1. Visão geral de 1.4301 Aço inoxidável
1.1 O que é en 1.4301 Aço inoxidável?
EM 1.4301 aço inoxidável, comumente conhecido como AISI 304 Aço inoxidável ou x5crni18-10, é um aço inoxidável austenítico comum conhecido por sua excelente resistência à corrosão, boa formabilidade e soldabilidade.
É o mais utilizado grau de aço inoxidável globalmente, frequentemente chamado de aço inoxidável "18/8" devido à sua composição nominal de 18% cromo e 8% níquel.
1.2 Antecedentes históricos
O desenvolvimento de aço inoxidável começou no início do século XX, com a primeira produção comercial ocorrendo na década de 1910.
EM 1.4301 emergiu como um dos primeiros notas de aço inoxidável, ganhando rapidamente a popularidade devido às suas propriedades favoráveis.
Ao longo das décadas, Avanços nas técnicas de metalurgia e processamento refinaram esta nota, tornando -o um item básico em várias indústrias, incluindo processamento de alimentos, Equipamento médico, e construção.
Seu significado histórico está em seu papel como material fundamental que abriu o caminho para o desenvolvimento de outros graus de aço inoxidável.
- 1913: Descoberta de aço inoxidável por Harry Brearley.
- 1920s: Comercialização de 18/8 (18% Cr, 8% Em) aço inoxidável.
- 1970s: Padronização sob um 10088 Para especificações européias unificadas.
1.3 Sinônimos e equivalentes
| Padrão | Grau equivalente | País |
|---|---|---|
| AISI/SAE | 304 | EUA |
| NÓS | S30400 | EUA |
| Ele | DELES 304 | Japão |
| GB | 0Cr18ni9 (12Cr18ni9) | China |
| ISO | X5crni18-10 | Internacional |
1.4 Importância e fundo de aplicação
A importância de en 1.4301 Aço inoxidável está em sua versatilidade e adaptabilidade em vários setores.
Sua excelente resistência à corrosão o torna ideal para ambientes onde a exposição à umidade, produtos químicos, e temperaturas extremas é comum.
Indústrias como comida e bebida, Assistência médica, e a construção depende de EN 1.4301 por sua durabilidade e desempenho, garantir a segurança e a conformidade com regulamentos rigorosos.
A capacidade do material de ser facilmente formada e soldada aprimora ainda mais sua aplicabilidade em vários processos de fabricação.
2. Composição química e microestrutura
2.1 Composição química
A composição química típica de EN 1.4301 é o seguinte:
| Elemento | Contente (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | ≤ 0.07 |
| Silício (E) | ≤ 1.00 |
| Manganês (Mn) | ≤ 2.00 |
| Fósforo (P) | ≤ 0.045 |
| Enxofre (S) | ≤ 0.015 |
| Cromo (Cr) | 17.50 – 19.50 |
| Níquel (Em) | 8.00 – 10.50 |
| Azoto (N) | ≤ 0.11 |
| Ferro (Fé) | Equilíbrio |
2.2 Papel de elementos de liga
- Cromo (Cr): Aumenta a resistência à corrosão, formando uma camada de óxido passivo na superfície.
- Níquel (Em): Estabiliza a estrutura austenítica, Melhorando a resistência e a ductilidade.
- Manganês (Mn): Atua como um desoxidador e melhora as propriedades de trabalho a quente.
- Silício (E): Aumenta a resistência da oxidação e contribui para a força.
- Carbono (C): Aumenta a força, mas quantidades excessivas podem reduzir a resistência à corrosão.
2.3 Microestrutura
EM 1.4301 exibe uma microestrutura totalmente austenítica, caracterizado por um cúbico centrado no rosto (FCC) estrutura cristalina.
Essa estrutura confere excelente resistência e ductilidade, mesmo em baixas temperaturas.
No entanto, É não magnético no estado recozido, mas pode se tornar ligeiramente magnético após o trabalho frio.
3. Propriedades físicas e mecânicas
3.1 Propriedades Físicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 7.9 g/cm³ |
| Módulo de Elasticidade | 200 GPa |
| Condutividade Térmica (a 20 ° C.) | 16.2 S/m·K |
| Resistividade elétrica | 0.72 µω · m |
| Capacidade de calor específico | 500 J/kg · k |
| Coeficiente de Expansão Térmica (0–100 ° C.) | 17.2 µm/m · k |
3.2 Propriedades mecânicas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Resistência à tracção | 500 – 700 MPa |
| Força de rendimento (0.2% desvio) | ≥ 190 MPa |
| Alongamento no intervalo | ≥ 45% |
| Dureza (Brinell) | ≤ 215 Hb |
4. Resistência à corrosão de 304 Aço inoxidável
Resistência geral à corrosão
EM 1.4301 O aço inoxidável exibe excelente resistência à corrosão geral em vários ambientes, incluindo condições atmosféricas, água doce, e ácidos leves.
Sua resistência à corrosão de pitting e fenda o torna adequado para aplicações nas indústrias alimentares e químicas.
Resistência à corrosão de cloreto
Enquanto entra 1.4301 oferece boa resistência à corrosão induzida por cloreto, É essencial considerar o ambiente específico, Como as altas concentrações de cloreto podem levar a corrosão.
Em ambientes com altos níveis de cloreto, notas alternativas como EN 1.4401 (316 aço inoxidável) pode ser mais apropriado.
Resistência ácida e alcalina
Este grau de aço inoxidável demonstra boa resistência aos ambientes ácidos e alcalinos, tornando -o adequado para aplicações de processamento químico.
No entanto, A exposição prolongada a ácidos ou bases fortes pode levar à corrosão, necessitando de seleção cuidadosa de material.
Estresse corrosão rachando (SCC) Resistência
EM 1.4301 O aço inoxidável tem uma resistência moderada à rachadura de corrosão ao estresse, particularmente em ambientes de cloreto.
Projeto adequado e seleção de material são cruciais para mitigar o risco de SCC.
5. Produção e processamento
5.1 Rolando e 1.4301 Aço inoxidável
5.1.1 Derreter e elenco
A produção de EN 1.4301 começa com o derretimento de matérias -primas em um forno de arco elétrico, seguido de processos de refino para alcançar a composição química desejada.
5.1.2 Rolamento quente e rolamento frio
Depois de lançar, O aço sofre rolamento a quente para reduzir a espessura e melhorar as propriedades mecânicas. O rolamento frio refina ainda mais o acabamento da superfície e a precisão dimensional.
5.1.3 Tratamento térmico
O recozimento da solução é realizado para dissolver carbonetos precipitados e restaurar a resistência à corrosão. Isso envolve aquecer o aço para cerca de 1050 ° C, seguido de resfriamento rápido.
5.1.4 Tecnologia de fabricação
Técnicas avançadas de fabricação, incluindo rolamento de precisão e processamento de atmosfera controlada, Garanta qualidade e desempenho consistentes de EN 1.4301 produtos.
5.2 Elenco e 1.4301 Aço inoxidável
5.2.1 Fornecimento do forno de arco elétrico
O processo de fundição começa com o derretimento da liga em um forno de arco elétrico, Garantir controle preciso sobre a composição química.
5.2.2 Fundição de investimento (Fundição em cera perdida)
- Fabricação de padrões de cera: Criando modelos de cera detalhados dos componentes desejados.
- Fabricação de concha: Casando os padrões de cera com materiais de cerâmica para formar uma concha dura.
- Desparafinação: Removendo a cera aquecendo, deixando uma cavidade na concha de cerâmica.
- Cozimento de alta temperatura: Disparando a concha de cerâmica para melhorar a força.
- Derramando: Apresentando fundido e 1.4301 na concha pré -aquecida.
- Quebrando e retirando da concha: Removendo a concha de cerâmica para revelar o componente fundido.
5.2.3 Lançar pós-processamento
- Usinagem(Usinagem CNC): Alcançar dimensões precisas e acabamentos de superfície.
- Tratamento de superfície: Aplicando processos como decapagem ou passivação para aumentar a resistência à corrosão.
5.3 Forjando um 1.4301 Aço inoxidável
5.3.1 Aquecimento
O aço é aquecido a uma faixa de temperatura de 1150 a 1250 ° C para obter plasticidade ideal para forjamento.
5.3.2 Forjamento
Operações de forjamento, como forjamento de lei aberta ou de pação fechada, Modele o aço aquecido nas formas desejadas.
5.3.3 Resfriamento
Resfriamento controlado, normalmente resfriamento de ar, é essencial para impedir a formação de microestruturas indesejáveis.
5.3.4 Tratamento pós-forjamento
Tratamentos pós-forjamento, como recozimento da solução, são realizados para aliviar as tensões e melhorar a resistência à corrosão. Os tratamentos de superfície também podem ser aplicados para melhorar o desempenho do material.
6. EM 1.4301 Tecnologia de soldagem de aço inoxidável
6.1 Seleção do método de soldagem (Diferença tig/me)
Quando soldagem en 1.4301 aço inoxidável, Dois métodos comuns são TIG (Gas inerte de tungstênio) e eu (Gas de metal inerte) soldagem.
Soldagem TIG:
Fornece alta precisão e controle, tornando -o adequado para materiais finos e aplicações críticas.
Ele usa um eletrodo de tungstênio não consumível e requer um material de enchimento.
Soldagem MIG:
Mais rápido e mais eficiente para materiais mais espessos, Usando um eletrodo de arame consumível.
É mais fácil automatizar, mas pode não fornecer o mesmo nível de controle que o TIG.
6.2 Necessidade de tratamento pós-soldado
O tratamento pós-solda é essencial para restaurar a resistência à corrosão de áreas soldadas. Isso pode incluir:
- Passivação: Removendo ferro livre e contaminantes da superfície.
- Recozimento: Redução de tensões residuais e melhorando a ductilidade.
6.3 Estratégia de proteção contra corrosão da solda
Para proteger as juntas soldadas da corrosão, Considere as seguintes estratégias:
- Use materiais de enchimento apropriados que correspondam ao metal base.
- Garanta a limpeza e a preparação adequadas das superfícies antes da soldagem.
- Aplicar revestimentos de proteção ou tratamentos após a liquidação.
7. Aplicações de en 1.4301 Aço inoxidável
7.1 Indústria de alimentos e bebidas
EM 1.4301 O aço inoxidável é amplamente utilizado em equipamentos de processamento de alimentos devido à sua excelente resistência à corrosão e propriedades higiênicas.
As aplicações incluem:
- Máquinas de processamento de alimentos
- Tanques de armazenamento
- Contêineres de transporte
7.2 Aparelhos domésticos de 304 Aço inoxidável
Este grau de aço inoxidável é comumente encontrado em eletrodomésticos, como:
- Geladeira
- Lava -louças
- Fornos
Sua durabilidade e resistência à mancha fazem dela a escolha ideal para aplicações de cozinha.
7.3 Construção e decoração
EM 1.4301 O aço inoxidável é usado em aplicações arquitetônicas, fornecendo apelo estético e durabilidade para a construção de fachadas e elementos de design de interiores, como:
- Grades
- Corrimãos
- Painéis decorativos
7.4 Indústria Automotiva
No indústria automotiva, EM 1.4301 O aço inoxidável é cada vez mais usado para componentes que requerem alta resistência e resistência à corrosão, como:
- Sistemas de escape
- Partes estruturais
- Componentes de aparar
7.5 Equipamentos Industriais
As indústrias químicas e petroquímicas dependem de EN 1.4301 Aço inoxidável para construir equipamentos que lida com substâncias corrosivas, incluindo:
- Reatores químicos
- Trocadores de calor
- Tanques de armazenamento
8. Padrões e certificações
8.1 A Padrões
- EM 10088-3:2015: Especifica as condições de entrega técnica para aços inoxidáveis, incluindo propriedades mecânicas e métodos de teste.
8.2 Padrões internacionais
- ASTM A240/A240M: Define os requisitos para placa de aço inoxidável de cromo e cromo-níquel, folha, e tira para vasos de pressão e aplicações gerais.
- ASME SA-240: Cobre placas de vaso de pressão, folha, e tira para uso em vasos de pressão e para aplicações gerais.
8.3 Certificações do setor
- Certificação FDA: Garante que os materiais sejam seguros para aplicações de contato com alimentos.
- ISO 9001: Especifica os requisitos para um sistema de gerenciamento da qualidade, Garantir a qualidade consistente do produto e a satisfação do cliente.
9. Comparação com outros graus de aço inoxidável
| Propriedade | EM 1.4301 (304) | EM 1.4307 (304L) | EM 1.4401 (316) | EM 1.4373 (202) |
|---|---|---|---|---|
| Teor de carbono (%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 | ≤ 0.08 | ≤ 0.15 |
| Manganês (%) | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | 7.5–10.5 |
| Níquel (%) | 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 |
| Molibdênio (%) | 0 | 0 | 2.0–2.5 | 0 |
| Azoto (%) | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | 0.25–0.5 |
| Resistência à tracção (MPa) | 500–700 | 500–700 | 515–750 | 600–880 |
| Força de rendimento (MPa) | ≥ 215 | ≥ 200 | ≥ 205 | 320–340 |
| Alongamento no intervalo (%) | ≥ 45 | ≥ 45 | ≥ 40 | 35–45 |
| Resistência à corrosão | Bom | Bom | Excelente | Moderado |
| Soldabilidade | Excelente | Excelente | Excelente | Bom |
| Aplicativos | Uso geral | Estruturas soldadas | Marinho, químico | Aplicações sensíveis ao custo |
Observação:
EM 1.4307 (304L) tem menor teor de carbono, reduzindo o risco de precipitação de carboneto durante a soldagem.
1.4401 aço inoxidável (316) Contém molibdênio, Melhorando a resistência à corrosão, especialmente em ambientes de cloreto.
EM 1.4373 (202) é um aço inoxidável austenítico desenvolvido para fornecer uma alternativa econômica às notas tradicionais como 304.
10. Perguntas frequentes
10.1 Pode 304 Aço inoxidável pode ser usado em ambientes marinhos?
Não, isso é baixo teor de molibdênio torna inadequado para condições ricas em cloreto. Use 316L ou 2205 Duplex em vez disso.
10.2 Qual é a temperatura máxima de serviço?
Até 800°C em ambientes oxidantes, Mas a exposição prolongada pode causar precipitação de carboneto.
Q2: Pode entrar 1.4301 aço inoxidável pode ser soldado?
Sim, EM 1.4301 pode ser soldado usando várias técnicas, incluindo soldagem TIG e MIG, sem risco significativo de corrosão intergranular.
Q3: Como é e 1.4301 Compare com IN 1.4401?
EM 1.4401 (316 aço inoxidável) oferece melhor resistência à corrosão, especialmente em ambientes de cloreto, mas geralmente é mais caro do que en 1.4301.
11. Conclusão
EM 1.4301 aço inoxidável é um versátil, solução econômica Para indústrias que exigem resistência moderada à corrosão, Formabilidade, e força.
Embora suas limitações em ambientes de cloreto exigam seleção cuidadosa de materiais, Seu domínio em aplicações de uso geral ressalta seu papel como o aço inoxidável "padrão".
Para resistência à corrosão crítica, ligas de grau superior como 316L ou 2205 Duplex são recomendados.
Sempre consulte folhas de dados técnicos e padrões do setor para aplicações específicas.