Теплоемкость нержавеющей стали

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.
Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Теплопроводность и плотность алюминия

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Свойства алюминия даны в широком диапазоне температуры — от минус 223 до 1527°С (от 50 до 1800 К).

Как видно из таблицы, теплопроводность алюминия при комнатной температуре равна около 236 Вт/(м·град), что позволяет применять этот материал для изготовления радиаторов и различных теплоотводов.

Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. У какого металла теплопроводность больше? Известно, что теплопроводность алюминия при средних и высоких температурах все-таки меньше, чем у меди, однако, при охлаждении до 50К, теплопроводность алюминия существенно возрастает и достигает значения 1350 Вт/(м·град). У меди же при такой низкой температуре значение теплопроводности становится ниже, чем у алюминия и составляет 1250 Вт/(м·град).

Алюминий начинает плавиться при температуре 933,61 К (около 660°С), при этом некоторые его свойства претерпевают значительные изменения. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются.

Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Например, при температуре 27°С плотность алюминия равна 2697 кг/м 3 , а при нагревании этого металла до температуры плавления (660°С), его плотность становится равной 2368 кг/м 3 . Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании.

В таблице приведены следующие теплофизические свойства алюминия:

  • плотность алюминия, г/см 3 ;
  • удельная (массовая) теплоемкость, Дж/(кг·град);
  • коэффициент температуропроводности, м 2 /с;
  • теплопроводность алюминия, Вт/(м·град);
  • удельное электрическое сопротивление, Ом·м;
  • функция Лоренца.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС. Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Какие факторы влияют на показатель?

Чтобы понять, как повысить или понизить показатель разных видов металла, нужно знать какие факторы влияют на этот параметр:

  • размеры изделия, площадь поверхности;
  • форму заготовки;
  • химический состав;
  • пористость материала;
  • вид материала;
  • изменение температуры воздействия.

Также внимание нужно уделить строению кристаллической решетки.


Металлические листы (Фото: Instagram / metall61_armatura_dostavka)

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град). Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град). Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Плотность сплавов

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.

ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000! Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м3.

  1. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
  2. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  4. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: 1992. — 184 с.
  5. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Основные характеристики современных отопительных радиаторов

Рынок теплового оборудования изобилует современными моделями, отличающимися форматом и теплоотдачей, которые выпускаются из разного металла:

  • алюминий;
  • медь (труба для теплоносителя) и алюминий (внешний кожух);
  • сталь и алюминий;
  • сталь;
  • чугун.

Чугунные батареи считаются «классикой» обогревательных приборов. Тяжелые громоздкие «гармошки» всем известны со времен советской эпохи. Они постепенно вытесняются новыми моделями в стиле ретро из того же чугуна. Покупатели все чаще отдают предпочтение более современным биметаллическим радиаторам.

Хотя чугун долго разогревается, такие батареи пользуются популярностью и завидным спросом потребителей. Новые модели чугунного радиатора типа МС 140 надежные, дешевые, стойкие к перепадам давления в системе, при условии надежного сочленения с трубами при монтаже. При отключении чугунные «гармошки» долго держат тепло, хотя прогреваются дольше других разновидностей. У новых разработок улучшенный дизайн, часто есть ножки для напольного монтажа. Сравнение тепловой инертности (темпов прогревания) и общих показателей представлено в таблице 1.

Таблица 1.

Параметры / металл Чугун Сталь панельные Сталь трубчатые Биметалл Алюминий
Формат Секции Цельные Цельные Секции Секции
Тепловая инертность Высокая Низкая Низкая Низкая Низкая
Стойкость к коррозии Высокая Средняя Средняя Средняя Средняя

Изделия из алюминия со стальной трубкой под теплоноситель – рекордсмены по КПД. На сегодня 1 секция биметаллического радиатора намного быстрее прогревается и отдает больше тепла в атмосферу помещения, чем изделиях из других материалов. При предельной температуре наполнителя слышен характерный треск, поскольку у алюминия и стали разная теплопроводность и степень расширения при нагревании.

Биметаллические радиаторы могут состоять из меди и алюминия с покрытием и без

Также есть батареи на основе медной трубки в алюминиевом кожухе – это самые дорогие биметаллические блоки. У них самые лучшие характеристики, высокая тепловая отдача и наиболее продолжительный срок эксплуатации. Недостатки – высокая стоимость и сложности в монтаже (лучше его доверить профессионалам).

Полезный совет! Оценивая эффективность разных моделей из одного металла, учитывают толщину стенки секции или трубки. Эти параметры должны быть указаны в описании к модели.

Радиаторы отопления из алюминия легче и дешевле, хотя немного уступают биметаллу по основным параметрам, включая мощность секции на1 квадратный метр. Трубчатые модели отличаются приятным дизайном, их легко перекрашивать под цвет помещения. Основной недостаток – вероятность деформации и протечки в мечтах сочленения при гидроударах и предельном давлении. По этой причине специалисты рекомендуют приобретать их для отопления частного сектора.

Стальной корпус отлично противостоит перепадам температур, меньше загрязняется, имея гладкую оцинкованную внутреннюю поверхность. Относительно небольшая цена, высокие темпы разогрева и хороший КПД – определяющие показатели, объясняющие их популярность. Однако со временем внутренний защитный слой разрушается под воздействием абразивных частиц теплоносителя.

Читайте также  Как омеднить сталь в домашних условиях?

Теплоемкость и теплопроводность металлов и сплавов

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.
Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.



Теплопроводность металлов и ее применение

Металлы – это вещества, имеющие кристаллическую структуру. При нагревании они способны плавиться, то есть переходить в текучее состояние. Одни из них имеют невысокую температуру плавления: их можно расплавить, поместив в обычную ложку и держа над пламенем свечи. Это свинец и олово. Другие возможно расплавить только в специальных печах. Высокой температурой плавления обладают медь и железо. Для ее понижения в металл вводят добавки. Полученные сплавы (сталь, бронза, чугун, латунь) имеют температуру плавления ниже, чем исходный металл.

От чего же зависит температура плавления металлов? Все они имеют определенные характеристики – теплоемкость и теплопроводность металлов. Теплоемкостью называют способность при нагревании поглощать теплоту. Ее численный показатель – удельная теплоемкость. Под ней подразумевается количество энергии, которое способна поглотить единица массы металла, нагреваемая на 1°С. От этого показателя зависит расход топлива на нагревание металлической заготовки до нужной температуры. Теплоемкость большинства металлов находится в пределах 300-400 Дж/(кг*К), металлических сплавов – 100-2000 Дж/(кг*К).

Теплопроводность металлов – это перенос тепла от более горячих частиц к более холодным по закону Фурье при их макроскопической неподвижности. Она зависит от структуры материала, его химического состава и типа межатомной связи. В металлах передача тепла производится электронами, в других твердых материалах – фононами. Теплопроводность металлов тем выше, чем более совершенную кристаллическую структуру они имеют. Чем больше металл имеет примесей, тем более искажена кристаллическая решетка, и тем ниже теплопроводность. Легирование вносит такие искажения в структуру металлов и понижает теплопроводность относительно основного металла.

У всех металлов хорошая теплопроводность, но у одних выше, чем у других. Пример таких металлов – золото, медь, серебро. Более низкая теплопроводность – у олова, алюминия, железа. Повышенная теплопроводность металлов является достоинством либо недостатком, в зависимости от сферы их использования. Например, она необходима металлической посуде для быстрого нагрева пищи. В то же время применение металлов с высокой теплопроводностью для изготовления ручек посуды затрудняет ее использование – ручки слишком быстро нагреваются, и до них невозможно дотронуться. Поэтому здесь используют теплоизолирующие материалы.

Еще одна характеристика металла, влияющая на его свойства – тепловое расширение. Оно выглядит как увеличение в объеме металла при его нагревании и уменьшение – при охлаждении. Это явление обязательно необходимо учитывать при изготовлении металлических изделий. Так, например, крышки кастрюль делают накладными, у чайников тоже предусмотрен зазор между крышкой и корпусом, чтобы при нагревании крышку не заклинило.

Для каждого металла вычислен коэффициент теплового расширения. Его определяют нагреванием на 1°С опытного образца, имеющего длину 1 м. Самый большой коэффициент имеют свинец, цинк, олово. Поменьше он у меди и серебра. Еще ниже – железа и золота.

По химическим свойствам металлы делятся на несколько групп. Существуют активные металлы (например, калий или натрий), способные мгновенно вступать в реакцию с воздухом или водой. Шесть самых активных металлов, составляющий первую группу периодической таблицы, называют щелочными. Они имеют маленькую температуру плавления и так мягки, что могут быть разрезаны ножом. Соединяясь с водой, они образуют щелочные растворы, отсюда и их название.

Вторую группу составляют щелочноземельные металлы – кальций, магний и пр. Они входят в состав многих минералов, более твердые и тугоплавкие. Примерами металлов следующих, третьей и четвертой групп, могут служить свинец и алюминий. Это довольно мягкие металлы и они часто используются в сплавах. Переходные металлы (железо, хром, никель, медь, золото, серебро) менее активны, более ковки и часто применяются в промышленности в виде сплавов.

Положение каждого металла в ряду активности характеризует его способность вступать в реакцию. Чем активнее металл, тем легче он забирает кислород. Их очень трудно выделить из соединений, в то время, как малоактивные виды металлов можно встретить в чистом виде. Самые активные из них – калий и натрий – хранят в керосине, вне его они сразу же окисляются. Из металлов, используемых в промышленности, наименее активным является медь. Из нее делают резервуары и трубы для горячей воды, а также электрические провода.



Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град). Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали – Справочник металлиста

Теплопроводность представляет собой физическую величину, которая определяет способность материалов проводить тепло.

Иными словами, теплопроводность представляет собой способность субстанций передавать кинетическую энергию атомов и молекул другим субстанциям, находящиеся в непосредственном контакте с ними.

В СИ эта величина измеряется во Вт/(К*м) (Ватт на Кельвин-метр), что эквивалентно Дж/(с*м*К) (Джоуль на секунду-Кельвин-метр).

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава.

Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле.

Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС. Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град). Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС. Размерность теплоемкости кал/(г·град). Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Плотность сплавов

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Приведены следующие сплавы: бронза, оловянистая, фосфористая, дюралюминий, инвар, константан, латунь, магналиум, манганин, монель — металл, платино — иридиевый сплав, сплав Вуда, сталь катаная, литая.

ПРИМЕЧАНИЕ: Будьте внимательны! Плотность сплавов в таблице указана в степени 10-3. Не забудьте умножить на 1000! Например, плотность катанной стали изменяется в пределах от 7850 до 8000 кг/м3.

  1. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
  2. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  3. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  4. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: 1992. — 184 с.
  5. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Нержавеющая сталь AISI 304

AISI 304 — это устойчивая к коррозии сталь, она является аустенитом с низким содержанием углерода. Сталь легко поддается сварке и отличается своей стойкостью к воздействию кислотосодержащих веществ. AISI 304 является жаропрочной сталью, она выдерживает воздействие температуры до 650˚С и краткосрочное повышение температуры до 950˚С.

Различают также стали:

AISI 304L — пониженное содержание углерода.

AISI 304H — повышенное содержание углерода.

Свойства AISI 304:

  1. Как уже было сказано выше, сталь отличается высокой термостойкостью.
  2. Сопротивление коррозии. Сталь AISI 304 хорошо приспособлена для эксплуатации в воде и при атмосферных воздействиях в городской и сельской среде. Также сталь выдерживает воздействие кислых сред — серной, азотной, фосфорной, муравьиной кислот и др.
  3. AISI 304 хорошо поддается процессу сваривания, после которого не требуется термическая обработка.
  4. AISI 304 без проблем поддается формовке. Например, глубокая и ротационная вытяжка, формирование контура, изгиб, волочение и прочее.
  5. Легкость полировки, благодаря чему сталь используется при создании дизайнерских элементов по оформлению интерьеров помещений.
  6. Слабые магнитные свойства. Сталь AISI 304 не магнитится.
  7. Экологическая безопасность. Сталь широко применяется в медицинской и пищевой промышленности для хранения и транспортировки различных веществ и пищевых жидкостей.
  8. Длительный срок службы.
Читайте также  Как выбрать мебельный степлер?

Следует помнить о возможных типах поверхности нержавеющей стали:

1D — матовая поверхность с некоторой шероховатостью

2B — матовая поверхность с большой гладкостью и некоторым глянцевым блеском

BA — очень гладкая зеркальная поверхность

4N — шлифованная поверхность

PE — матовая гладкая поверхность с наличием защитной пленки на одной стороне листа.

Нержавеющая сталь AISI 304 нашла широкое применение благодаря своим характеристикам и особенностям. Она применяется для изготовления трубопроводов, емкостей и цистерн, деталей автомобильного транспорта, элементов теплообменников и т.д. В строительстве AISI 304 применяется для изготовления отделки, ограждений, лестниц и прочего. Способность выдерживать высокие температуры обусловила популярность при производстве элементов печей, котлов, систем дымоудаления и вентиляции, термостойкой посуды.

Состав AISI 304, %:

Свойства AISI 304:

Прочность на сжатие

Прочность на разрыв

Допустимый предел текучести

Деформация на растяжение

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

Основные аналоги AISI 304:

Свойства химические

Cr S P S Mn Si С Ni Fe
18.0-20.0 2 /м.

Область применения

Распространённость материала AISI 304 оправдана его хорошей температурной и антикоррозионной устойчивостью. Используют его в таких областях:

  • Пищевая отрасль: производство упаковочной посуды и кухонных принадлежностей. Также сталь добавляют в состав оборудования для изготовления, хранения и перевозки продуктов.
  • Строительная сфера: изготовление сварных и сборных сооружений, ограждений, контейнеров. Также применяют сталь в производстве бытовой техники, предметов интерьера.
  • Химическая индустрия: производство резервуаров для лекарств и реактивов, лабораторного оборудования.
  • Машиностроение: производство станков, машин.
  • Горнодобывающая сфера: укрепление шахт, производство бурового оборудования.
  • Другие промышленные отрасли: изготовление труб.

Дифференциация стали

Процесс изготовления стали нержавеющей AISI 304 зависит от сферы ее применения. В зависимости от поставленных на материал задач, он может приобретать такие свойства:

  • формовка растяжением;
  • прочность;
  • жароустойчивость;
  • применение механической обработки;
  • ротационный способ вытяжки;
  • показатели свариваемости.

Химический состав, основные свойства

В составе стали AISI 304 присутствуют такие элементы таблицы Менделеева:

  • Ni (Никель) в количестве от 8 до 10,5;
  • Si (Кремний) — макс. 1;
  • Cr (Хром) — от 18 до 20;
  • P (Фосфор) — макс. 0,045;
  • C (Углерод) — макс. 0,08;
  • S (Сера) — макс. 0,03;
  • Mn (Марганец) — макс. 2.

Чтобы усилить механические свойства стали, усилить ее прочность, необходимо повысить уровень азота (N) в сплаве и задействовать технологию дрессировочной прокатки многократно. За счет высокой вместимости хрома, никеля, 18 и 10% соответственно, достигаются хорошие антикоррозионные способности.

Физические свойства стали

При 20° C характерно проявление таких свойств:

  • Плотность материала — около 7,74 г/см3.
  • Показатель теплового расширения находится на отметке 15 Вт/м×К.
  • Температурный режим плавления — 1420° C (начальный).
  • Удельная теплоёмкость — 500 Дж/кг×К.
  • Электрическое сопротивление — 0,8 Ом×м2/м.

Механические свойства

Нержавеющая сталь AISI 304 сохраняет все свои свойства при температурном режиме 196°-600°.

Основные механические характеристики материала:

  • твердость — 123-170 единиц (шкала Бринелля);
  • предел прочности при натяжении — 505-515 МПа;
  • предел текучести — 0,2%, МПа;
  • пластичность — 70%;
  • усталостная прочность — на отметке 240 N/mm2 тип.;
  • относительное удлинение — 40% (минимальная отметка);
  • плавление при температурном режиме 1400°-1455° C;

Температура формирования окалины:

Механические свойства в условиях комнатной температуры

Rp m Прочностный предел (при растяжении), N/mm2 (единица измерения)

A5 параметр относительного удлинения, при %

Rp0,2 максимум Упругости, (0.2 %), (свойство текучесть), N/mm2

Параметры усталостной прочности, измеряется в N/mm2

Твердость (шкала Бринелля) — НВ

Чтобы достичь однородности прогрева нержавеющей стали, нужно прогревать ее в 12 раз дольше, чем углеродистую сталь.

Процессы теплового воздействия:

  • Отжиг. Температура воздействия 1010°C-1120°C, что сопровождается быстрым отпуском (охлаждением) в водной или воздушной среде. Оптимальные антикоррозионные показатели получают при температуре отжига при 1070°C + быстрое охлаждение.
  • Отпуск (снижение напряжения). Сталь AISI 304, 304L AISI охлаждают при 450-600°C один час при риске сенсибилизации. Оптимальный температурный максимум для отпуска — 400°C.
  • Горячая обработка. Начальный температурный показатель: 1150 — 1260°C.
  • Предельная температура: 900 — 925°C.

Параметры устойчивости к высоким/низким температурам

Устойчивость к высоким температурам, предельный максимум

Rp m
максимум прочности (в условиях растяжения), измерение в N/mm2

Устойчивость к низким температурам, предел

Rp1,0
1.0% пластичной деформации (текучесть), измерение в N/mm2

Холодная обработка

Стальной материал AISI 304 поддается холодной обработке легко, но требует в 1,5-2 раза больше механических усилий, чем для других видов стали.

Виды холодной обработки:

  • Гибка. При толщине листа до 3 мм может быть использован нулевой радиус, при повышении плотности он составит 50% толщины листа. Угол изгибания — 180 град. При показателях толщины 3-6 мм, 90 град. при плотности 6-12 мм. Поскольку для аустенитных типов стали характерно обратное распрямление, то заготовку нужно немного перегибать. Следует выдерживать минимальный радиус изгибания — двойная толщина листа.
  • Глубокий, ротационный тип вытяжки. Обработка материала методом глубокой вытяжки не требует торможения, если это не изделия с точными замерами. Иначе потребуется формовка с растяжением, упрочнение. Ротационная вытяжка — разновидность формовки с точением, ее выполняют на токарно-давильных станках.

Сопротивление коррозии

Сталь 304-го типа отличается достойными антикоррозионными характеристиками, но следует избегать ее применения при возникновении риска межкристаллитной коррозии. Материал адаптирован для эксплуатации в водной пресной среде, городских и сельских условиях. Регулярная очистка поверхности позволяет вернуть изделие к первоначальному состоянию.

304-е стали отличаются сопротивлением к таким кислотам:

  • фосфорная — выдерживают все концентрации в условиях температуры окружающей среды;
  • муравьиная, молочная — стойкость при комнатной температуре,
  • азотная — стойкость до 65 % при температурном показателе 20°C — 50°C,
  • уксусная — стойкость при 20°C — 50°C.

Материал AISI 304 оптимально задействовать при изготовлении оборудования, которое соприкасается с пищевыми продуктами (холодные и горячие типы): вино, пиво, кефир, молоко, соки, сиропы.

Свариваемость

Сталь типа AISI 304 отличается хорошими показателями свариваемости. Тепловая обработка при сварочных мероприятиях не требуется. Но при условии использования материала в условиях высокого риска межкристаллитной коррозии, нужна дополнительная процедура отжига в температурном режиме 1050-1150°С.

Марке 304L AISI (низкий углерод) требуется предпочтительно нагрев шва при максимуме 1150°С + дальнейшее быстрое охлаждение. Далее сварочный шов должен быть зачищен и обработан травильной пастой.

Особенности декоративной нержавеющей стали deco:

  • стойкость к деформациям;
  • сопротивление коррозии;
  • высокие показатели прочности, достигают за счет наличия нитрита титана в наружном слое;
  • жаропрочность;
  • упругость, за счёт которой облегчается процесс обработки стали.

Купить нержавеющую сталь AISI 304 и других наименований с доставкой в любой регион России возможно в компании «БАЗИССТАЛЬ». Доставка в любой город России: Москва, Санкт-Петербург, Смоленск и другие.

Поставки на территорию стран Таможенного Союза

AISI 304

В настоящее время большой популярностью пользуется сталь, которая по американской классификации называется AISI 304. Очень часто в зарубежной литературе по металлургии можно встретить такое англоязычное название 304 stainless steel или сокращённо SS 304. Она относится к категории низкоуглеродистых нержавеющих антикоррозийных аустенитных сталей.

Состав и свойства

Эта сталь является аналогом стали российского производства марки 08Х8Н1. Поэтому по своему составу они очень близки. Основного элемента в ней – железа от 66 до 74 процентов. Остальное составляют так называемые легирующие добавки. К ним относятся: хром – около 20%, марганца – 2%, никеля — 8%, углерода – менее 8%. На базе этой стали в зависимости от находящегося в ней количества углерода были разработаны дополнительные две марки металла: с меньшим содержанием углерода – это AISI 304L, с повышенным содержанием — AISI 304 H. Российским аналогом первой марки является сталь 03Х18н11.

Наличие именно такого процентного содержания добавок и соответствующая обработка придают этому металлу столь необходимые и полезные свойства.

К полезным свойствам относятся:

  • Продолжительная стойкость к повышенным или низким температурам. Полученный экспериментальным путём интервал допустимых температур составляет от минус 200 °С до плюс 650 °С.
  • Высокая устойчивость к длительному воздействию агрессивных сред (солёной водой, кислотных и щелочных растворов). То есть хорошая антикоррозийная стойкость.
  • Слабая намагниченность. Этого удаётся достичь за счёт создания специальной структуры и способов обработки.
  • Прекрасная экологичность. Она позиционируется на международном рынке как материал категории Inox. Эту категорию она получила благодаря тому, что не впитывает ни какие вещества, в том числе и токсичные.
  • Прекрасная экологичность. Она позиционируется на международном рынке как материал категории Inox. Эту категорию она получила благодаря тому, что не впитывает ни какие вещества, в том числе и токсичные.
  • Высокая прочность при небольшом удельном весе.
  • Высокая прочность при небольшом удельном весе.
  • Почти идеальное предотвращение загрязнения продуктов, хранящихся в ёмкостях из этой стали.
  • Прекрасная эстетичность и простота в очистке после применения посуды.
  • Широкая область применения.
Читайте также  Биты для шуруповерта как выбрать?

К дополнительным преимуществам можно отнести большой срок службы изделий, изготовленных из этого металла, низкие эксплуатационные затраты.

Серьёзных недостатков у этой стали нет. Существуют некоторые проблемы при обработке и эксплуатации в условиях высоких температур. Для всех аустенитных нержавеющих сталей при обработке в диапазоне температур от 425 °С вплоть до 820 °С проявляется эффект осаждения карбидов хрома. Такие стали становятся подвержены межкристаллической коррозии при помещении изделий в сильноагрессивные среды. Поэтому, этот эффект, так называемой «сенсибилизации» может проявляться в местах нагрева, например при сварке, в местах швов.

В России сталь марки 08Х18Н10 – аналог AISI 304, в Евросоюзе 1.4301. Следует отметить, что во многих странах существует своя система классификации.

Характеристики стали

Сталь AISI 304 имеет свои индивидуальные характеристики. Их можно разделить на три категории:

  • физические;
  • химические;
  • механические.

Физические характеристики определяются следующими параметрами:

  • плотность нержавеющей стали AISI 304 равна 7,78-7,93 г/см3;
  • температура плавления – 1450 °С;
  • удельная теплоёмкость – 500 дж/кг×К;
  • тепловое расширение – 15 ВТ/м×К;
  • электрическое удельное сопротивление – 0,8 Ом×м2/м.

Эти характеристики определяют многие свойства этого металла.

Химические характеристики состоят из следующих показателей:

  • процентное содержание различных элементов в составе материала;
  • устойчивость стали к химическим реакциям при воздействии агрессивной среды;
  • скорость естественного окисления (коррозия);
  • способность к впитыванию и последующему выделению вредных веществ.

К механическим характеристикам относятся:

  • прочность на сжатие (составляет 210МПа);
  • прочность на разрыв (изменяется в пределах от 520 до 720 МПа);
  • допустимый предел текучести (около 210 МПа);
  • деформация на растяжение (примерно 45%);
  • твердость по роквелу (достигает 70 единиц).

Способы обработки

Сталь AISI 304 достаточно легко подвержена практически всем видам механической обработки: штамповке, формовке, прокату. Кроме этого она хорошо сверлится, режется, фрезеруется и шлифуется. Сталь хорошо подвергается глубокой вытяжке на прессе, а также холодной гибке и формовке. Для этого металла допустимый радиус изгиба зависит от толщины листа. Его вычисляют по формуле r=2×s. Где s — это толщина листа.

При термической обработке допускается: обжиг, отпуск. Для проведения обжига температура заготовки должна составлять 1050 °С. Допустимый интервал составляет 25 °С в обе стороны. После обжига производят быстрое охлаждение. Это позволяет придать металлу хорошие антикоррозийные свойства. После проведения процесса обжига обязательно проводят ещё два вида обработки: травление и пассивирование.

Процесс травления, то есть очистки поверхности, производится с помощью смеси двух кислот: азотной и фтористоводородной. Этот процесс производится при нагреве до 60 °С, а пассивация с помощью 20% раствора азотной кислоты с применением специальных паст, особенно для той зоны, где производилась сварка.

Отпуск производиться при более низкой температуре (450 — 600 °С) в течение 60 минут. Для сохранения технологии термической обработки необходимо помнить для нержавеющей стали время однородного прогревы в два раза выше, чем у углеродистой стали.

Детали или элементы конструкции, изготовленные из стали AISI 304 достаточно легко могут быть сварены. Это происходит благодаря хорошим показателям плавкости. Для этого можно использовать автогенную сварку без добавления присадочных материалов.

Область применения

Эта сталь применяется во многих отраслях промышленности: машиностроении и строительстве, в химической и пищевой промышленности, медицине и производстве бытовых инструментов. Иногда в обиходе эту сталь называют пищевой нержавейкой.

Металл выпускается в виде:

  • листового проката (нержавеющий лист, декорированный лист);
  • сортового проката (круг, квадрат, полоса, шестигранник и уголок);
  • трубы (бесшовной, профильной, электросварной).

В строительстве для производства сборных металлоконструкций. В качестве примера можно привести арку длиной в 190 метров в городе Сент-Луис (США). Но это скорее исключение, чем правило. Чаще всего в строительной индустрии этот металл используют для отделки лифтовых кабин, эскалаторов. Рифлёный лист применяют для изготовления ступеней и лестниц. Труда используется для организации вентиляционных вытяжек, дымоходов. Для изготовления поручней, входных групп, поручней и ограждений применяются полированные трубы и прутки различной толщины.

Нержавеющая сталь AISI 304 применяется в химической, нефтяной и газовой промышленности. В химической промышленности её применяют для производства оборудования и резервуаров для хранения и транспортировки различных реактивов. Благодаря своему свойству сопротивляемости агрессивной среде в этих областях применяются трубы и специфическое оборудование. Примером такого оборудование может служить щелевые фильтры, в которых установлена проволока, для изготовления которой используется только марка стали AISI 304.

Из листа изготавливают ёмкости и резервуары различного назначения. Например, для холодильных, моющих, дезинфицирующих машин. Мебель для пищевых предприятий (столовых, кафе, баров и ресторанов) рабочие столы, стеллажи, шкафы, тумбочки. Благодаря своим хорошим свойствам по жаропрочности из листа производят элементы низкотемпературных печей.

Из сортового проката изготавливают:

  • фланцы (плоские, воротниковые, свободные);
  • пищевую арматуру;
  • запорную арматуру (шаровые краны, различные клапаны);
  • фитинги (отводы, тройники, переходы).

Большое распространение получили приборы и оборудование, изготовленное из этой стали в медицине и фармакологии. Для них изготавливают инструмент, отдельные виды оборудования, медицинскую мебель, различные имплантаты.

Пищевая нержавеющая сталь AISI 304 используется для изготовления различного бытового инвентаря. В их число входят столовые приборы, термостойкая посуда (кастрюли, сковороды, миски, тарелки), корпуса электрических кухонных агрегатов (кофемашин, кофемолок, чайников).

AISI 304

Обозначение по международным стандартам

Международный
стандарт
Американский
ASTM A240
Европейский
ЕN 10088-2
Российский
ГОСТ 5632-72
Обозначение марки AISI 304 1.4301 08Х18Н10
12Х18Н9

Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5513
ASTM A 240
ASTM A 666

Классификация

сталь коррозионно-стойкая жаропрочная

Применение

  • Предметы домашнего обихода
  • Раковины
  • Каркасы для металлоконструкций в строительной промышленности
  • Кухонная утварь и оборудование для общепита
  • Молочное оборудование, пивоварение
  • Сварные конструкции
  • Резервуары судовые и наземные танкеры для продовольствия, напитков и некоторых химических веществ

Обычно производители стали разделяют марку на три основных класса (сорта) по способности к волочению:

  • AISI 304 — Основной сорт
  • AISI 304 DDQ (Normal and deep drawing) — Сорт глубокой вытяжки
  • AISI 304 DDS (Extra deep drawing) — Сорт особо глубокой вытяжки

Основные характеристики

  • хорошее общее сопротивление коррозии
  • хорошая пластичность
  • превосходная свариваемость

Химический состав (% к массе)

стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni
ASTM A240 AISI 304 ≤0.080 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 18.00 — 20.00 8.00 — 10.50

Механические свойства

AISI 304 Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести(σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести(σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥210 ≥250 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥515 ≥205 ≥40 202 85

Механические свойства при высоких температурах

Все эти значения относятся к только AISI 304.

Физические свойства

Физические свойства Условные обозначения Единица измерения Температура Значение
Плотность d 4°C 7.93
Температура плавления °C 1450
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 0-100°C
0-200°C
17.5
18
Электрическое удельное сопротивление ρ Ωmm 2 /m 20°C 0.80
Магнитная проницаемость μ в 0.80 kA/m
DC или
в/ч AC
20°C
μ
μ разряж.возд.
1.02
Модуль упругости E MPa x 10 3 20°C 200

Сопротивление коррозии

304-е стали имеют хорошее сопротивление к общим коррозийным средам, но не рекомендованы там, где есть риск межкристаллитной коррозии. Они хорошо приспособлены для эксплуатации в пресной воде и городской и сельской среде. Во всех случаях необходима регулярная очистка внешних поверхностей для сохранения их первоначального состояния.

304-е стали имеют хорошее сопротивление различным кислотам:

  • фосфорной кислоте во всех концентрациях при температуре окружающей среды,
  • азотной кислоте до 65 % при температуре 20°C — 50°C,
  • муравьиной и молочной кислоте при комнатной температуре,
  • уксусной кислоте при температуре 20°C — 50°C.

Их рекомендуют для производства оборудования, контактирующего с холодными или горячими пищевыми продуктами: вино, пиво, молоко (кисломолочные продукты), спирт, натуральные плодовые соки, сиропы, патока, и т.д.

Кислотные среды

Температура, °C 20 80
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная кислота 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2
Азотная кислота 2 1 2
Фосфорная кислота 2 1 2
Муравьиная кислота 1 2 2 1

Код: 0 = высокая степень защиты — Скорость коррозии менее чем 100мкм/год
1 = частичная защита — Скорость коррозии от 100 до 1000мкм/год
2 = нет защиты — Скорость коррозии более чем 1000мкм/год

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем воздействии).

Окружающая среда Скорость коррозии (мкм/год)
AISI 304 Алюминий-3S Углеродистая сталь
Сельская 0.0025 0.025 5.8
Морская 0.0076 0.432 34.0
Индустриальная Морская 0.0076 0.686 46.2

Устойчивость к коррозии в кипящих химикалиях

Кипящая среда Состояние металла Скорость коррозии (мм/год)
20%-ая уксусная кислота Обычный металл
Сваренный
*
(При толщине образца 0.8 мм и диаметре пресса равном 20 мм)
AISI 430 2.05 мм
AISI 304 2.0 мм

*Limiting drawing ratio — предельный коэффициент вытяжки

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: