Предел прочности на растяжение нержавеющей стали
По всему миру для производства нержавеющего крепежа и такелажных элементов массово используют аустенитные стали А2 и А4. Их высокая коррозионная стойкость обусловлена хромом и никелем. Что делает их наиболее подходящими для метизов, эксплуатация которых предусматривает агрессивные условия эксплуатации и перепады температур. Кроме того, сплавы А4 содержат молибденом (Mo до 3%), что предотвращает коррозионные процессы в морском климате и даже в средах, насыщенных кислотными и щелочными соединениям.
Легирующие элементы нержавеющих сталей А2 и А4 не только увеличивают долговечность крепежа, но и значительно влияют на физико-механические свойства крепёжных изделий из них. Класс прочности на них обозначается не так, как это принято для метизов из углеродистых сталей. Механические свойства и маркировка нержавеющих резьбовых элементов, таких как: шпильки, болты и винты, регламентированы международным стандартом ISO 3506-1:2009 и национальным стандартом ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009, действующим на территории РФ:
В п.3.1. ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009 указано:
«.Обозначение материала состоит из двух частей, разделенных дефисом. Первая часть обозначает марку стали, вторая часть — класс прочности <..>
Примеры обозначения:
1 — аустенитной нержавеющей стали, холоднодеформированной, с пределом прочности на разрыв не менее 700 Н/мм2 (700 МПа) — A2-70.»
В п.3.2. того же стандарта приводятся примеры обозначения:
 | где: 1. Знак изготовителя. 2. Марка стали. 3. Класс прочности. |
Механические свойства болтов, винтов и шпилек из аустенитных сталей указаны в Таблице 2 ГОСТ-а.:
Класс стали | Марка | Класс прочности | Ряд диаметров резьбы | Предел прочности на разрыв Rm1, Н/мм2, не менее | Условный предел текучести Rp0,21 , Н/мм2, не менее | Удлинение после разрыва A2, мм, не менее |
Аустенитные | A1, A2, A3, A4, A5 | 50 | <= M39 | 500 | 210 | 0,6 d |
70 | <= M243 | 700 | 450 | 0,4 d | ||
80 | <= M393 | 800 | 600 | 0,3 d | ||
1) Напряжения растяжения рассчитывают по площади расчетного сечения болта (см. Приложение A) | ||||||
2) Определяют в соответствии с 6.2.4 сравнением фактической длины винта до испытания и составленных после испытания частей. d – номинальный диаметр резьбы. | ||||||
3) Для крепежных изделий с номинальным диаметром резьбы d более 24 мм механические свойства согласовываются между потребителем и изготовителем, а обозначения марки и класса прочности — в соответствии с данной таблицей. | ||||||
В связи с нормированным значениями, принято считать, что механическая прочность изделий из аустенитных сплавов несколько меньше, чем у аналогичных элементов из углеродистых сталей. И в исключительных случаях этого может быть недостаточно для обеспечения надёжного долговечного крепления. Хотя в общем это не так.
Для соединений, испытывающих высокие нагрузки, используют специальные марки стали, прочность которых выходит за пределы указанных стандартов. К ним можно отнести крепёжные метизы BUMAX® и другие им аналогичные, которые предназначены для использования в экстремальных условиях эксплуатации. Они сделаны на основе стали марки А4, но при этом обладают высокой прочностью – класс: 8.8, 10.9 и выше вплоть до 16.9. Благодаря чему они востребованы для соединений элементов под большим давлением в агрессивной среде эксплуатации. Высокопрочный нержавеющий крепёж применяют в нефтегазовой и химической промышленности, где фланцевые и другие соединения испытывают высокие нагрузки от давления в путепроводах, а также при возведении металлических конструкций для эксплуатации в морской воде и атмосфере.
Компания BEST-Крепёж специализируется на поставках крепёжных и анкерных элементов из коррозионностойких аустенитных сталей марок по с 2003 года. Нашими специалистами накоплен солидный опыт в метизах промышленного и строительного направлений. Мы поможем Вам подобрать и рассчитать крепёжные изделия, даже для самых экстремальных условий эксплуатации, с учётом всех требований Вашего проекта.
Источник
Особые свойства нержавеющей стали обуславливают ее активное использование в самых разнообразных отраслях промышленности и в быту. К достоинствам нержавейки относят повышенную прочность, небольшой удельный вес и теплопроводность, отличное сопротивление коррозии и качественную свариваемость.
1 Категории нержавейки – сталь бывает разной
Нержавеющие сплавы принято подразделять на пять типов в зависимости от микроструктуры сплавов. С этой точки зрения они могут быть:
- ферритными;
- аустенитными;
- дуплексными;
- жаропрочными;
- мартенситными.
Самыми распространенными являются аустенитные виды нержавейки. Они практически не окисляются в процессе эксплуатации, имеют высокие технические и эксплуатационные характеристики (хорошая вязкость, пластичность, устойчивость к химическим воздействиям, небольшой удельный вес и коэффициент текучести). Подобные свойства обеспечиваются введением в состав аустенитной нержавейки 10–20 % никеля и примерно 23 % хрома.
Стали с ферритной микроструктурой демонстрируют уникальные характеристики при эксплуатации в агрессивных средах.
Стали с ферритной микроструктурой
Они имеют высокую стойкость к коррозии при повышенных температурах, малый предел текучести и особые магнитные свойства (магнитную проницаемость). В таких сплавах хрома содержится не более 17 %. Магнитные разновидности нержавейки редко используются для производства бытовых изделий. Чаще они применяются в промышленности для изготовления разнообразных конструкций.
Реже применяются мартенситные стали. Их проницаемость (магнитная) ниже, а ключевые технические достоинства следующие:
- небольшой коэффициент пластичности;
- хорошее удельное сопротивление на разрыв и свариваемость;
- высокая прочность и твердость;
- малый вес.
Жаропрочные и дуплексные сплавы используются для особых целей. Их магнитные характеристики (проницаемость) минимальные, зато они демонстрируют уникальную прочность и сопротивление коррозии при эксплуатации в высокотемпературных и хлорсодержащих средах. Поэтому подобные стали активно применяются для выпуска изделий химической и пищевой промышленности.
2 Технические показатели – самые главные цифры
Удельный вес аустенитных и жаропрочных сплавов равняется 7,95 гр/см, ферритных и других – 7,7, коэффициент электросопротивления – 0,72–0,9 для всех сталей, кроме ферритных. Электрическое сопротивление последних составляет 0,6. Коэффициент твердости нержавеющих сплавов следующий:
- По шкале Роквелла – 70–88 единиц для жаростойких и аустенитных сталей, 75–88 для ферритных.
- По шкале Бринелля – 120–190 (аустенитные), 135–180 (магнитные) и 145–210 (жаропрочные).
Предел прочности нержавеющих сплавов с аустенитной микроструктурой варьируется от 500 до 690 Н/мм2. Все зависит от конкретной марки стали. А вот прочностной предел ферритных сплавов обычно выше – до 900 Н/мм2. Другие характеристики рассматриваемых сталей:
- предел упругости – 195–400 Н/мм2;
- вязкость (ударная) – 120–160Дж/см2 (для ферритных композиций – не более 50);
- температура появления окалины – 840–1120 °С;
- магнитная проницаемость ферритных сплавов – 1,008 единиц (при комнатной температуре).
Нержавеющий сплав
Предел текучести большинства марок нержавеющих сталей за минуту равняется около 205 МПа. Эта величина справедлива для всех категорий сплавов за исключением ферритных. Показатель текучести последних обычно ниже на 10–20 МПа.
Еще одна важная характеристика рассматриваемых коррозионностойких сплавов – их теплопроводность. Под ней понимают возможность материала пропускать через себя тепловую энергию (передавать ее). Теплопроводность нержавейки равняется 16–20 Вт/м*К. Это очень малый показатель. Для сравнения скажем, что теплопроводность алюминия находится на уровне 200, а меди – 400 Вт/м*К.
3 Свариваемость нержавейки – прочные соединения
Сварка рассматриваемых сплавов производится по таким методикам:
- аргонодуговая с помощью TIG-электродов (содержат вольфрам);
- ручная дуговая;
- полуавтоматическая.
Сварка нержавеющего сплава
Лучше всего свариваются аустенитные марки нержавеющей стали. А вот сварные соединения ферритных сталей получаются более хрупкими. Это стоит учитывать при обработке таких сплавов. Важный момент! Сварка всех видов нержавейки должна осуществляться после предварительного подогрева стальных изделий. Обычно достаточно нагреть их до 150–160°.
Ручная дуговая сварка нержавеющих сплавов выполняется двумя типами электродов: с рутиловым покрытием; с основным (карбонаты магния и кальция) покрытием. Во втором случае операция ведется исключительно на обратной полярности и постоянном токе. Полуавтоматический процесс рекомендован для сварки больших по толщине листов нержавейки. А вот аргонодуговая сварка обычно применяется для соединения тонких коррозионностойких изделий.
Рейтинг:
Загрузка…
0 Комментариев
Источник
Механические характеристики болтов, винтов, шпилек из нержавеющих сталей регламентируются ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009. Настоящий стандарт классифицирует нержавеющие крепежные изделия по классам прочности, которые принято обозначать двумя цифрами: 50, 70, 80 и писать через дефис с маркой стали: А1-50, А2-70, А4-80. Что означают эти цифры? – это 1/10 часть от минимального предела прочности на растяжение.
Для производства нержавеющего крепежа чаще всего применяются марки стали А2 (пищевая) или А4 (кислотостойкая), обозначенные так в системе EN ISO, или их приближенные аналоги AISI 304 (12X18H10) и AISI 316 (03Х17Н14М2). Крепежные изделия из коррозионно-стойких сплавов аустенитной группы не упрочняются закаливанием в отличие от изделий из черных металлов. Их главным легирующим компонентом являются хром и никель, а также молибден (для марки А4). Процентное содержание этих и других добавок определяет степень коррозионной стойкости крепежа, максимальные рабочие нагрузки и другие свойства.
Примеры обозначения прочности крепежа из нержавейки:
А2-50 – мягкая сталь с пределом прочности на разрыв минимум 500 Н/мм² (500МПа).
А2-70 – холоднодеформированная сталь с пределом прочности на разрыв минимум 700 Н/мм² (700МПа).
А4-80 – высокопрочный сплав с пределом прочности на разрыв минимум 800 Н/мм² (800МПа).
Маркировка наносится на головку болтов (винтов) рядом с клеймом изготовителя, а шпильки маркируются на гладкой части или на торце, если шпилька полнорезьбовая. Иногда на торец шпильки наносится цветовая кодировка марки сплава (для А2 – зеленая, для А4 – красная). Если маркировка класса прочности отсутствует, то в расчет принимается среднее значение – 70.
Для сравнения механических свойств болтов из нержавеющей и углеродистой стали обратимся к таблице:
| Группа стали | Углеродистые | Аустенитные А2, А4 | |||||
| Класс прочности | 5.6 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 50 | 70 | 80 |
| Предел прочности, Н/мм² | 500 | 600 | 800 | 1040 | 500 | 700 | 800 |
| Предел текучести, Н/мм² | 300 | 480 | 640 | 940 | 210 | 450 | 600 |
Из таблицы видно, что при близких значениях временного сопротивления, предел текучести у аустенитных сплавов меньше, поэтому они больше подвержены пластической деформации. Это свойство позволяет болтам или шпилькам не ломаться при превышении допустимого момента затяжки или при боковых изгибающих нагрузках. В худшем случае превышение усилия может привести к срыву резьбы. В то время как углеродистые стали более хрупкие и запредельные нагрузки могут привести к излому резьбового крепежа.
Расчет нагрузок для нержавеющих болтов
Зная прочностные характеристики аустенитных сплавов, не трудно рассчитать максимальную нагрузку на болты по формуле. Для примера взят болт М12, А2-70.
Np0.2 = As х Rp0.2 = 84.3 х 450 = 37935 Н, где:
As – расчетная площадь сечения М12 (см. ГОСТ Р ИСО 3506 табл. А.1.)
Rp0.2 – предел текучести
Для определения расчетной рабочей нагрузки полученное значение необходимо разделить как минимум на 20: 37935 / 20 = 1896 кг, а для большей уверенности в безопасности болтокомплекта лучше разделить на 30.
Класс прочности – важнейшая характеристика нержавеющей стали, прописанная в национальном стандарте ГОСТ Р ИСО 3506-1-2009, которую следует учитывать при расчете нагрузки на болтовое или шпилечное соединение.
Статьи о продукции
26.09.2019 13:14:35
Warlock77
Дамы и господа! Спасибо вам большое за такую полезную информацию, да ещё и грамотно поданную !
30.03.2020 23:06:10
Источник
| Сталь хромоникелевая | Хромистая никелевая молибденовая | Жароупорная | Хромистая | |||||||
| Тип ASTM (AISI) | 304 | 304L | 321 | 316 | 316L | 316 Ti | 310S | 430 | ||
| Удельный вес (гр/см) | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,95 | 7,7 | ||
| Структура | Аустенитная | Ферритная | ||||||||
| Способность электрического сопротивления при 20 | 0,72 | 0,72 | 0,72 | 0,74 | 0,74 | 0,75 | 0,79 | 0,60 | ||
| Механические свойства при 20 градусов | ||||||||||
| Твердость по Бринеллю — НВ | отжиг НВ | 130-150 | 125-145 | 130-185 | 130-185 | 120-170 | 130-190 | 145-210 | 135-180 | |
| с деформацией в холодном состоянии НВ | 180-330 | 180-230 | ||||||||
| Твердость По Роквеллу — HRB / HRC | Отжиг НRВ | 70-88 | 70-85 | 70-88 | 70-85 | 70-85 | 70-85 | 70-85 | 75-88 | |
| с деформацией в холодном состоянии HRC | 10-35 | |||||||||
| Rm(N/mm2) — Сопротивление рястяжению c деформацией (Предел прочности) | Отжиг | 500-700 | 500-680 | 520-700 | 540-690 | 520-670 | 540-690 | 520-670 | 440-590 | |
| в холодном состоянии | 700-1180 | 610-900 | ||||||||
| Rp(0,2) (N/mm2) — Предел упругости | Отжиг | 195-340 | 175-300 | 205-340 | 205-410 | 195-370 | 215-380 | 205-370 | 250-400 | |
| с деформацией в холодном состоянии | 340-900 | 400-860 | ||||||||
| Отжиг Rp(1) (N/mm2) минимальный | 235 | 215 | 245 | 245 | 235 | 255 | 255 | 275 | ||
| Удлинение 50мм А(%) | 65-50 50-10 | 65-50 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 60-40 | 30-22 20-2 | ||
| Сжатие отжиг Z(%) | 75-60 | 75-60 | 65-50 | 75-60 | 75-65 | 75-60 | 70-55 | 70-60 | ||
| Ударная Вязкость | KCUL (Дж/см2) | 160 | 160 | 120 | 160 | 160 | 120 | 160 | 50 | |
| KVL (Дж/см2) | 180 | 180 | 130 | 180 | 180 | 130 | 180 | 65 | ||
| Механические свойства при нагревании | ||||||||||
| Упругость при различных температурах | Rp(0,2) (N/mm2) | при 300 С | 125 | 115 | 150 | 140 | 138 | 145 | 165 | 245 |
| при 400 С | 97 | 98 | 135 | 125 | 115 | 135 | 156 | 215 | ||
| при 500 С | 93 | 88 | 120 | 105 | 95 | 125 | 147 | 155 | ||
| Rp(1) (N/mm2) | при 300 С | 147 | 137 | 186 | 166 | 161 | 176 | 181 | ||
| при 400 С | 127 | 117 | 161 | 147 | 137 | 166 | 171 | |||
| при 500 С | 107 | 108 | 152 | 127 | 117 | 156 | 137 | |||
| Термическая обработка | ||||||||||
| температура образование окалины | непрерывное обслуживание | 925 | 925 | 900 | 925 | 925 | 925 | 1120 | 840 | |
| прерывистое обслуживание | 840 | 840 | 810 | 840 | 840 | 840 | 1030 | 890 | ||
| Другие свойства | ||||||||||
| Свариваемость | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | хорошая | достат. хорошее хрупкое соед. | ||
| Вытяжка | очень хорошая | очень хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | хорошая | достаточно хорошая | ||
Источник
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 апреля 2017;
проверки требуют 14 правок.
У этого термина существуют и другие значения, см. AISI.
Сталь марки AISI 304 (The American Iron and Steel Institute) — это аустенитная сталь с низким содержанием углерода. В России согласно ГОСТ её аналогом является сталь марки 08Х18Н10.
Нержавеющая сталь марки AISI 304 является кислотостойкой и выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию.
Основное применение[править | править код]
Изготовление дымоходов, систем дымоудаления и вентиляции. Оборудование для химических и пищевых предприятий и предприятий общественного питания. Оборудование для производства, хранения и транспортировки молока, пива, вина и других напитков, а также химреактивов. Кухонные и столовые принадлежности. Трубы различного назначения, архитектура.
Особые свойства[править | править код]
AISI 304 представляет собой основной сорт в семействе нержавеющих сталей[источник не указан 3423 дня] и содержит минимум 18 % Cr и 8% Ni. Такое содержание Cr обеспечивает формирование на поверхности оксидного слоя, что придает стали устойчивость к воздействию разнообразных химических веществ. Также данное соотношение элементов в составе сплава позволяет ему проявлять антиферромагнитные свойства.
Аналоги[править | править код]
Российские аналоги стали: AISI 304 по ГОСТ – 08Х18Н10, AISI 304L – 03Х18Н11.
Аналоги и наименования стали: AISI304, AISI 304, T304, 304 Т, SUS304, SS304, 304SS, 304 СС, UNS S30400, AMS 5501, AMS 5513, AMS 5560, AMS 5565, AMS 5566, AMS 5567, AMS 5639, AMS 5697, ASME SA182, ASME SA194 (8), ASME SA213, ASME SA240, ASME SA249, ASME SA312, ASME SA320 (В8), ASME SA358, ASME SA376, ASME SA403, ASME SA409, ASME SA430, ASME SA479, ASME SA688, ASTM A167, ASTM A182, ASTM A193, ASTM A194, ASTM A666, FED QQ-S-763, Milspec MIL-S-5059, SAE 30304, DIN 1.4301, X5CrNi189, BS 304 S 15, EN 58E, PN 86020 (Польша), OH18N9, ISO 4954 X5CrNi189E, ISO 683 / 13 11, 18-8
Состав[править | править код]
| Компонент | Масс. % |
|---|---|
| C | Max 0,08 |
| Cr | 18 — 20 |
| Fe | 66,345 — 74 |
| Mn | Max 2 |
| Ni | 8 — 10,5 |
| P | Max 0,045 |
| S | Max 0,03 |
| Cu | Max 1 |
Физические и механические свойства[править | править код]
| Характеристика | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Твердость, по Бринеллю | 123 | |
| Твердость, Кнупу | 138 | |
| Твердость, Rockwell B | 70 | |
| Твердость, по Виккерсу | 129 | |
| Предел прочности при растяжении | 505 МПа | |
| Предел текучести при растяжении | 215 МПа | |
| Пластичность | 70% | В 50 мм |
| Модуль упругости | 193 — 200 ГПа | |
| Коэффициент Пуассона | 0,29 | |
| Шарпи | 325 J | |
| Модуль сдвига | 86 ГПа | |
| Электрическое сопротивление | 7.2e-005 ом-см | при 20 °C; 1.16E-04 при температуре 650 °C |
| Магнитная проницаемость | 1,008 | при комнатной температуре |
| КТР, линейный 20 °C | 17,3 мкм/(м·К) | |
| КТР, линейный 250 °C | 17,8 мкм/(м·К) | |
| КТР, линейный 500° С | 18,7 мкм/(м·К) | |
| Удельная теплоёмкость | 0,5 кДж/(кг·К) | |
| Теплопроводность | 16,2 Вт / (м·К) | |
| Температура плавления | 1400 — 1455 °C | |
| Солидус | 1400° С | |
| Ликвидус | 1455 °C |
Применение данная марка стали находит в изготовлении сборных и сварных металлоконструкций, составных частей трубопроводной арматуры, а также бытового оборудования. Например, ограждения балконов и лестниц, кухонная аппаратура, автомобильные выхлопные системы.
В форме листа сталь AISI 304 делится на холоднокатаный и горячекатаный материал, что определяется методом производства. Форма продажи плоского металлопроката – листы и рулоны. Поверхность полотна определяется способом обработки и может быть матовая, шлифованная, зеркальная.
Лист AISI 304 используется для производства электросварных труб, раскройного оборудования, стройконструкций. Он не подвержен коррозии в местах царапин или иных механических повреждений. Изготовленные из него ёмкости используются для хранения и перевозки продуктов пищевой и химической отраслей (слабые химреактивы).
В форме трубы нержавеющая сталь AISI 304 может иметь круглое, квадратное или прямоугольное сечение. По способу производства трубы делятся на электросварные и бесшовные. Внешний вид поверхности, как и в случае с листом, зависит от способа обработки: матовая, шлифованная, зеркальная.
Из стали AISI 304 изготавливают бочонки для пива и кваса, меха, химическое оборудование, бункеры, катушки охлаждения, криогенные сосуды, молочное оборудование, испарители, столовые приборы, посуда, кастрюли и сковородки, оборудование для пищевой промышленности, медицинской промышленности, хирургическое оборудование, иглы для подкожных инъекций, раковины для кухни, судовое оборудование и крепеж для атомных судов, сетки фильтра для нефтяных скважин, холодильное оборудование, бумажная промышленность, ёмкости под давлением, сантехническая арматура, клапаны, подающие барабаны, трубы, окрасочное, текстильное оборудование, резервуары и контейнеры для большого разнообразия жидкостей и сухих веществ, промышленное оборудование в горнодобывающей, химической, криогенной, пищевой, молочной и фармацевтических отраслях промышленности.
См. также[править | править код]
- Нержавеющая сталь
- Чёрная металлургия
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
Аналоги стали, состав, применяемость, физические свойства AISI 304
Источник