеет более высокую прочность на разрыв, чем обычная нержавеющая сталь марки 316.

Эквивалентные марки нержавеющей стали 316N

• UNS: S31651
• ДИН: 1.4429
• RU: X2CrNiMo17-12-3
• JIS: SUS 316LN

Стандарты нержавеющей стали 316N

• ASTM A240
• ASTM A276
• EN 10088-2
• JIS G4303

Химический состав нержавеющей стали 316N

Химический состав нержавеющей стали 316N следующий:

Свойства нержавеющей стали 316N

Основные характеристики

Нержавеющая сталь 316N обладает рядом ключевых особенностей, которые делают ее пригодной для самых разных областей применения. 

• Высокая прочность на растяжение: Благодаря содержанию азота сталь 316N демонстрирует превосходную прочность по сравнению со стандартной нержавеющей сталью 316, особенно при повышенных температурах.

• Хорошая пластичность: Несмотря на высокую прочность, 316N сохраняет превосходную пластичность и применима для широкого спектра процессов формования.

• Коррозионная стойкость: Как и другие марки стали 316, 316N демонстрирует отличную устойчивость к коррозии в самых разных средах, включая воздействие хлоридов и соленой воды.

• Отличная свариваемость: Этот материал можно сваривать всеми стандартными методами сварки, и в большинстве случаев послесварочный отжиг не требуется.

• Немагнитный в отожженном состоянии: Нержавеющая сталь 316N в отожженном состоянии немагнитна, но при холодной обработке становится слегка магнитной.

Физические свойства

Химические свойства нержавеющей стали 316N включают ее реакцию на коррозию, тепло и другие факторы окружающей среды:

Механические свойства

Механические свойства нержавеющей стали 316N имеют решающее значение для ее работоспособности в условиях высоких нагрузок:

Формы из нержавеющей стали 316N

После прохождения различных методов обработки нержавеющая сталь 316N выпускается в широком ассортименте форм продукции, подходящей для различных промышленных применений. 

• Плиты и листы: используются в строительстве, химической переработке и судостроении благодаря своей коррозионной стойкости и простоте изготовления.

• Трубы и трубки: Распространены в нефтехимической и фармацевтической промышленности для транспортировки едких веществ. Сварные и бесшовные трубы доступны в различных размерах.

• Стержни и прутки: используются при изготовлении механических компонентов, таких как крепежи, валы и опорные конструкции.

• Фитинги и фланцы: эти компоненты, часто используемые в трубопроводных системах, изготавливаются из нержавеющей стали марки 316N для обеспечения прочных, устойчивых к коррозии соединений.

• Рулоны и полосы: эти формы идеально подходят для применений, требующих точности и постоянства, например, в автомобильной, аэрокосмической и электронной промышленности.

Применение нержавеющей стали 316N

Нержавеющая сталь 316N широко используется в отраслях, где прочность и коррозионная стойкость имеют первостепенное значение. 

Химическая и нефтехимическая переработка: 316N идеально подходит для использования на перерабатывающих предприятиях, где используются едкие вещества, такие как химикаты, кислоты и соли.

Морская среда: Он стал предпочтительным выбором для применения в морских условиях благодаря своей превосходной стойкости к коррозии в морской воде.

Переработка продуктов питания и напитков: Коррозионная стойкость нержавеющей стали 316N также делает ее пригодной для использования в оборудовании для производства продуктов питания и напитков, где важны гигиена и устойчивость к чистящим средствам.

Фармацевтическая промышленность: 316N используется в оборудовании для фармацевтической обработки благодаря своей химической стойкости и простоте очистки.

Теплообменники: Высокая теплопроводность и механическая прочность при повышенных температурах делают сталь 316N идеальной для теплообменников.

Архитектурные компоненты: Для конструкций, подверженных воздействию морской среды или промышленных загрязнений, сталь 316N обеспечивает долговечность и эстетичность.

Авиационная промышленность: Он используется в компонентах, требующих высокой прочности и коррозионной стойкости в авиационной промышленности.

Плюсы и минусы нержавеющей стали 316N

Преимущества

• Высокая прочность за счет добавления азота
• Отличная коррозионная стойкость, особенно в хлоридной среде
• Хорошая пластичность и формуемость
• Немагнитный в отожженном состоянии
• Отличная свариваемость

Недостатки

• Более высокая стоимость по сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как 304
• Небольшой магнетизм при холодной обработке
• При определенных условиях, например, в теплой морской воде, он более подвержен поверхностной коррозии, чем 316L.

Каковы методы обработки нержавеющей стали 316N?

Механические свойства, коррозионную стойкость и качество поверхности нержавеющей стали 316N можно улучшить с помощью соответствующих методов обработки, таких как сварка, термическая обработка и обработка поверхности.

Формирование

Нержавеющая сталь 316N обладает превосходной формуемостью и подходит для ряда производственных процессов, таких как гибка, прокатка и штамповка. Содержание азота в стали 316N помогает сохранять пластичность, одновременно повышая ее прочность, что позволяет формировать ее в сложные формы без риска растрескивания или поломки.

Холодная формовка: Холодная формовка, например, холодная прокатка или холодное волочение, может использоваться для повышения прочности и твердости 316N. Холодная обработка увеличивает предел текучести сплава, а также вносит небольшой магнетизм в материал. Обычные изделия, изготовленные методом холодной формовки, включают проволоку, листы и стержни.

Горячая формовка: Горячая формовка, при которой материал нагревается до высокой температуры (выше точки рекристаллизации), применяется, когда требуется значительная деформация. После горячей формовки 316N обычно отжигают, чтобы восстановить его первоначальную пластичность и коррозионную стойкость.

Сварка

Сварка is one of the most common processing methods for stainless steels, including 316N. One of the benefits of 316N stainless steel is its excellent weldability, allowing it to be joined by all standard fusion methods such as Gas Tungsten Arc Welding (GTAW), Gas Metal Arc Welding (GMAW), and Shielded Metal Arc Welding (SMAW).

Сварка плавлением: 316N можно сваривать без необходимости предварительного нагрева, что снижает риск термического растрескивания. Отжиг после сварки обычно не требуется для тонких сечений, так как 316N проявляет минимальную сенсибилизацию (которая может привести к межкристаллитной коррозии) из-за низкого содержания углерода. Однако для более толстых сечений может быть рекомендована термическая обработка после сварки для снятия внутренних напряжений.

Лазерная и электронно-лучевая сварка: Эти передовые методы сварки также могут применяться к нержавеющей стали марки 316N, особенно в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобилестроение, где требуются точность и минимальная тепловая деформация.

Контактная сварка: Такие методы, как точечная сварка и сварка швом, обычно применяются к нержавеющей стали. При контактной сварке тепло вырабатывается путем пропускания электрического тока через материал, что приводит к локальному плавлению в области стыка. Этот процесс особенно эффективен для соединения тонких листов нержавеющей стали 316N.

Ковка

Ковка — еще один важный метод обработки, используемый для формования изделий из нержавеющей стали. Для нержавеющей стали 316N температура ковки обычно составляет от 1150°C до 1260°C (от 2100°F до 2300°F).

Открытая ковка: Процесс заключается в нагревании стали до определенной температуры, чтобы сделать ее гибкой, а затем в придании ей нужной формы молотом. Материал обрабатывается между большими плоскими штампами, которые придают металлу грубые формы, такие как заготовки или прутки.

Ковка в закрытых штампах: Этот процесс, также называемый компрессионной штамповкой, используется для создания более точных и сложных форм, таких как шестерни, валы и фитинги. Металл помещается в штамп, имеющий форму конечного продукта, и по мере сжатия он заполняет полость, принимая точную форму. 

После ковки часто требуется отжиг для повышения пластичности материала и восстановления его коррозионной стойкости.

Закалка

Нержавеющая сталь 316N не закаляется традиционными методами термической обработки. В отличие от мартенситных нержавеющих сталей, 316N не претерпевает фазовых превращений, которые позволили бы закалить ее путем нагрева и закалки.

Однако холодные процессы обработки, такие как холодная прокатка или волочение, могут значительно повысить твердость и прочность 316N. Холодная обработка вызывает деформационное упрочнение, что повышает прочность материала на растяжение, хотя это может немного снизить его пластичность. Кроме того, холодная обработка может привести к образованию небольшого магнетизма в материале, который в противном случае немагнитен в отожженном состоянии.

Термическая обработка

Термическая обработка является важнейшим этапом производства нержавеющей стали, позволяющим улучшить микроструктуру и механические свойства материала.

Отжиг: Для нержавеющей стали 316N типичная температура отжига составляет от 1010°C до 1120°C (от 1850°F до 2050°F), после чего следует быстрое охлаждение для восстановления пластичности материала и снятия внутренних напряжений, вызванных холодной обработкой. Отжиг также повышает коррозионную стойкость стали за счет растворения карбидов, которые в противном случае могли бы привести к межкристаллитной коррозии. В отожженном состоянии нержавеющая сталь 316N немагнитна.

Снятие стресса: Снятие напряжений выполняется при температурах от 800°C до 900°C (от 1470°F до 1650°F) для устранения остаточных напряжений, которые могут негативно повлиять на изделие, и обычно применяется к нержавеющей стали 316N после тяжелых операций формовки или сварки.

Обработка раствора: Обработка раствором — это нагрев стали до высоких температур с последующим быстрым охлаждением для удержания легирующих элементов в растворе. Она может восстановить коррозионную стойкость стали, особенно после воздействия высоких температур во время обработки.

Обработка поверхности

Обработка поверхности нержавеющей стали 316N применяется для улучшения ее эстетической привлекательности, повышения коррозионной стойкости или подготовки к дальнейшей обработке.

Маринование: Травление — метод обработки поверхности, используемый для удаления оксидной окалины и загрязнений, образующихся при горячей обработке или сварке. Он заключается в погружении материала в раствор кислоты для очистки поверхности и восстановления пассивного слоя оксида хрома, который защищает от коррозии.

Пассивация: Коррозионную стойкость материала можно дополнительно повысить с помощью процесса пассивации, в ходе которого сталь обрабатывается слабой окисляющей кислотой, например азотной, для укрепления естественного слоя оксида хрома на поверхности стали.

Полировка: Механическая полировка может применяться для улучшения качества поверхности нержавеющей стали 316N, особенно в случаях, когда важна чистота, например, в пищевой или фармацевтической промышленности. Полировка также повышает устойчивость стали к поверхностной коррозии.

Электрополировка: Электрополировка удаляет тонкий слой материала с поверхности нержавеющей стали посредством электрохимического процесса. Она повышает коррозионную стойкость, создает гладкую, блестящую поверхность и удаляет небольшие дефекты, которые могут содержать бактерии или загрязняющие вещества.

В чем разница между 316 и 316N?

316N stainless steel differs from 316 primarily due to the addition of nitrogen in the alloy. This addition increases the tensile strength of 316N while retaining ductility or corrosion resistance. As a result, 316N is often chosen for applications where strength is a critical factor, especially in high-temperature environments.

• Прочность: 316N имеет более высокую прочность, чем 316, благодаря содержанию азота.

• Пластичность: Оба сплава обладают хорошей пластичностью, но прочность сплава 316N дает ему преимущество в сложных условиях.

• Коррозионная стойкость: 316N лучше работает в условиях высоких нагрузок, хотя оба материала демонстрируют отличную коррозионную стойкость.

316N против 316L

316N и 316L во многом похожи, но имеют и существенные различия:

• Содержание углерода: 316L имеет более низкое содержание углерода (≤0,03%) по сравнению с 316N (≤0,08%). Это делает 316L более устойчивым к сенсибилизации, что выгодно при сварке.

• Прочность: 316N обеспечивает более высокую прочность, чем 316L, благодаря содержанию азота.

• Коррозионная стойкость: 316L более устойчив к межкристаллитной коррозии в сварных соединениях, тогда как 316N обеспечивает лучшую общую прочность.

Магнитится ли нержавеющая сталь 316N?

Нержавеющая сталь марки 316N обычно считается немагнитной в отожженном состоянии, однако если она подвергается значительной холодной обработке или деформации, она может проявлять слабый магнетизм.

Будет ли ржаветь нержавеющая сталь 316N?

Хотя 316N считается «морской нержавеющей сталью», она все еще имеет ограниченную коррозионную стойкость в этих суровых условиях. В теплой хлоридной среде точечная и щелевая коррозия будут происходить выше примерно 60°C, а также возникнет коррозионное растрескивание под напряжением, которое будет выглядеть как коричневые пятна. Химическое воздействие в сильнокислотных средах также может повлиять на нее.

Получите качественную нержавеющую сталь!

Понимая ее состав, свойства и методы обработки, вы можете воспользоваться преимуществами нержавеющей стали 316N и применять ее в широком спектре применений от нефтехимической переработки до архитектурного дизайна. Если вам нужно купить нержавеющую сталь 316N и другие стальные материалы, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с нами для высококачественной продукции по отличной цене. Если вы хотите узнать больше о нержавеющей стали, нажмите здесь, чтобы просмотреть наши блог.