Нержавеющая сталь 304 — чрезвычайно распространённая и широко используемая аустенитная нержавеющая сталь, также известная как «нержавеющая сталь 18-8» (содержащая примерно 18% хрома и 8% никеля).
📌 Основные характеристики:
① Отличная коррозионная стойкость: сталь обладает превосходной стойкостью к воздействию атмосферного воздуха, обычных кислот, щелочей, солей и других сред, что делает её лучшим выбором для пищевой, медицинской и химической промышленности.
② Хорошая жаропрочность: сталь сохраняет прочность и стойкость к окислению при высоких температурах и широко используется в котлах, грилях для барбекю и других изделиях.
③ Низкотемпературная прочность: сталь сохраняет превосходные механические свойства даже в условиях низких температур (например, в холодильном оборудовании).
④ Отличная обрабатываемость: легко поддаётся обработке давлением, такой как штамповка, гибка и вытяжка.
⑤ Немагнитность: в твердом растворе немагнитен или обладает слабыми магнитными свойствами. Примечание: после холодной обработки (например, резки и штамповки) часть микроструктуры может трансформироваться в мартенсит, проявляющий слабый магнетизм.
⑥ Привлекательная поверхность: полировка, матирование и другие виды обработки позволяют получить блестящую, привлекательную поверхность.
📊 Химический состав (типичный %)
C: ≤0,08%, Si: ≤1,0%, Mn ≤2,0%, P ≤0,045%, S ≤0,03%, 18,0 ≤Cr ≤20,0%, 8,0 ≤Ni ≤11,0
Хром (Cr) играет ключевую роль в формировании пассивной пленки и обеспечении коррозионной стойкости; никель (Ni) стабилизирует аустенитную структуру, обеспечивая превосходную прочность и обрабатываемость.
🏭 Основные области применения
Благодаря своим комплексным свойствам нержавеющая сталь 304 используется практически во всех сферах:
① Кухонная утварь и столовые приборы: кастрюли, миски, половники, тазы, ложки, палочки для еды, мойки и т. д.
② Пищевая промышленность: пивоваренная, молочная, пищевое оборудование и трубопроводы.
③ Медицинское оборудование: хирургические инструменты и медицинские принадлежности.
④ Строительные материалы: дверная и оконная фурнитура, поручни, перила, декоративные трубы и перегородки.
⑤ Химическая промышленность: резервуары, контейнеры и теплообменники.
⑥ Автомобильные аксессуары: выхлопные трубы (запчасти).
⑦ Потребительские товары: термосы, корпуса часов и т. д.
🔬 Связь со сварочной проволокой ER304
Как мы уже обсуждали, сварочная проволока ER304 специально разработана для сварки нержавеющей стали 304 и аналогичных марок базовых металлов. Они имеют схожий химический состав, что обеспечивает соответствие свойств металла шва свойствам основного металла, что обеспечивает прочные и коррозионностойкие сварные соединения.
⚠️ Важные замечания: Межкристаллитная коррозия
▶Проблема: При нагревании нержавеющей стали марки 304 в диапазоне температур от 450 до 850 °C (например, во время сварки или медленного охлаждения) карбиды выделяются по границам зерен, что приводит к обеднению хромом границ зерен и делает сталь подверженной межкристаллитной коррозии в агрессивных средах.
▶Решение:
① Выберите низкоуглеродистую сталь: используйте нержавеющую сталь марки 304L (содержание углерода ≤0,03%) для существенного снижения выделения карбидов хрома.
② Обработка на твердый раствор: После сварки нагрейте заготовку до 1040–1150 °C, а затем быстро охладите (закалка в воде) для растворения выделившихся карбидов.
③ Контролируйте процесс сварки: используйте метод сварки с низкой плотностью энергии и быстрым охлаждением, чтобы свести к минимуму время выдержки в чувствительных температурных зонах.
Зачем использовать 304 вместо 308?
Это очень распространённая и серьёзная проблема в сварочном производстве. Более точное описание «использования стали 304 вместо 308» звучит как «использование сварочной проволоки ER304 для сварки основного металла из нержавеющей стали 304, который должен быть сварен проволокой ER308».
Ниже приводится подробное объяснение причин такой замены и связанных с ней рисков:
① Доступность и стоимость:
▶ Сварочная проволока ER304, будучи универсальным материалом, более широко доступна и её легче найти в хозяйственных магазинах или у небольших поставщиков.
▶ В некоторых случаях ER304 может быть немного дешевле ER308.
② Заблуждение: «Сходный состав достаточен»:
▶ По химическому составу ER304 и ER308 очень похожи, поскольку обе относятся к маркам стали «18-8». Это может легко создать впечатление, что они похожи.
▶ Многие считают, что использование сварочной проволоки практически одинакового состава для сварки одного и того же основного металла вполне разумно.
③ «Вроде бы приемлемо» в некритических применениях:
▶ Для некоторых неконструкционных, некоррозионных и некритических декоративных сварных швов сварка ER304 с ER308 может не вызывать немедленных проблем. Это создаёт у некоторых ложную уверенность в том, что это жизнеспособная альтернатива.
⚠️ Почему это не рекомендуется профессионалам? (Риски использования ER304 вместо ER308)
Основная причина заключается в следующем: состав ER308 специально оптимизирован для сварки нержавеющей стали марки 304, в то время как ER304 просто «случайно» имеет тот же состав, что и основной материал.
Основное различие между ними заключается в незначительном, но существенном различии в химическом составе:
ER304: Cr ≈ 18,20%, Ni ≈ 9,58%
ER308: Cr ≈ 20,0%, Ni ≈ 10,0%
Видите разницу? ER308 содержит немного больше хрома и никеля, чем ER304. Это не случайно, а обусловлено важнейшей инженерной задачей: компенсацией выгорания сплава во время сварки.
Выгорание сплава: Под воздействием высокой температуры дуги некоторые легирующие элементы (особенно хром) в сварочной ванне окисляются и выгорают. Если не компенсировать это, фактический состав металла шва будет ниже, чем у основного металла.
▶Конструкционная логика стали ER308: Содержание хрома и никеля намеренно увеличено, чтобы после прожигания шва химический состав в центре шва стабилизировался в диапазоне «18-8», необходимом для нержавеющей стали марки 304, что обеспечивает её коррозионную стойкость и механические свойства.
▶Проблемы с ER304: При использовании стали ER304 для сварки содержание хрома и никеля в центре шва после прожигания шва может оказаться ниже нормы, что приведет к снижению эксплуатационных характеристик.
🚨 Конкретные риски и последствия
1. Снижение коррозионной стойкости: Это самый высокий риск. Ржавчина может первоначально появиться в зоне сварного шва, особенно в средах, чувствительных к межкристаллитной коррозии (например, в химической, пищевой и морской среде). Сварной шов может стать «ахиллесовой пятой» всей конструкции.
2. Недостаточные механические свойства: Прочность и ударная вязкость сварного шва могут не соответствовать проектным стандартам, что представляет угрозу безопасности в несущих или подверженных вибрации конструкциях.
3. Несоответствие стандартам и нормам: В производственном процессе, изготовлении сосудов высокого давления, трубопроводов и других областях сварочные материалы должны соответствовать определенным стандартам и нормам (например, AWS). Использование несовместимой сварочной проволоки приведет к отказу в приемке.
💎 Краткое содержание и рекомендации
Основной принцип: ER308 — это сварочный материал, специально разработанный для сварки нержавеющей стали марки 304, в то время как ER304 — это просто другой тип нержавеющей стали марки 304. Можно провести аналогию: это как использовать обычную ткань для заплатки на дорогой одежде. Хотя цвета могут казаться похожими, профессиональный портной использует специально подобранную проволоку и ткань, чтобы обеспечить прочность, стойкость цвета и общую эстетичность заплатки. Замена обычной ткани может быть незаметна в краткосрочной перспективе, но после нескольких стирок могут проявиться изменения цвета, усадка или растрескивание.
Вывод: Хотя замена ER308 на ER304 может быть приемлема в некоторых незначительных случаях, с технической и профессиональной точки зрения настоятельно рекомендуется всегда использовать сварочную проволоку ER308 при сварке нержавеющей стали 304 для обеспечения качества, долговечности и безопасности сварки.