Сталь AISI 321

Сталь марки AISI 321 отличается высокими техническими и эксплуатационными характеристиками. Это обеспечивает ей возможность использования во многих отраслях производства. Высоколегированная хромоникелевая нержавейка имеет аустенитную структуру.

Классификация свойств нержавеющих сталей марки AISI

Свойства нержавеющих сталей AISI классифицируются по нескольким признакам:

• Физические параметры – к ним относятся вес, цвет, плавкость, расширяемость, магнитность, тепло и электропроводность.

• Химические свойства – это устойчивость сплавов к коррозии, растворимость, окисляемость.

• Вязкость металла, его пластичность, прочность, твердость и упругость относят к механическим характеристикам.

• Технологические качества нержавейки определяются ее жидкотекучестью, способностью к свариванию, ковке, обработке, прокаливанию.

Дополнительно среди нержавеющих сталей AISI есть разделение по:

• Коррозионной стойкости – не поддаются ржавлению в атмосферных условиях;

• Жаропрочности – способны длительно эксплуатироваться в условиях высоких температур;

• Жаростойкости – не окисляются при действии повышенных температур;

• Хладоустойчивости – способны сохранять вязкость и начальные характеристики под воздействием отрицательных температур;

• Кислотоупорности – не поддаются коррозии в кислых рабочих средах.

Сталь AISI 321 во многом схожа с маркой 304. Но в ее состав входит титан.

Характеристики марки стали AISI 321

К основным характеристикам нержавеющего сплава можно отнести:

• Повышенную устойчивость к коррозии, на что в значительной мере влияет хром. Это можно назвать главной ценностью нержавейки.

• Высокая жаростойкость и жаропрочность, возможно применение до температуры +600 ℃, можно нагревать до +800 ℃. При нагреве структура стали не подвергается изменениям в течение достаточно продолжительного времени. Сталь плавится при достижении температуры +1 400 ℃.

• Хорошая свариваемость материала обеспечивается низким содержанием углерода. Здесь можно применять разные методы сварки. Заготовки перед проведением сварочных работ не требуется предварительно прогревать.

• Обработка металла – термическая обработка проката затруднена, так как поверхность сплава имеет свойство окисляться. Но изделия из этой стали легко обрабатываются механически, благодаря хорошей пластичности. Изделия легко резать, фрезеровать, сверлить.

• Магнитные свойства у данной марки стали практически отсутствуют, так как она относится к аустенитной группе металлов и не содержит в структуре ферритов. Если выполнена термообработка металла, то он становится полностью немагнитным.

• Сплав относится к гигиеническим, активно применяется в пищевом, медицинском направлении.

• Изделия из марки AISI 321 прослужат 20-50 лет.

Данную марку нержавеющей стали можно применять для выпуска комбинированных конструкций. Она отлично сочетается с деревом, стеклом и другими материалами. Но у стали AISI есть относительный недостаток – ее нельзя эксплуатировать в окислительных средах.

Химический состав сплава AISI 321

В состав стали марки AISI 321 входят следующие химические элементы:

Такой химический состав придает 321-й стали AISI особые свойства:

• Малая массовая доля углерода в сплаве способствует хорошей свариваемости изделий из AISI 321, обеспечивает высокое качество сварных швов, пластичность стали.

• В качестве главной легирующей добавки здесь выступает хром. Его значительное содержание придает металлу отличную устойчивость к коррозии, износостойкость. Он также дает возможность сохранения начальной структуры стали под воздействием многих химических веществ, влаги.

• Присутствие следующего по количеству легирующего элемента – никеля, обеспечивает нержавеющему сплаву дополнительную пластичность и увеличивает прочностные показатели. Он также повышает устойчивость металла к межкристаллической коррозии.

• Введение в состав титана делает сталь универсальной. Но это приводит к дополнительным затратам на производство, усложнению технологического процесса, увеличению себестоимости продукции.

• Кремний способствует повышению текучести, но снижает степень пластичности стали. Это ухудшает холодную деформацию металла.

Данные добавки для сплава AISI 321 являются основными.

Химические свойства стали:

• Окалиностойкость – до +950 ℃;

• Растворимость – низкая;

• Окисляемость – повышенная;

• Коррозионная устойчивость – высокая.

Технические характеристики

К основным техническим характеристикам стали марки AISI 321 относятся следующие параметры:

Механические свойства AISI 321

Механические параметры стали AISI 321 при комнатной температуре:

Характеристики сплава AISI 321 при повышенных температурах

Основными характеристиками стали в условиях повышенных температур являются пределы по прочности и текучести:

Коррозионная стойкость

Как и большинство нержавеющих сталей, AISI 321 хорошо выдерживает влажные коррозионные воздействия. Ее использование особо рекомендовано в условиях, где возможен риск появления межкристаллической коррозии.

Для нее характерна ежегодная скорость коррозии около 0,01 мм при работе в пресной, соленой воде, паропроводах. При +70 ℃ сплав коррозирует на 0,6 мм в 5-ти процентном растворе серной кислоты. В кислой среде, но без доступа кислорода, металл полностью устойчив к коррозии.

Кристаллическая решетка сплава имеет гранецентрированный тип. В комбинации со значительной массовой долей легирующих элементов, пониженным содержанием углерода, это способствует затруднению процессов щелевой, точечной, межкристаллической коррозии.

Металл этой марки инертен к большинству химических элементов, пищевых продуктов. При комнатной температуре для него не страшны разбавленные щелочные растворы, органические кислоты и отдельные кислоты неорганического типа. Также сталь мало реагирует на большую часть органических сред, нейтральные, солевые, щелочные растворы, где отсутствуют галоидные соединения. В серосодержащих средах сплав проявляет неустойчивость.

При испытаниях стали AISI 321 в хлоридах под напряжением можно увидеть следующую картину ее стойкости к коррозии:

Технологические свойства и обработка

Технологические способности стали AISI 321, исходя из ее химического состава, физических, механических и химических параметров, можно представить следующим образом:

• Ковкость сплава невысокая;

• Низкая жидкотекучесть металла;

• Малая степень прокаливаемости;

• Высокий уровень обрабатываемости методом резки;

• Сварка не имеет ограничений, не требуется предварительный нагрев кромок деталей.

Отжиг

Отжиг нержавейки AISI 321 производится в диапазоне температур от +1 050 ℃ до +1 150 ℃. Чтобы сталь стала податливой, сразу после процедуры отжига осуществляется ее охлаждение на воздухе, в воде. Затем сталь должна пройти стадии травления и пассивирования.

Отпуск (снятие напряжения)

Отпуск сплава производится в интервале температур от +450 ℃ до +800 ℃ для того, чтобы исключить начало осаждения карбидных соединений. Такой способ позволяет избежать межкристаллической коррозии стали.

Интервал ковки

Сплав AISI 321 подвергают ковке в диапазоне температур от +1 150 ℃ до +1 250 ℃, а заканчивают при +950 ℃. Понижать температуру необходимо очень плавно. Это способствует более равномерному распределению углерода по структуре стали. Длительность нагревания рассчитывается, исходя из свойств металла. Но прогрев нержавеющей стали требует гораздо больше времени, чем углеродистой.

Сварка

Свариваемость у сплава довольно хорошая. Для выполнения сварочных работ со сталью AISI 321 необходимо использовать стабилизированные ниобием электроды серии 347. Их отличает минимальная ползучесть при температуре выше +400 ℃. Благодаря их применению шов после сваривания не требуется подвергать термообработке. Его достаточно очистить химически или механически от окалины и пассивировать.

Полировка и шлифовка поверхности

Шлифовать и полировать изделия из сплава довольно сложно. Присутствие в его составе титана не дает возможности получить чистую зеркальную поверхность.

Травление

Для травления поверхности металла применяют смесь плавиковой (фтористоводородной) и азотной кислоты (при комнатной температуре), серно-азотную кислотную смесь (при температуре +60 ℃) или пасту, предназначенную для очистки швов от окалины.

Пассивация

При пассивации изделий из AISI 321 используется 20-25-ти % раствор азотной кислоты (при температуре +20 ℃) или пастообразный состав, предназначенный для обработки зоны сварки. Работы проводятся в обычных условиях.

Формовка

Формование металла проводится оборудованием и инструментами, которые предназначены для работы с углеродистыми сталями. Но стоит учесть, что для аустенитного металла необходимо применять большие нагрузки (на 50-100 %) для создания модели. Чаще всего используются методы вытяжки, изгиба, волочения, формовки контура.

Стандарты ASTM

Изделия из стали AISI 321 стандартизируются следующими нормативами ASTM:

• A167 – спецификации на прокат листовой;

• A182 – спецификации на катаные, кованые фланцы, предназначенные для труб, кованые фитинги, детали и клапаны, которые эксплуатируются при высоких температурах;

• A213 – спецификации на бесшовные трубы, используемые для пароперегревателей, котлов, трубы теплообменников;

• A240 – спецификации на никель-хромовые нержавеющие стали (пластины, полосы, листы), применяемые для производства сосудов общего назначения, а также эксплуатирующихся под давлением;

• A269 – спецификации на сварные, бесшовные трубы из нержавеющей стали аустенитной группы, предназначенные для общего обслуживания;

• A271 – спецификации на перегонные бесшовные трубы;

• A403 – спецификации на кованые фитинги для трубопроводов;

• A409 – спецификации на сварные трубы;

• A480 – спецификации на полосы, листовой прокат, плиты кованые;

• A774 – спецификации на сварные фитинги для трубопроводов (приварные);

• A813 – спецификации на сварные трубы, имеющие одинарный или сварной шов.

Область применения

Благодаря высокой жаростойкости и жаропрочности изделия из AISI 321 широко применяют в условиях эксплуатации при высоких температурах (до +800 ℃). Из нее делают:

• Оборудование, использующееся в горячих цехах, на термических участках;

• Теплообменники, сварочные аппараты и детали к ним;

• Электронагревательные элементы;

• Сварное оборудование – реторты, трубы, муфели;

• Коллекторы для выхлопных систем, патрубки;

• Корпуса котлов, печную арматуру;

• Коллекторы для нефтехимических производств;

• Трубопроводы, газоотводы, компенсирующие соединения;

• Фитинги фонтанной арматуры, нефтепромысловых трубопроводов;

• Коллекторы сброса авиадвигателей;

• Отделочные элементы для фасадов, внутренних интерьеров;

• Зеркальный прокат для оформления эстетичного внешнего вида, лестниц, входных групп, лифтов.

Сталь используется для выпуска инструментов, деталей оборудования, металлоконструкций, которым предназначено работать в сложных температурных условиях, на открытом воздухе. Она активно востребована в медицине, на фармацевтических, пищевых предприятиях. Здесь ее применяют для изготовления хирургических инструментов, посуды, медицинских автоклавов и много другого. Сплав применяют в авиа, машиностроении, нефтегазовой, химической сфере, текстильной промышленности.

Аналоги стали AISI 321

Сплав идентичен разным зарубежным маркам стали:

Список товаров:

Список товаров:

Список товаров:

Список товаров: