Нержавеющая сталь AISI 321, 321H

14.09.2017

Нержавейка - марка AISI 321

Нержавеющая сталь марки AISI 321, 321H широко применяется во многих отраслях промышленности. Эта актуальность стали обусловлена ее отличными антикоррозийными свойствами, повышенной жаропрочностью и жаростойкостью.

Эксплуатация изделия из нержавеющей стали этих марок возможна при температурах +600 – 800 °С, при этом они даже через длительное время остаются в неизменном состоянии.

Единственным существенным недостатком нержавеющей стали AISI 321, 321H является то, что ее эксплуатация невозможна в окисляющих окружающих средах. И это несмотря на то, что сталь не подвергается межкристаллитной коррозии за счет добавления титана в сплав.

Аналог стали aisi 321.

Российский аналог нержавеющей стали 321 AISI (321H AISI) по ГОСТ – 12Х18Н10Т.

Область применения.

Нержавеющая сталь успешно используется в различных отраслях промышленности, в основном – при производстве различного сварного оборудования, например: сварные трубы , печная арматура, коллекторы выхлопных систем и патрубки, реторты, теплообменники и многое другое.

Химический состав (ASTM A240)

	ASTM A240		Типичные
C	0.08	max	0.06
Mn	2.0	max	01.фев
P	0.045	max	0.020
S	0.030	max	0.020
Si	1.0	max	0.5
Cr	17.0 - 19.0		17.май
Ni	9.0 - 12.0		09.апр
Ti	5X%C min	0.5 max	0.48

Типичные свойства в отожженном состоянии:

Все значения, указанные в данных таблицах, не являются минимальными значениями, это лишь один из примеров производства изделий из нержавеющей стали AISI 321, 321H.

Механические свойства при комнатной температуре.

		Rp m	Предел упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2	Rp0,2	Относительное удлинение до разрыва %	A80	Твердость по Бринеллю - НВ	Усталостная прочность, N/mm2
Типичный	580		280		60		163	260
Минимум	515		205		40		-	-

Свойства при высоких температурах:

Предел прочности при повышенных температурах.

Температура, °C	Предел прочности (при растяжении), N/mm2	Rp m
600	390
650	329
700	280
750	230
800	190
850	140

Минимальные величины предела упругости при высокой температуре (деформация в 1% за установленное время при заданной температуре).

Предел упругости (текучести) до разрыва.

Время	10 000 ч	100 000 ч
Температура, °C	Rp1,0 1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2
550	180	120
600	100	80
650	70	50
700	40	25
800	10	5

прерывистое воздействие +810 °C;
непрерывное воздействие +900 °C.

Тепловая обработка нержавеющей стали AISI 321

Отжиг

Отжиг нержавеющей стали должен осуществляться при температуре от +1050 до +1150 °C. Для достижения податливости стали после отжига необходимо максимально быстро осуществлять ее охлаждение.

Отпуск (снятие напряжения).

Отожжение нержавеющей стали должно производиться при температуре от +450 до +800 °С, при этом необходимо избегать появления межгранулированной коррозии.

Интервал ковки AISI 321

Ковка нержавеющей стали должна начинаться при температуре от +1150 до +1250 °C и заканчиваться температурой +950 °C. Снижение температуры должно быть очень плавным, так как это позволит обеспечить равномерное распределение углерода.

Помните, что время прогрева нержавеющей стали значительно больше, чем углеродистой.

Сварка стали AISI 321

Нержавеющая сталь марки AISI 321, 321H отличается довольно неплохой свариваемостью, которая, правда, несколько хуже, чем у стали AISI 304, так как для повышения ее прочности при плавлении используется титан.

При выполнении сварочных работ с этой нержавеющей сталью рекомендуется использовать специализированые сварочные материалы , электроды 347 серии.

AISI 321 – нержавеющая хромоникелевая немагнитная сталь с добавлением титана, для которой характерна высокая устойчивость к коррозии, жаростойкость и жаропрочность. Максимальная рекомендуемая температура длительного использования равна 850°С. Сталь не подвержена межкристаллитной коррозии при сварке в мягко-коррозийных средах.

Марку стали AISI 321 применяют:

• Производство оборудования для нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Из нее производится разнообразное оборудование, для которого важным критерием является устойчивость к высоким температурам.
• Производство сварной продукции: трубы, муфели, реторты, коллекторы и патрубки выхлопных систем, теплообменники, детали печной арматуры, электроды искровых зажигательных свечей.
• Пищевая, текстильная, фармацевтическая и бумажная промышленность.

Сталь AISI 321 является постоянной складской позицией компании «Глобус-Сталь». Широкий диапазон толщин позволяет выполнять любые заказы в полном объеме максимально оперативно, включая поставки материалов нестандартных размеров. На всю продукцию предоставляются заводские сертификаты и сертификаты соответствия.

Химический состав нержавеющей стали марки AISI 321

Массовая доля, %

		Mn (max)						Si (max)
AISI 321

Плотность: 7900-8200 Кг/м 3
Термообработка: Закалка 1020 - 1100?C, Охлаждение воздух,
Твердость материала: HB 10 -1 = 179 МПа
Свариваемость материала: без ограничений.

Механические свойства стали AISI 321 при Т=20?С

• СП РК 3.06-15-2005 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ДОСТУПНОСТИ ДЛЯ МАЛОМОБИЛЬНЫХ ГРУПП НАСЕЛЕНИЯ.
• ПБ 03-517-02 Общие правила промышленной безопасности дляорганизаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасностиопасных производственных объектов

Характеристики марки стали 321 / SS 321

Стандарт	ASTM A182 - Стандартные спецификации на кованые или катаные фланцы для труб, кованые фитинги, клапаны и детали из легированной и нержавеющей стали, предназначенные для эксплуатации при высоких температурах ASTM A213 - Стандартные спецификации для бесшовных труб для котлов, пароперегревателей и труб теплообменников из ферритных и аустенитных сталей ASTM A240 - Стандартные спецификации на хром- и никель-хромовые, хром- и марганец-никелевые нержавеющие стали для пластин, листов, полос, служащих для изготовления сосудов, работающих под давлением, а также для общего применения ASTM A269 - Стандартные спецификации для бесшовных и сварных труб из аустенитной нержавеющей стали для общего обслуживания ASTM A403 - Стандартные спецификации для кованых фитингов из аустенитной нержавеющей стали, предназначенных для трубопроводов ASTM A813 - Стандартные спецификации для сварных труб с одинарным или двойным швом из аустенитной нержавеющей стали
Классификация	Нержавеющая сталь
Применение	Листовой прокат, трубы, профили
Другие наименования	США (ASTM A167)	Листовой прокат
	США (ASTM A182)	Кованые и катанные фланцы
	США (ASTM A213)	Бесшовные трубы
	США (ASTM A240)	Плоский прокат
	США (ASTM A269)	Бесшовные и сварные трубы
	США (ASTM A271)	Бесшовные трубы перегонные
	США (ASTM A403)	Трубные фитинги	A403 CR321, A403 WP321
	США (ASTM A409)	Сварные трубы	A409 Grade TP321
	США (ASTM A480)	Катанные плиты, листы, полосы
	США (ASTM A774)	Сварные фитинги	A774 S32100, A774 Grade 321, TP321
	США (ASTM A813)	Сварные трубы	A813 S32100, A813 TP321, A831 Grade TP321

Сталь AISI 321 – хромникелевая высоколегированная сталь, имеющая аустенитную структуру, повышенную жаропрочность и жаростойкость. Использование стали 321 допустимо при температурах 600-800°С, при этом изделия из стали 321 на протяжении длительного времени остаются в первоначальном состоянии.

Не имеет явных магнитных свойств, неустойчива к окислению и не подвергается закалке.

Цена стали 321 высокая из-за добавления в состав титана, но затраты на применение аиси 321 быстро окупаются.

Химический состав в % стали 321

C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Ti	Fe
								Остальное

Титан в химическом составе делает сталь 321 устойчивой к межкристаллической коррозии.

Механические свойства материала 321

Физические свойства

Плотность стали (вес) 321 - 7,79 г/см 3 .

Характеристики при повышенных температурах

а деформация в 1% за 10 000 часов.

б деформация в 1% за 100 000 часов.

Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 321

Германия
Европейские (EN)
Япония (JIS)
Россия (ГОСТ)

Сфера применения

Нержавеющая сталь aisi 321 – наиболее используемая марка стали. Благодаря высокому содержанию углерода в составе, сталь aisi 321 рекомендовано использовать в отраслях, требующих повышенной устойчивости к воздействию повышенных температур (до 800 о С). Сталь используют:

· в нефтехимической, химической и текстильной промышленности;

· в медицине и фармацевтике;

· в производстве сварного оборудования (трубы, реторты, муфели);

· в автомобильном и авиационном строительстве;

· в изготовлении корпусов котлов, печной арматуры, газоотводных устройств, коллекторов сброса, компенсационных соединений, электронагревательных элементов;

· в производстве теплообменников и сварочного оборудования;

· в организации конструкций, работающих на открытом воздухе или в условиях нагрева.

Сварка

Нержавеющая сталь aisi 321 / SS 321 сваривается электродами 347-й серии (Nb-стабилизированные), которые обладают хорошим сопротивлением ползучести в средах температурой выше 400°C. После сварки термическая обработка не нужна, а шов стоит очистить от окалины и пассировать.

Обработка

Отжиг: при температуре 1050°C-1150°C; охлаждение - на воздухе.

Отпуск: при температуре 450-800°C.

Пассивация: 20-25 % раствор HNO 3 при 20°C.

Очистка поверхности: раствор азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты в пропорциях: 10 % HNO 3 + 2% HF при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотный кислотный раствор в пропорциях:10 % H 2 SO 4 + 0.5 % HNO 3 ) при 60°C.

Горячая обработка: начальная температура - 1150 - 1250°C; конечная – 950°C.

Помните: для однородного подогрева нержавеющие стали требует времени в 12 раз больше, чем углеродистые.

Аналоги и наименования стали : AFNOR Z 6 CNT 18,10; DIN 1,4641; UNI ICL 472 T, UNI KG, UNI KT, UNI кВт, UNI X 6 CrNiTi 18 11; JIS SUS 321; SS 2337; BS 321 S 12, BS 321 S 18, BS 321 S 22, BS 321 S 27, BS 321 S 40, BS 321 S 49, BS 321 S 50, BS 321 S 59, BS 321 S 87, BS CDS -20, BS EN. 58 В, BS EN. 58 C; AMS 5510, AMS 5557, AMS 5559, AMS 5570, AMS 5576, AMS 5645, AMS 5689, ASME SA182, ASME SA193, ASME SA194, ASME SA213, ASME SA240, ASME SA249, ASME SA312, ASME SA320, ASME SA358 , ASME SA376, ASME SA403, ASME SA409, ASME SA430, ASME SA479, ASTM A167, ASTM A182, ASTM A193, ASTM A194, ASTM A213, ASTM A240, ASTM A249, ASTM A269, ASTM A271, ASTM A276, ASTM A312, ASTM A314, ASTM A320, ASTM A358, ASTM A376, ASTM A403, ASTM A409, ASTM A430, ASTM A473, ASTM A479, ASTM A493, ASTM A511, ASTM A580, FED QQ-S-763, FED QQ-S-766, FED QQ-W-423, MIL SPEC MIL-S-862, SAE 30321, SAE J405 (30321), UNS S32100

Устойчивость к коррозии нержавеющей стали AISI 321

Жаропрочность нержавеющей стали AISI 321

Физические свойства нержавеющей стали AISI 321

Тепловые свойства нержавеющей стали AISI 321

Электрические свойства стали AISI 321

Сталь AISI 321 обладает высокой прочностью, эксплуатационной долговечностью, коррозионной и жаростойкостью. Она легко сваривается, но уступает по этому параметру марке AISI 304. Благодаря наличию титана материал не подвергается межкристаллитной коррозии даже при сварке в неблагоприятных условиях. Однако ее не рекомендуется применять в серосодержащих и сильно окисляющих средах. Сталь прекрасно себя чувствует в условиях предельно высоких и предельно низких температур, в сложных коррозийных и агрессивных средах, в условиях повышенной влажности и термических нагрузок. Материал отличается большой прочностью, высокой жароустойчивостью (до + 800С), оптимальной пластичностью, прекрасно переносит сверхнизкие температуры и имеет невысокую стоимость. Кроме того, сталь AISI 321 не закаливается, и не имеет магнитных свойств.

УНИКАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ AISI 321

Лист нержавеющей стали AISI 321 производится методом холодной и горячей прокатки (в зависимости от области применения). Толщина стального горячекатаного листа составляет 4 - 60 мм, холоднокатаного лита - 0,5 - 6 мм. Нержавеющая сталь легка и удобна в обработке, формируется и сваривается разными способами. При заводском закаливании с добавлением азота, сталь AISI 321 приобретает повышенную механическую прочность.

КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ AISI 321

Таким образом, основными техническими преимуществами прокатного листа нержавеющей стали AISI 321 можно считать:

Высокую прочность;

Прекрасную свариваемость;

Глубокую ротацию и вытяжку;

Удобство механической обработки;

Возможность увеличить характеристики прочности при добавлении азота;

Жаростойкость

ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ЛИСТОВ AISI 321

Прокатные нержавеющие листы стали AISI 321 используют в строительной, пищевой и нефтехимической промышленности при изготовлении баков, емкостей и резервуаров для хранения и транспортировки различных веществ и жидкостей, а также в качестве материала для изготовления сборных и сварных конструкций широкого назначения. Стальной лист AISI 321 широко используется в машиностроении, химической, топливной и целлюлозно-бумажной промышленности, а также в криогенном производстве при низких температурах (до -269С). Из него изготавливаются электроды свечей зажигания, трубы, и патрубки, муфели и теплообменники, коллекторы.

Процесс легирования предусматривает внесение различных химических веществ в состав металла. Сталь AISI 321 относится к группе высоколегированных металлов с большой концентрацией хрома и никеля. Аустенитная структура определяет основные свойства стали.

Основные характеристики

Рассматривая сплав AISI 321, технические характеристики которого определяют распространение в самых различных отраслях промышленности, следует учитывать нижеприведенные качества:

1. Жаропрочность и жаростойкость. Эти особенности стали позволяют использовать ее при изготовлении ответственных изделий. Трение, эксплуатация в сложных условиях приводит к нагреванию структуры, за счет чего снижаются основные эксплуатационные характеристики. Жаропрочность и жаростойкость определяют то, что структура более устойчива к нагреву. Получаемые изделия могут эксплуатироваться при температуре от 600 до 800 градусов Цельсия. При этом изделие может выдерживать длительное воздействие высокой температуры, сохраняя свои качества.
2. Включение в состав титана позволило существенно увеличить устойчивость к межкристаллической коррозии. AISI 321, аналог которого обладает схожими эксплуатационными качествами, за счет добавления титана становится более дорогим материалом.

Несмотря на высокую коррозионную стоимость, что связано с включением в состав большого количества хрома и никеля, AISI 321 не рекомендуется применять в высоко окисляющихся средах.

Химический состав

Нержавеющая сталь AISI 321 обладает особым химическим составом, который и определяет основные эксплуатационные характеристики. Основные элементы:

1. Основных химическим элементом принято считать углерод. В рассматриваемом случае его концентрация 0,08%. Небольшое количество этого элемента в составе обеспечивает хорошую свариваемость AISI 321 и пластичность структуры.
2. За коррозионную стойкость отвечает хром. Для повышения защиты структуры от воздействия высокой влаги и некоторых других веществ концентрация выдерживается в пределе от 17 до 19%.
3. Никель также включается в сплав в большой концентрации, около 12%. За счет этого получаемые изделия становятся пластичными и более прочными.
4. Марганец включается в структуру AISi, концентрация составляет не более 2%. Он есть у большинства нержавеек.
5. Как ранее было отмечено, при изготовлении сплава добавляется и титан, который существенно расширяет область его применения. Однако, процесс внесения этого элемента характеризуется высокой сложностью, что приводит к повышению стоимости металла.

Химический состав стали AISI 321 определяют то, что материал не обладает магнитными свойствами, однако поверхность не характеризуется устойчивостью к окислению. Особенности состава усложняют процесс закалки.

Механические свойства материала 321

Нержавеющая сталь AISI 321 характеризуется довольно большим количеством свойств:

1. Предел текучести выдерживают в пределе 205 МПа.
2. Минимальный показатель предела прочности не менее 515 МПа.
3. Твердость материала довольно высокая, показатель выдерживается на уровне 163 НВ по Бриннелю.
4. При выборе материала учитывается то, какое относительное удлинение. Рассматриваемый сплав имеет показатель 40%.
5. Усталостная прочность около 260 N/мм 2 .

Довольно высокие механические свойства определяют широкое распространение сплава. Как ранее было отмечено, термическая обработка проводится крайне редко. Это связано с тем, что приходится нагревать заготовку до температуры более 1000 градусов Цельсия. Для этого требуется специальное оборудование, к примеру, современная печь ТВЧ. В некоторых случаях термическая обработка возможна, но процесс достаточно дорогостоящий.

Физические свойства

Рассматриваемая нержавейка АИСИ 321 применяется при изготовлении деталей, которые подвержены механическому воздействию и некоторых химических веществ. К основным физическим свойствам можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Показатель плотности составляет 7,79 г/см 3 . Подобная плотность характерна для многих сталей.
2. Высокая степень свариваемости позволяет использовать AISI 321 при изготовлении различных сварных конструкций. Как ранее было отмечено, именно низкая концентрация углерода определяет хорошую свариваемость. Проводить сварочные работы можно при применении различного оборудования, подогревать заготовку не нужно.
3. Хорошая степень обрабатываемости резанием. Именно поэтому поставляемые заготовки могут подвергаться различной механической обработке: точение, фрезерование, сверление и шлифование.

Включение в состав титана определяет существенное повышение стоимости материала. Поэтому рекомендуется использовать его при изготовлении ответственных деталей и механизмов, которые эксплуатируются в сложных условиях.

Сферы использования

Сталь AISI 321, применение которой прежде всего связано с жаропрочностью и коррозионной стойкостью, считается одной из самых распространенных. Особенности химического состава определяют то, что сплав рекомендуется использовать в отраслях, где оказывается высокая температура на поверхность. Примером использования нержавейки назовем:

1. Изготовление различных изделий для химической, нефтехимической и текстильной промышленностей.
2. В медицине и фармацевтике материал также получил широкое применение.
3. Нержавейка используется при производстве сварного оборудования: трубы, муфели, реторы и другие.
4. В машиностроении и авиационном строительстве материал цениться по причине коррозионной стойкости и жаропрочности.
5. Хорошая жаропрочность определяет применение сплава при создании котлов, газовых устройств, коллекторов сброса и другой аппаратуры. Подобные изделия должны выдерживать длительное воздействие жара.
6. При создании теплообменников и различного сварочного оборудования. Теплообменники должны быстро передавать тепло в окружающую среду.
7. При создании конструкций, которые применяются на открытом воздухе или при условии сильного нагрева. Обычные металлы не могут прослужить долго в случае эксплуатации над открытом небом, так как выпадающие осадки приводят к появлению коррозии. Со временем она портит декоративные качества изделия и снижает прочность структуры.

Для повышения основных эксплуатационных качеств может проводиться различная термическая обработка. Примером назовем отжиг, который проводится при температуре около 1000 градусов Цельсия. Отпуск проводится при температуре 800 градусов Цельсия, выполняется горячая обработка, для чего материал нагревается до 1300 градусов Цельсия.

Большое распространение получили сварные трубы из листов нержавейки. Применение современных технологий позволяет повысить жесткость и прочность получаемых изделий. На производственные линии поставляется в виде листовой стали или проката, а также прутка.

Основным отличием нержавейки от других марок стали является высокое содержание хрома (минимум 10,5%). Данный компонент делает сталь износостойкой и надежно защищает ее от воздействия коррозии. Благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам, нержавейка нашла свое применение во многих сферах деятельности. Особенно стоит отметить следующие достоинства нержавеющей стали:

Долговечность изделий, изготовленных из нержавейки (20-50 лет);

Неприхотливость и возможность эксплуатации практически в любых условиях;

Возможность изготовления изделий разнообразных форм и назначений;

Гигиеничность;

Возможность обработки поверхности, переработки и проведения сварочных работ;

Отличная сочетаемость с другими материалами (кирпич, бетон, камень, стекло, дерево и т.д.)

Виды нержавейки и их основные характеристики

В промышленности нержавеющая сталь встречается в нескольких видах: аустенитная, ферритная, ферро-аустенитная и мартенситная. Наиболее распространенной является аустенитная нержавейка. Благодаря своему составу, в котором содержится до 7% никеля, данный тип нержавейки обладает пластичностью, хорошо подвергается сварке, не магнитится и может переносить широкий диапазон температурных режимов. Среди аустенитных нержавеющих сталей особого внимания заслуживает нержавейка AISI 321 от компании "МетПромStar", которая обладает высокой жаропрочностью и не подвергается закалке.

Отличные эксплуатационные качества нержавеющей стали позволили ей стать просто не заменимой в строительстве, медицине, химической, пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности, а также в сельском хозяйстве и машиностроении. Нержавейка может использоваться для изготовления металлопроката различного типа: полосы, уголки, шестигранники, двутавровые балки, квадрат, круг и др., которые широко применяются для возведения металлоконструкций различного типа и назначения. Также, нержавейка AISI321 довольно часто используется для изготовления резервуаров различного назначения. При работе с изделиями из данной марки стали допускается температурный режим 400-800 гр.С. Стоит знать, что данную марку нержавейки нельзя применять в интенсивно окисляющейся окружающей среде.

Ферритная нержавеющая сталь имеет много общего с малоуглеродистыми сталями, но в то же время обладает лучшей коррозионной устойчивостью. Ферро-аустенитная нержавейка имеет структуру, содержащую одновременно аустенитную и ферритную кристаллические решетки. Данная особенность делает сталь очень прочной и гибкой, что позволяет ее использовать в нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслях, а также в судоремонте и судостроении. Мартенситная сталь отличается высоким содержанием хрома (11-13%), который придает ей прочность, жесткость, а также высокую стойкость к коррозионному воздействию.

Особенности применения нержавеющей стали

Сфера применения нержавейки AISI 321 очень разнообразна. Одним из ярких примеров является применение нержавейки для изготовления резервуаров различного назначения. Резервуары из нержавейки просто не заменимы в пищевой, медицинской, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, а также в других сферах деятельности, где предъявляются высокие гигиенические требования к хранению, обработке, транспортировке и производству различной продукции.

В зависимости от вида металлопроката нержавейка AISI 321 активно применяется в машино- и автомобилестроении, строительстве, медицине, здравоохранении, электроэнергетике, нефтедобыче, химической, пищевой промышленности, в интерьере, дизайне, искусстве и во многих других областях деятельности. К примеру, шестигранники из нержавейки AISI 321 нужны для изготовления крепежных деталей повышенной прочности, которые используются в техническом оборудовании и машиностроении. Уголки, балки, шестигранники нашли самое широкое применение в строительстве и сельском хозяйстве. Трубы из нержавейки незаменимы в изготовлении разнообразного оборудования для производственных предприятий.

Нержавейка AISI 321 все чаще применяется при декоративной отделке интерьеров, фасадов зданий и для возведения сложных металлоконструкций. Современные дизайнеры активно применяют ее для отделки и декорирования ресторанов, дискотечных залов, офисов и других общественных мест. При выборе изделий из нержавейки, стоит помнить, что правильный подбор марок нержавеющей стали к конкретным условиям эксплуатации обеспечат долгий срок службы и надежность изделий.