Сталь AISI 321 относится к аустенитной группе нержавеек хромоникелевого типа. Металл не магнитится, не закаливается, сваривается без ограничений, обладает высокой обрабатываемостью. В 300 серии марка 321 относится к сталям с высокой себестоимостью производства.
В состав хромоникелевой стали AISI 321 входит титан, что делает ее устойчивой к питтинговой, щелевой, межкристаллитной коррозии. Отечественным аналогом нержавейки является 08Х18Н10Т либо 12Х18Н10Т. В Евростандарте она обозначается 1.4541. Конструкционный материал сохраняет атикоррозионные свойства в диапазоне температур -30°С … +800°С и в кислой среде при комнатной температуре.
Для всех материалов конструкционных металлической группы в РФ используется классификация их характеристик по основным четырем признакам:
· характеристики физические – вес и плавкость, цвет и расширяемость, намагничивание и электропроводность, теплопроводимость;
· химические свойства – растворимость, коррозионная стойкость и окисляемость;
· характеристики механические – пластичность, вязкость, прочность, упругость и твердость;
· технологические свойства – ковкость и прокаливаемость, свариваемость и обрабатываемость резанием, жидкотекучесть.
Дополнительно нержавеющие стали классифицируются внутри собственной категории сталей по признакам:
· коррозионно-стойкие – не ржавеют при атмосферных условиях;
· жаростойкие – не окисляются при высоких температурах, и не образуют окалину;
· жаропрочные – долго работают под нагрузкой при высоких температурах;
· кислотоупорные – не ржавеют в кислых средах;
· хладостойкие – сохраняют вязкость при отрицательных температурах.
В принципе 321 сталь – это 304 нержавейка с добавлением 0,5% титана. Что соответствует отечественным аналогам 08Х18Н10 и 08Х18Н10Т.
Хромоникелевая аустенитная нержавейка AISI 321 характеристики физического типа имеет следующие:
· удельная теплоемкость – 504 Дж/кг*°С;
· плавкость – нержавеющая сталь AISI 321 плавится при +1400°С … +1455°С;
· электрическое сопротивление – 1,5*10-6 Ом*м;
· вес – составляет AISI 321 плотность 7900 кг/м3;
· теплопроводность – коэффициент для нерж стали AISI 321 составляет 17 Вт/м*°С;
· расширяемость – нержавейка AISI 321 имеет коэффициент линейного расширения 16 – 18 1/°С;
· намагничивание – материал AISI 321 не содержит в своей структуре феррита, магнитными свойствами и не обладает;
· цвет – марка стали AISI 321 обладает стальным цветом;
· электропроводность – AISI 321 сталь имеет показатель 1 – 1,2%IACS;
В трехсотой аустенитной серии коррозионностойких сплавов нержавеющая сталь AISI 321 по аналогии с эталоном 304 может называться, как пищевой, так и медицинской нержавейкой. Так как из нее изготавливают, и посуду, и молочные муфты, и хирургический инструмент, медицинские автоклавы.
Поверхность металла не нужно хромировать или никелировать, так как оба этих металла уже имеются в структуре 321 сплава. Поэтому трубный прокат широко используется в строительстве, отделке фасадных экстерьеров и внутренних интерьеров.
Обладает по умолчанию марка стали AISI 321 следующими химическими характеристиками:
· окалиностойкость – до +950°С;
· окисляемость – высокая;
· растворимость – низкая;
· коррозионная стойкость – высокая.
Ниже представлен AISI 321 хим состав:
· 0,08 – 0,12% углерода;
· 17 – 19% хрома;
· 9 – 12% никеля;
· 1% кремния;
· 2% марганца;
· менее 0,03% серы;
· около 0,045% фосфора;
· 0,06% азота.
В русских аналогах стали 321 по обозначению ГОСТ – 08Х18Н10Т или 12Х12Н10Т состав незначительно отличается.
Ежегодная скорость коррозии для 321 нержавейки составляет 0,01 мм в пресной, морской воде, паропроводах, 0,6 мм в 5% растворе серной кислоты при +70°С. По умолчанию Аустенитная структура AISI 321 имеет кристаллическую решетку гранецентрированного типа. В сочетании с высоким процентом хрома, никеля и низким содержанием углерода это максимально затрудняет процесс точечной, щелевой и межкристаллитной коррозии.
На поверхности 321 нержавейки не может образовываться jкалина вплоть до температуры +950°С. Способна выдерживать сталь значительные нагрузки при высоких температурах. Даже при охлаждении до -200°С аустенитная структура сохраняется. Поэтому является нержавеющая сталь AISI 321 одновременно жаростойкой и жаропрочной, хладостойкой и коррозионностойкой.
Имеет аустенитная сталь AISI 321 химический состав с 0,08 – 0,12% углерода, 17 – 19% хрома и 9 – 12% никеля. Поэтому при комнатной температуре материал не подвержен коррозии в кислой среде без доступа кислорода. К фосфорной и серной кислоте хромоникелевые стали устойчивы до +70°С, далее необходимо добавление в состав меди или молибдена.
Механические для AISI 321 характеристики стали соответствуют следующим значениям:
· упругость – модуль упругости 193 ГПа;
· пластичность – относительное удлинение 40%;
· вязкость – предел текучести 205 МПа;
· прочность – усталостная 240 Н/мм2, сопротивление на разрыв 515 МПа;
· твердость – 170 единиц Бриннеля.
Короткий 30 см пруток нержавейки 321 толщиной 8 мм можно согнуть руками, поскольку таль достаточно мягкая. Стружка при обработке точением снимается легко, с низким энергопотреблением и трудозатратами. Резьба имеет ровный профиль, без рваного края и задиров. Однако резьбовые соединения AISI 321 чаще всего одноразовые – при высоком усилии затяжки профиль резьбы деформируется.
Налогами AISI 321 ГОСТ являются сразу два конструкционных материала – 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т. На сталь AISI 321 стандарт включает ее единственную модификацию 321H с расширенным интервалом содержания углерода.
Учитывая хим состав стали AISI 321 и ее механические, физические, химические характеристики, технологические свойства конструкционного материала выглядят следующим образом:
· ковкость – низкая;
· прокаливаемость – низкая;
· жидкотекучесть – низкая;
· обрабатываемость резанием – высокая;
· свариваемость – без ограничения и предварительного подогрева кромок.
Сваривается сталь AISI 321 специальными электродами серии 347, стабилизированными ниобием. Сварные швы зачищаются и пассивируются для предотвращения коррозии в околошовной зоне.
Отжигается материал AISI 321 в температурном диапазоне +1050°С … +1150°С с последующим остыванием на воздухе. Температура отпуска составляет +450°С … +800°С. Для пассивирования используется температура +20°С и раствор HNO3 концентрации 25%.
Указанный химический для AISI 321 состав с соотношением хрома и никеля, как 18/8, обеспечивает рациональное сочетание прочностных характеристик, себестоимости производства, антикоррозионных свойств и ресурса изделий.
Нержавеющая аустенитная хромоникелевая сталь AISI 321 по характеристикам подходит для применения в следующих отраслях промышленности:
· строительство, архитектурное оформление, благоустройство населенных пунктов и частных участков;
· выпуск сварочного оборудования;
· изготовление теплообменников и коллекторов;
· производство электронагревательных элементов, компенсаторов, газоотводных сооружений. Печной арматуры и котлового оборудования;
· автомобилестроение и авиационное производство;
· фармацевтика и медицина;
· текстильное производство;
· химическая и нефтехимическая отрасль.
С учетом нержавеющей стали AISI 321 характеристик из нее изготавливаются следующие изделия:
· оборудование для термических участков и горячих цехов;
· химическое оборудование;
· коллекторы нефтехимических производств;
· корпусные детали котлов и трубопроводной арматуры;
· фитинги для фонтанной арматуры и трубопроводов нефтепромыслового назначения;
· коллекторы сброса авиамоторов.
Для увеличения технологических и эксплуатационных свойств необходима для нержавейки AISI 321 термообработка методом наклепа ли отпуска. По стандартам США из этой марки стали выпускают продукцию следующих типов:
· ASTM A813 – производство нержавеющей трубы AISI 321 электросварной прямошовной;
· ASTM A774 – фитинги трубопроводные сварные приварные;
· ASTM A480 – полоса, листовой прокат, плита кованная;
· ASTM A409 – сварная труба;
· ASTM A403 – трубопроводные фитинги;
· ASTM A271 – перегонная бесшовная труба;
· ASTM A269 – труба электросварная и бесшовная;
· ASTM A240 – прокат плоский листовой, полосовой;
· ASTM A213 – бесшовная труба;
· ASTM A182 – фланцы катаные и кованые;
· ASTM A167 – прокат листовой.
Таким образом, нержавеющая сталь марки AISI 321 является старшим сплавом в трехсотой аустенитной группе. Хромоникелевая сталь с добавлением титана противостоит всем видам коррозии, в том числе, под высоким давлением и температуре, в кислых средах выхлопных систем.
Поможем с выбором проката, фитингов из нержавеющей стали 321 с учетом эксплуатационных условий.