1. Panoramica di 1.4301 Acciaio inossidabile
1.1 Cosa è en 1.4301 Acciaio inossidabile?
IN 1.4301 acciaio inossidabile, comunemente noto come AISI 304 acciaio inossidabile o x5crni18-10, è un comune acciaio inossidabile austenitico noto per la sua eccellente resistenza alla corrosione, Buona formabilità e saldabilità.
È il grado in acciaio inossidabile più utilizzato a livello globale, spesso definito acciaio inossidabile "18/8" a causa della sua composizione nominale di 18% cromo e 8% nichel.
1.2 Background storico
Lo sviluppo dell'acciaio inossidabile è iniziato all'inizio del XX secolo, con la prima produzione commerciale che si verifica negli anni '10.
IN 1.4301 è emerso come uno dei primi voti in acciaio inossidabile, guadagnare rapidamente popolarità grazie alle sue proprietà favorevoli.
Nel corso dei decenni, I progressi della metallurgia e delle tecniche di elaborazione hanno perfezionato questo grado, rendendolo un punto fermo in vari settori, compresa la trasformazione alimentare, Attrezzatura medica, e costruzione.
Il suo significato storico risiede nel suo ruolo di materiale fondamentale che ha spianato la strada allo sviluppo di altri gradi in acciaio inossidabile.
- 1913: Scoperta di acciaio inossidabile di Harry Brearley.
- 1920S: Commercializzazione di 18/8 (18% Cr, 8% In) acciaio inossidabile.
- 1970S: Standardizzazione sotto uno 10088 per le specifiche unificate europee.
1.3 Sinonimi ed equivalenti
| Standard | Grado equivalente | Paese |
|---|---|---|
| AISI/SAE | 304 | U.S.A. |
| NOI | S30400 | U.S.A. |
| Lui | LORO 304 | Giappone |
| GB | 0CR18NI9 (12CR18NI9) | Cina |
| Iso | X5crni18-10 | Internazionale |
1.4 Importanza e background dell'applicazione
L'importanza di en 1.4301 L'acciaio inossidabile risiede nella sua versatilità e adattabilità in più settori.
La sua eccellente resistenza alla corrosione lo rende ideale per gli ambienti in cui l'esposizione all'umidità, prodotti chimici, e le temperature estreme sono comuni.
Industrie come cibo e bevande, Assistenza sanitaria, e la costruzione si basa su en 1.4301 per la sua durata e prestazioni, Garantire la sicurezza e la conformità a regolamenti rigorosi.
La capacità del materiale di essere facilmente formata e saldata migliora ulteriormente la sua applicabilità in vari processi di produzione.
2. Composizione chimica e microstruttura
2.1 Composizione chimica
La tipica composizione chimica di en 1.4301 è il seguente:
| Elemento | Contenuto (%) |
|---|---|
| Carbonio (C) | ≤ 0.07 |
| Silicio (E) | ≤ 1.00 |
| Manganese (Mn) | ≤ 2.00 |
| Fosforo (P) | ≤ 0.045 |
| Zolfo (S) | ≤ 0.015 |
| Cromo (Cr) | 17.50 – 19.50 |
| Nichel (In) | 8.00 – 10.50 |
| Azoto (N) | ≤ 0.11 |
| Ferro (Fe) | Bilancia |
2.2 Ruolo degli elementi in lega
- Cromo (Cr): Migliora la resistenza alla corrosione formando uno strato di ossido passivo sulla superficie.
- Nichel (In): Stabilizza la struttura austenitica, Migliorare la tenacità e la duttilità.
- Manganese (Mn): Funge da deossidante e migliora le proprietà di lavoro a caldo.
- Silicio (E): Migliora la resistenza all'ossidazione e contribuisce alla forza.
- Carbonio (C): Aumenta la forza ma quantità eccessive possono ridurre la resistenza alla corrosione.
2.3 Microstruttura
IN 1.4301 presenta una microstruttura completamente austenitica, caratterizzato da un cubico incentrato sul viso (FCC) struttura cristallina.
Questa struttura impartisce un'eccellente tenacia e duttilità, Anche a basse temperature.
Tuttavia, È non magnetico nello stato ricotto ma può diventare leggermente magnetico dopo il lavoro a freddo.
3. Proprietà fisiche e meccaniche
3.1 Proprietà fisiche
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Densità | 7.9 g/cm³ |
| Modulo di elasticità | 200 GPa |
| Conducibilità termica (a 20 ° C.) | 16.2 W/m·K |
| Resistività elettrica | 0.72 µω · m |
| Capacità termica specifica | 500 J/kg · k |
| Coefficiente di dilatazione termica (0–100 ° C.) | 17.2 µm/m · k |
3.2 Proprietà meccaniche
| Proprietà | Valore |
|---|---|
| Resistenza alla trazione | 500 – 700 MPa |
| Forza di snervamento (0.2% offset) | ≥ 190 MPa |
| Allungamento a pausa | ≥ 45% |
| Durezza (Brinell) | ≤ 215 Hb |
4. Resistenza alla corrosione di 304 Acciaio inossidabile
Resistenza alla corrosione generale
IN 1.4301 L'acciaio inossidabile presenta un'eccellente resistenza alla corrosione generale in vari ambienti, comprese le condizioni atmosferiche, Acqua dolce, e acidi lievi.
La sua resistenza alla corrosione e alla corrosione della fessura lo rende adatto alle applicazioni nelle industrie alimentari e chimiche.
Resistenza alla corrosione del cloruro
Mentre sei dentro 1.4301 offre una buona resistenza alla corrosione indotta dal cloruro, è essenziale considerare l'ambiente specifico, Poiché le alte concentrazioni di cloruro possono portare alla corrosione della corrosione.
In ambienti con alti livelli di cloruro, Gradi alternativi come EN 1.4401 (316 acciaio inossidabile) può essere più appropriato.
Resistenza acida e alcali
Questo grado di acciaio inossidabile dimostra una buona resistenza agli ambienti sia acidi che alcalini, renderlo adatto alle applicazioni di elaborazione chimica.
Tuttavia, L'esposizione prolungata ad acidi o basi forti può portare alla corrosione, richiedere un'attenta selezione del materiale.
Stress corrosione cracking (SCC) Resistenza
IN 1.4301 L'acciaio inossidabile ha una moderata resistenza allo stress da corrosione cracking, in particolare negli ambienti di cloruro.
La progettazione e la selezione del materiale adeguate sono fondamentali per mitigare il rischio di SCC.
5. Produzione e lavorazione
5.1 Rotolando e 1.4301 Acciaio inossidabile
5.1.1 Scioglimento e casting
La produzione di en 1.4301 Inizia con la fusione delle materie prime in un forno ad arco elettrico, seguito da processi di raffinazione per raggiungere la composizione chimica desiderata.
5.1.2 Rotolando caldo e rotolamento freddo
Dopo il casting, L'acciaio subisce laminazione calda per ridurre lo spessore e migliorare le proprietà meccaniche. Il rotolamento a freddo perfeziona ulteriormente la finitura superficiale e la precisione dimensionale.
5.1.3 Trattamento termico
La ricottura della soluzione viene eseguita per sciogliere i carburi precipitati e ripristinare la resistenza alla corrosione. Ciò comporta il riscaldamento dell'acciaio a circa 1050 ° C, seguito da un rapido raffreddamento.
5.1.4 Tecnologia di produzione
Tecniche di produzione avanzate, Compresa la rotolamento di precisione e l'elaborazione dell'atmosfera controllata, Garantire una qualità costante e prestazioni di EN 1.4301 prodotti.
5.2 Casting e 1.4301 Acciaio inossidabile
5.2.1 Fusione del forno ad arco elettrico
Il processo di fusione inizia con lo scioglimento della lega in una fornace ad arco elettrico, Garantire un controllo preciso sulla composizione chimica.
5.2.2 Colata di investimento (Fusione a cera persa)
- Produzione di motivi di cera: Creazione di modelli di cera dettagliati dei componenti desiderati.
- Creazione di guscio: Rivestire i motivi di cera con materiali ceramici per formare un guscio duro.
- Dewaxing: Rimozione della cera riscaldando, Lasciando una cavità nel guscio di ceramica.
- Calco ad alta temperatura: Sparare il guscio di ceramica per migliorare la forza.
- Versare: Presentazione di fuso e 1.4301 nella conchiglia preriscaldata.
- Shell Breaking and Elaster: Rimozione del guscio di ceramica per rivelare il componente del cast.
5.2.3 Casting post-elaborazione
- Lavorazione(MACCHING CNC): Raggiungere dimensioni precise e finiture superficiali.
- Trattamento superficiale: Applicazione di processi come il bottino o la passivazione per migliorare la resistenza alla corrosione.
5.3 Forgiando uno 1.4301 Acciaio inossidabile
5.3.1 Riscaldamento
L'acciaio viene riscaldato a un intervallo di temperatura di 1150-1250 ° C per ottenere una plasticità ottimale per la forgiatura.
5.3.2 Forgiatura
Operazioni di forgiatura, come la forgiatura aperta o chiusa, modellare l'acciaio riscaldato in forme desiderate.
5.3.3 Raffreddamento
Raffreddamento controllato, tipicamente raffreddamento dell'aria, è essenziale per prevenire la formazione di microstrutture indesiderate.
5.3.4 Trattamento post-forte
Trattamenti post-forgianti, come ricottura della soluzione, vengono eseguiti per alleviare le sollecitazioni e migliorare la resistenza alla corrosione. I trattamenti di superficie possono anche essere applicati per migliorare le prestazioni del materiale.
6. IN 1.4301 Tecnologia di saldatura in acciaio inossidabile
6.1 Selezione del metodo di saldatura (Tig/Me Difference)
Quando si salda en 1.4301 acciaio inossidabile, Due metodi comuni sono TIG (Gas inerte di tungsteno) e io (Gas inerte in metallo) saldatura.
Saldatura TIG:
Fornisce alta precisione e controllo, renderlo adatto a materiali sottili e applicazioni critiche.
Utilizza un elettrodo di tungsteno non consumabile e richiede un materiale di riempimento.
Saldatura MIG:
Più veloce ed efficiente per materiali più spessi, Utilizzando un elettrodo a filo consumabile.
È più facile da automatizzare ma potrebbe non fornire lo stesso livello di controllo di TIG.
6.2 Necessità del trattamento post-salvataggio
Il trattamento post-salzioso è essenziale per ripristinare la resistenza alla corrosione delle aree saldate. Questo può includere:
- Passivazione: Rimozione di ferro libero e contaminanti dalla superficie.
- Ricottura: Ridurre gli stress residui e migliorare la duttilità.
6.3 Strategia di protezione della corrosione saldata
Per proteggere le articolazioni saldate dalla corrosione, Considera le seguenti strategie:
- Utilizzare materiali di riempimento appropriati che corrispondono al metallo di base.
- Garantire la corretta pulizia e preparazione delle superfici prima della saldatura.
- Applicare rivestimenti o trattamenti protettivi dopo il piano.
7. Applicazioni di en 1.4301 Acciaio inossidabile
7.1 Industria alimentare e delle bevande
IN 1.4301 L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato nelle apparecchiature di trasformazione degli alimenti grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione e alle proprietà igieniche.
Le applicazioni includono:
- Macchinari di trasformazione alimentare
- Serbatoi di stoccaggio
- Contenitori di trasporto
7.2 Elettrodomestici di 304 Acciaio inossidabile
Questo grado di acciaio inossidabile si trova comunemente negli elettrodomestici, ad esempio:
- Frigoriferi
- Lavastoviglie
- Forni
La sua durata e resistenza alla colorazione lo rendono una scelta ideale per le applicazioni in cucina.
7.3 Costruzione e decorazione
IN 1.4301 L'acciaio inossidabile viene utilizzato nelle applicazioni architettoniche, Fornire fascino estetico e durata per la costruzione di facciate e elementi di interior design, ad esempio:
- Ralles
- Corrimano
- Pannelli decorativi
7.4 Industria automobilistica
Nel industria automobilistica, IN 1.4301 L'acciaio inossidabile è sempre più utilizzato per i componenti che richiedono una resistenza ad alta resistenza e corrosione, ad esempio:
- Sistemi di scarico
- Parti strutturali
- Componenti di assetto
7.5 Attrezzature industriali
Le industrie chimiche e petrolchimiche si basano su 1.4301 acciaio inossidabile per la costruzione di apparecchiature che gestiscono sostanze corrosive, compreso:
- Reattori chimici
- Scambiatori di calore
- Serbatoi di stoccaggio
8. Standard e certificazioni
8.1 Uno standard
- IN 10088-3:2015: Specifica le condizioni di consegna tecnica per gli acciai inossidabile, compresi proprietà meccaniche e metodi di prova.
8.2 Standard internazionali
- ASTM A240/A240M: Definisce i requisiti per la piastra in acciaio inossidabile di cromo e cromo-nickel, foglio, e spogliare i recipli a pressione e le applicazioni generali.
- ASME SA-240: Copre le piastre del recipiente a pressione, foglio, e spogliare per l'uso in vasi a pressione e per applicazioni generali.
8.3 Certificazioni del settore
- Certificazione FDA: Garantisce che i materiali siano sicuri per le applicazioni di contatto alimentare.
- Iso 9001: Specifica i requisiti per un sistema di gestione della qualità, Garantire una qualità costante del prodotto e soddisfazione del cliente.
9. Confronto con altri gradi di acciaio inossidabile
| Proprietà | IN 1.4301 (304) | IN 1.4307 (304L) | IN 1.4401 (316) | IN 1.4373 (202) |
|---|---|---|---|---|
| Contenuto di carbonio (%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 | ≤ 0.08 | ≤ 0.15 |
| Manganese (%) | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | 7.5–10,5 |
| Nichel (%) | 8.0–10,5 | 8.0–10,5 | 10.0–13.0 | 4.0–6.0 |
| Cromo (%) | 17.5–19.5 | 17.5–19.5 | 16.5–18.5 | 17.0–19.0 |
| Molibdeno (%) | 0 | 0 | 2.0–2.5 | 0 |
| Azoto (%) | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | 0.25–0.5 |
| Resistenza alla trazione (MPa) | 500–700 | 500–700 | 515–750 | 600–880 |
| Forza di snervamento (MPa) | ≥ 215 | ≥ 200 | ≥ 205 | 320–340 |
| Allungamento a pausa (%) | ≥ 45 | ≥ 45 | ≥ 40 | 35–45 |
| Resistenza alla corrosione | Bene | Bene | Eccellente | Moderare |
| Saldabilità | Eccellente | Eccellente | Eccellente | Bene |
| Applicazioni | Generale per lo scopo | Strutture saldate | Marino, chimico | Applicazioni sensibili ai costi |
Nota:
IN 1.4307 (304L) ha un contenuto di carbonio inferiore, Ridurre il rischio di precipitazioni in carburo durante la saldatura.
1.4401 acciaio inossidabile (316) contiene molibdeno, Migliorare la resistenza alla corrosione, Soprattutto negli ambienti di cloruro.
IN 1.4373 (202) è un acciaio inossidabile austenitico sviluppato per fornire un'alternativa economica ai gradi tradizionali come 304.
10. FAQ
10.1 Potere 304 L'acciaio inossidabile deve essere utilizzato in ambienti marini?
NO, suo basso contenuto di molibdeno lo rende inadatto alle condizioni ricche di cloruro. Usa 316l o 2205 Duplex invece.
10.2 Qual è la massima temperatura di servizio?
Fino a 800°C in ambienti ossidanti, Ma l'esposizione prolungata può causare precipitazioni in carburo.
Q2: Può in 1.4301 acciaio inossidabile essere saldato?
SÌ, IN 1.4301 può essere saldato usando varie tecniche, Compresa la saldatura TIG e MIG, Senza un rischio significativo di corrosione intergranulare.
Q3: Come fa e 1.4301 Confronta con in 1.4401?
IN 1.4401 (316 acciaio inossidabile) offre una migliore resistenza alla corrosione, Soprattutto negli ambienti di cloruro, ma è generalmente più costoso di EN 1.4301.
11. Conclusione
IN 1.4301 L'acciaio inossidabile è un versatile, soluzione economica Per le industrie che richiedono una moderata resistenza alla corrosione, Formabilità, e forza.
Mentre i suoi limiti negli ambienti di cloruro richiedono un'attenta selezione dei materiali, Il suo dominio in applicazioni per uso generale sottolinea il suo ruolo di acciaio inossidabile "predefinito".
Per resistenza alla corrosione critica, leghe di livello superiore come 316L o 2205 Si consigliano duplex.
Consultare sempre le schede tecniche e gli standard del settore per applicazioni specifiche.