Руководство по нержавеющей стали 304: Свойства, преимущества и применение в промышленности

Нержавеющая сталь 304 - это сталь общего назначения. аустенитное пятноменьше стали. Она состоит из более чем 18% хрома (Cr) и более чем 8% никеля (Ni), с небольшим количеством углерода, марганца и других элементов. Этот материал широко известен как один из самых распространенных видов нержавеющей стали, составляя более 30% всей нержавеющей стали, потребляемой в мире ежегодно.

Почему он наиболее распространен?

• Экономичность: по сравнению с молибденсодержащими нержавеющая сталь 316, 304 дешевле в производстве
• Широкий спектр применения: от оборудования для пищевой промышленности до архитектурного декора
• Хорошая технологичность: подходит для штамповки, сварки, гибки и т.д.

Обзор отраслей промышленности

• Пищевая промышленность и производство напитков: оборудование, подверженное воздействию кислотных жидкостей, высокотемпературных паров и т.д.
• Медицинское оборудование: хирургические инструменты, стерилизованная посуда и т.д.
• Промышленное оборудование: петли для электрических шкафовКорпуса машин и т.д.
• Отделка здания: поручни, кронштейны для навесных фасадов и т.д.

Химический состав нержавеющей стали 304

Соотношение основных элементов (массовые проценты)

Элемент	Диапазон содержания (массовые проценты)	Роль
Хром (Cr)	18.0% – 20.0%	Образование защитного слоя оксида хрома, обеспечивающего коррозионную стойкость
Никель (Ni)	8.0% – 10.5%	Стабилизирует структуру аустенита, повышает пластичность, высокотемпературные характеристики и коррозионную стойкость
Углерод (C)	≤ 0,08%	Низкое содержание углерода снижает количество выпадающих карбидов и улучшает свариваемость (304L: ≤ 0,03%; 304H: ≥ 0,04%)
Марганец (Mn)	≤ 2.0%	Повышение прочности и упрочняющей способности
Кремний (Si)	≤ 1.0%	Повышенная стойкость к окислению и прочность при высоких температурах
Фосфор (P)	≤ 0,045%	Примесные элементы, которые необходимо строго контролировать для сохранения прочности материалов
Сера (S)	≤ 0,030%	Примесные элементы, избыток которых снижает коррозионную стойкость и эффективность обработки
Железо (Fe)	баланс	в качестве основного металла, составляют основное тело сплава
Азот (N)	≤ 0,10% (след)	могут присутствовать в небольших количествах, но не являются основными добавляемыми элементами
Молибден (Mo)	Обычно не присутствует	Молибденсодержащая версия - нержавеющая сталь 316 (повышенная коррозионная стойкость)

Характеристики безмолибденовых

• Более слабая устойчивость к хлоридной коррозии по сравнению с нержавеющей сталью 316
• Снижение стоимости примерно на 20-30%
• Лучше подходит для неморской среды

Влияние состава на свойства

• Высокое содержание хрома: создает на поверхности плотный слой оксида хрома, предотвращающий дальнейшую коррозию.
• Никель: обеспечивает прочность материала при низких температурах (выдерживает -196°C)
• Низкоуглеродный дизайн: снижает риск возникновения межкристаллитной коррозии после сварки

Механические свойства нержавеющей стали 304

Показатели эффективности

Индикатор	Типичные значения (отожженное состояние)	Примечания
Прочность на разрыв	515 - 620 МПа	Высокая прочность, сбалансированная с хорошей пластичностью, подходит для изготовления конструкционных элементов.
Предел текучести	205 - 310 МПа	Предел текучести при остаточной деформации 0,2%, который может быть значительно увеличен после холодной обработки (например, ≥1000 МПа после холодной прокатки).
Удлинение	≥ 40% (50 мм)	Высокая пластичность, подходит для глубокой вытяжки, гибки и других видов обработки.
Твердость	Бринелль (HB): ~201	Низкая твердость в отожженном состоянии, твердость увеличивается после холодной обработки (например, HRB 90 в отожженном состоянии, HRB 200+ после холодной прокатки).
Ударная вязкость (Impact)	при комнатной температуре ≥ 100 Дж (ударное испытание по Шарпи)	Аустенитная структура обеспечивает хорошую вязкость, низкотемпературные характеристики лучше, чем у ферритной нержавеющей стали (но ниже, чем у дуплексной стали).
Модуль упругости (Modulus)	193 - 200 ГПа	Аналогично другим аустенитным нержавеющим сталям.

Механические преимущества

• Высокая пластичность: подходит для процессов формования с глубокой вытяжкой (например, для изготовления кастрюль и сковородок)
• Усталостная прочность: может выдержать более 10⁶ циклические нагрузки (подходит для петли с частым открыванием и закрыванием)
• Низкотемпературная вязкость: Отсутствие хрупкого растрескивания даже при температуре жидкого азота

Физические свойства

Свойства	Числовое значение	Эффект применения
Плотность	8,0 г/см³	около 10% легче, чем углеродистая сталь, подходит для конструкционных элементов, требующих снижения веса.
Коэффициент теплового расширения	17,2 мкм/м-°C (20-100°C)	Требуется расширительный зазор.
Теплопроводность	16,2 Вт/м-К	Во избежание деформации при сварке необходимо контролировать подачу тепла.
Сопротивление	0,73 мкΩ-м	Может использоваться для слаботочных токопроводящих деталей.

Преимущества сердечника из нержавеющей стали 304

Отличная коррозионная стойкость

Согласно данным справочника Outokumpu Stainless Steel Corrosion Handbook:

• Годовая скорость коррозии <0,01 мм при pH 4-9
• Устойчив к 85% концентрации азотной кислоты (при комнатной температуре)
• Отсутствие видимой ржавчины в течение 10 лет в промышленной атмосфере при влажности 60%

Отличная технологичность

• Штамповка и формовка: до 2,2 LDR (коэффициент предельной глубины)
• Совместимость со сваркой: TIG-сварка без присадочного материала для высокопрочных швов
• Отделка поверхности: Электролитическая полировка до зеркального блеска с Ra ≤ 0,1 мкм.

Гигиена и эстетика

• Отделка поверхности: Скорость прилипания бактерий на 90% ниже, чем на шероховатой поверхности.
• Удобная чистка: можно чистить сильными кислотами и щелочами (например, дезинфицирующим средством на основе гипохлорита натрия)

Резюме

Благодаря сбалансированной коррозионной стойкости, простоте обработки и контролируемой стоимости нержавеющая сталь марки 304 доминирует в секторе промышленного оборудования. По мере повышения требований к долговечности материалов и защите окружающей среды, нержавеющая сталь 304 будет продолжать играть ключевую роль в таких областях, как железнодорожный транспорт, новое энергетическое оборудование и интеллектуальная медицина.

Вопросы и ответы

Вопрос: Можно ли использовать нержавеющую сталь 304 в морской среде?

A: Не рекомендуется длительное воздействие морской воды. В условиях умеренного солевого тумана необходимо использовать покрытие.

Вопрос: В чем разница между 304 и 201 нержавеющей сталью?

A: 201 с марганцем, чтобы заменить часть никеля, коррозионная стойкость хуже, стоимость около 40% ниже.

Q：Как судить о настоящей нержавеющей стали 304?

О: Профессиональный метод заключается в проверке содержания никеля с помощью спектрометра. Простой тест: капните раствор медного купороса на поверхность, покраснеет - это подделка 304.

Q：Ржавеет ли нержавеющая сталь 304?

О: Питтинговая коррозия может возникнуть в присутствии хлорид-ионов или механических повреждений, не подвергшихся своевременной обработке.