Предел прочности стали при растяжении нержавеющей стали

Предел прочности стали при растяжении нержавеющей стали thumbnail

Марка 304 AISI является наиболее универсальной и наиболее широко используемой из всех марок нержавеющих сталей. Её химический состав, механические свойства, свариваемость и сопротивление коррозии/окислению обеспечивает лучший выбор в большинстве Приложений за относительно низкую цену. Эта сталь также имеет превосходные низко-температурные свойства. Если межкристаллическая коррозия происходит в зоне высоких температур, так же рекомендуется ее применение.

Российский аналог 304 AISI по ГОСТ – 08Х18Н10, 304 L AISI – 03Х18Н11.

Область применения

304 AISI используется во всех индустриальных, коммерческих и внутренних областях из-за ее хорошей антикоррозийной и температурной устойчивости. Вот некоторые ее применения:

  • Резервуары и контейнеры для большого разнообразия жидкостей и сухих веществ;
  • Промышленное оборудование в горнодобывающей, химической, криогенной, пищевой, молочной и фармацевтических отраслях промышленности.

Дифференциация марки 304 AISI

При производстве стали могут быть заданы следующие особые свойства, что предопределяет ее применение или дальнейшую обработку:

  • Улучшенная свариваемость;
  • Глубокая вытяжка, Ротационная вытяжка;
  • Формовка растяжением;
  • Повышенная прочность, Нагартовка;
  • Жаростойкость C, Ti (углерод, титан);
  • Механическая обработка.

Химический Состав (ASTM A240)

C

Mn

P

S

Si

Cr

Ni

304 AISI

0.08 max

2.0

0.045

0.030

1.0

18.0 до 20.0

8.0 до 10.50

304L AISI

0.03 max

max

max

max

max

18.0 до 20.0

8.0 — 12.0

Типичные свойства в отожженном состоянии

Свойства, указанные в этой публикации типичны для производства одного из заводов и не должны быть расценены как гарантируемые минимальные значения для целой спецификации.

Механические свойства при комнатной температуре

304 AISI

304L AISI

Типичн

Min

Типичн

Min

Rp m
Предел прочности (при растяжении), N/mm2

600

515

590

485

Rp0,2
Предел Упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2

310

205

310

170

A5
относительное удлинение, %

60

40

60

40

Твердость по Бринеллю — НВ

170

170

Усталостная прочность, N/mm2

240

240

При необходимости, прочность аустенитной стали можно повысить следующим образом:

  • добавлением в сталь азота (напр., 304LN AISI);
  • формоупрочнением стали на заводе (неоднократной дрессировочной прокаткой; нагартовкой; растяжением; давлением).

Азотированная нержавеющая сталь используется, в частности, в таких обьектах как крупные резервуары, колонны и транспортные контейнеры, в которых более высокая расчетная прочность (Rp0,2) стали позволяет уменьшить толщину стенки и добиться экономии в расходах на материалы.

Другими областями применения аустенитной стали, подвергнутой формоупрочнению, служат, например, различные формовочные плиты для производства транспортных средств, сварные трубы, обручи для кегов, цепи, планки и опорные элементы.

Свойства при высоких температурах

Все эти значения относятся к 304 AISI только. Для 304L AISI значения не приводятся, потому что её прочность заметно уменьшается выше 425°C.

Предел прочности при повышенных температурах

Температура, °C

600

700

800

900

1000

Rp m
Предел прочности (при растяжении), N/mm2

380

270

170

90

50

Минимальные величины предела упругости при высокой температуре (деформация в 1% за 10 000 часов)

Температура, °C

550

600

650

700

800

Rp1,0
1.0% пластичная деформация (текучесть), N/mm2

120

80

50

30

10

Максимум, рекомендованных температур обслуживания (температура образования окалины)

Непрерывное воздействие 925°C
прерывистые воздействия 850°C

Свойства в низких температурах (304 AISI, 304L AISI)

Температура, °C

-78

-161

-196

Rp m
Предел прочности (при растяжении), N/mm2

1100/950

1450/1200

1600/1350

Rp0,2
Предел Упругости, (0.2 %), (условный предел текучести), N/mm2

300/180

380/220

400/220

Ударная вязкость, J

180/175

160/160

155/150

Сопротивление коррозии

Кислотные среды

Примеры приводятся для некоторых кислот и их растворов (наиболее общие значения):

Температура, °C

20

80

Концентрация, % к массе

10

20

40

60

80

100

10

20

40

60

80

100

Серная кислота

2

2

2

2

1

2

2

2

2

2

2

Азотная кислота

2

1

2

Фосфорная кислота

2

1

2

Муравьиная кислота

1

2

2

1

Код:
0 = высокая степень защиты — Скорость коррозии менее чем 100 mm/год;
1 = частичная защита — Скорость коррозии от 100m до 1000 mm/год;
2 = non resistant — Скорость коррозии более чем 1000 mm/год.

Атмосферные воздействия

Сравнение 304-й марки с другими металлами в различных окружающих средах (Скорость коррозии расчитана при 10-летнем подвергании).

Окружающая среда

Скорость коррозии (mm/год)

AISI 304

Aлюминий-3S

углеродистая сталь

Сельская

0.0025

0.025

5.8

Морская

0.0076

0.432

34.0

Индустриальная Морская

0.0076

0.686

46.2

Тепловая Обработка

Отжиг

Высокая температура от 1010°C до 1120°C и быстрый отпуск (охлаждение) в воздухе или воде. Лучшее сопротивление коррозии получено, когда отжиг при 1070°C, и быстром охлаждении.

Отпуск (снятие напряжения)

Для 304L AISI — 450-600°C в течение одного часа с небольшим риском сенситизации. Должна использоваться более низкая температура отпуска — 400°C максимум.

Горячая обработка (интервал ковки)

Начальная температура: 1150 — 1260°C.
Конечная температура: 900 — 925°C.

Любая горячая обработка должна сопровождаться отжигом.

Обратите внимание: Время для достижения однородности прогрева дольше для нержавеющих сталей чем для углеродистых сталей — приблизительно в 12 раз.

Холодная Обработка

304 AISI , 304L AISI, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формовку растяжением, глубокую и ротационную вытяжку.

В процессе формовки можно использовать те же машины и чаще всего даже те же инструменты как и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы.

Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.

О гибке

Приближенные пределы изгиба получают, когда s=толщина листа и r=радиус изгиба:

  • s < 3мм, мин. r = 0;
  • 3мм < s < 6мм, мин. r = 0,5·s, угол гибки 180°;
  • 6мм < s < 12мм, мин. r = 0.5·s, угол гибки 90°.

Обратное распрямление больше, чем у углеродистой стали, ввиду чего «перегибать следует соответственно больше». При загибе обычного прямого угла на 90° получаем следующие показатели по выправлению:

r = s обратное распрямление ок. 2°;
r = 6·s обратное распрямление ок. 4°;
r = 20·s обратное распрямление ок. 15°.

Для аустенитной нержавеющей стали минимальный рекомендуемый радиус гибки составляет r = 2·s.

Следует заметить, что для ферритной нержавеющей стали рекомендуют следующие минимумы:
s < 6 мм, — мин r = s, 180°;
6 < s < 12мм, — мин r = s, 90°.

Глубокая вытяжка и ротационная вытяжка

При чистой глубокой вытяжке на прессе заготовку не подвергают «торможению», а материалу дают свободно течь в инструментах. На практике такое имеет место очень редко. Например, при вытяжке хозяйственной посуды всегда присутствует также элемент формовки с растяжением.

Материал, подвергаемый глубокой вытяжке, должен быть максимально стабильным, т.е. он должен обладать низкой степенью упрочнения при формовке, а показатель Md 30(N) должен явно быть «на минусе». В отношении нержавеющих столовых приборов применяются обычно те же самые т.н. суб-анализы нержавеющего проката, как и при изготовлений кастрюль методом глубокой вытяжки.

Ротационная вытяжка на токарно-давильном станке, как говорит уже само название, представляет собой процесс формовки с точением. Типичными объектами применения являются ведра и аналогичные конусные изделия симметричного вращения, которые обычно не подвергают полировке.

Читайте также:  Больно сгибать руку растяжение

О формовке с растяжением

В процессе формовки с растяжением заготовку подвергают «торможению» во время вытяжки. Стенки становятся более тонкими и во избежание разрывов для стали желательно предусмотреть свойства повышенного упрочнения при формовке. При выполнении более сложных операций ( например, из заготовки посудомоечного стола вытягивают одновременно по две чаши), показатель Md 30(N) стали должен явно быть «на плюсе».

Сварка

Свариваемость – очень хорошая, легко свариваемая.

Сварочный
процесс

Толщина
без сварного шва

С учетом сварного шва

Защитная среда

Толщина

Покрытие

Пруток

Проволока

Resistance -spot
(точечная) -seam (шов)

<2mm

TIG

<1,5mm

>0.5mm

ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370
ER 347 (Si)

ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370
ER 347 (Si)

Аргон
Аргон + 5% Водород
Аргон + Гелий

PLASMA

<1.5mm

>0.5mm

ER 310

ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370
ER 347 (Si)

Аргон
Аргон + 5% Водород
Аргон + Гелий

MIG

>0.8mm

ER 308 l(Si) W.Nr 1.4370
ER 347 (Si)

Аргон + 2% CO2
Аргон + 2 % O2
Аргон + 3% CO2 + 1% H2
Аргон + Гелий

S.A.W.

>2mm

ER 308 L
ER 347

Electrode

Repairs

E 308
E 308L
E 347

Laser

<5mm

Гелий.
Иногда Аргон, Азот.

Обычно тепловая обработка после сварки не требуется. Однако, где существует риск межкристаллитной коррози, производят дополнительное отожжение при 1050-1150°С. Для марок 304L AISI (низкий углерод) или 321 AISI (стабилизация Ti) это условие – предподчительно (нагрев шва до 1150°С с последующим быстрым охлаждением). Сварочный шов механическим и химическим способом должен быть очищен от окалины и затем пассивирован травильной пастой.

Источник

Допускаемые напряжения принимаем по нормам, систематизированных в виде таблиц, что удобнее для практического применения при проектировочных и проверочных прочностных расчетов.

Примечание. Условные обозначения термической обработки:

О — отжиг; Н — нормализация; У — улучшение; Ц — цементация; ТВЧ — закалка с нагревом т.в.ч.; В — закалка с охлаждением в воде; М — закалка с охлаждением в масле; НВ — твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC.

*) Римскими цифрами обозначен вид нагрузки (см. таблицу 1): I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая), III — знакопеременная (симметричная).

Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

табл.1

Марка стали по ГОСТ 380Допускаемые напряжения, кгс/см2
При растяжении
[ σ р ]
При изгибе
[ σ из ]
При кручении
[ τ кр ]
При срезе
[ τ ср ]
При смятии
[ σ см ]
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Ст 211508006001400100080085065050070050040017501200
Ст 312509007001500110085095065050075050040019001350
Ст 4140095075017001200950105075060085065050021001450
Ст 5165011509002000140011001250900700100065055025001750
Ст 619501400110023001700135014501050800115085065029002100

наверх

Механические свойства и допустимые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей

табл.2

Марка стали ГОСТ 1050Термо-
обработка
Предел прочности при растяжении σ вПредел текучести σ тПредел выносливости приДопускаемые напряжения *, кгс/см2, при
растяжении σ −1ризгибе σ −1кручении τ −1растя-
жении [σ р]
изгибе [σ из]кручении [τ кр]срезе [τ ср]смятии [σ см]
кгс/мм 2IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
8Н3320121591100800600130095075080060045060045035016501200
10Н342112,515,59,511008006001450100075080060045065045035016501200
Ц-В59402514,51811130090070015501150900100065055070050040019501350
15Н382313,5171012508506501500110085095065050075050040018501250
Ц-В594525162012145050080017501250100011008006008506004502100750
20Н4225151911,51400115095017001200950105070055085060045021001750
Ц-В5950301822,513,5165011509002000140011001250750550100060045024001750
25Н4628172112,515001100850180013001050110080060090065050022001650
Ц-В5855352025151800130010002100160012501350950750110080060027001950
30Н50301822,513,5165011509002000140011001250900700100065055024001750
У603521,5271620001400105024001750135015001050800120085065030002100
35Н5432192414,5180012509502100155012001350900700110075055027001900
У6538232917,521001500115026001850145016001100850130090070052002200
В351006536452733002300180040002900220025001650135020001400110050003500
40Н5834212615,519001300105023001650130014001000750115080060028002000
У70402531,519230016001250270020001550170012009501400100080034002400
В351006536452734002300180040002900220025001750135020001400110050003500
45Н61362227,516,520001400110024001750135015001050800125085065030002100
У7545273420,52400170013502900215017001850130010001450105080036002600
М35906532,540,524,53000210016003600260020002300165012001850125095045003100
В4290-1207032,540,524,53000210016003600260020002300160012001850125095045003100
В4812095435432,540002800210048003400270030002100160024001700130060004200
ТВЧ567545273420,52400170013502900210017001850130010001450105080036002600
50Н6438232917,521001400115025001850145016001100850125085065031002200
У907032,540,524,53000210016003600260020002300180012001850125095045003100
20ГН462816,620,512,515001000800180013001000110080060090065050022001600
В574220,525,51519501300100023001650125014501000750115080060029001900
30ГН55322025151800130010002100160012501350950750110080060027001900
В685624,530,518230016001200270019501500170012009001400100075034002400
40ГН603622271620001400110024001750135015001050800120085065030002100
В4584593538232800190015003300240019002100150011501700120095042002900
50ГН664023,529,517,521001500115026001850145016001100750130090070032002200
В82563037222700190015003300250018502500155011001650105075041002900
65ГН75442734202400175013502900210017001850130010001450105080036002600
У907032,540,524,53000210016003600260020002300160012001850125095045003100
М4515012553674050003500260060004300330038002600200030002100160076005200
Читайте также:  Что делать при растяжении спины поясница

Примечание:

Марки стали 20Г; 30Г; 40Г; 50Г; 65Г — старые марки стали, действующие до 1988 г. Буква Г в них обозначала содержание марганца около 1 %.

наверх

Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей

табл.3

Марка стали ГОСТ 1050ГОСТТермо-
обработка
Предел прочности при растяжении σ вПредел текучести σ тПредел выносливости приДопускаемые напряжения *, кгс/см2, при
растя-
жении σ −1р
изгибе σ −1кручении τ −1растя-
жении [σ р]
изгибе [σ из]кручении [τ кр]срезе [τ ср]смятии [σ см]
кгс/мм 2IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
10Г24543Н432517,52212,514001100900170013501100105075060085065050021001650
09Г2С192825035192414170012009502000150012001250900700100070055025001800
10ХСНД19282544021,52715,518501400110022001600135014001000800110080065028002100
20Х4543Н603021261519001350105023001650130014001000750115085060028002000
У70502835202400175014002900220017501800130010001450105080036002600
М5985633442242900210017003500145021002200155012001750125095043003200
40ХН633325311820001550125024001900155015001150900120095075030002300
У80653240232700200016003200250020002000150011501600115090040003000
М391109044553238002800220045003400270028002000160023001650130056004200
М4813011052653844003300260053004100320033002400190027001950150067004900
45ХН6535263218,521001600130025001950160015501150900125095075031002400
У957538472732002400190038002900230024001750135019001350105048003600
М4814012056704048003500280057004300350036002600200029002000160072005200
50ХН65352632,518,521001600130025002000160016001200900125090070031002400
М4815013060754350003700300060004600370037002700210030002200170075005500
35Г2Н63372531,51820001550125024001900160015001150900120095075033002300
В, НВ24980653240232700200016003200250020002000145011501600115090040003000
40Г2Н67392733,519,522001700135026002100170016501200950130095075033002500
М, НВ3311129554663838003100270046003800330029002300190023001900150058004600
45Г2Н70412835202300175014002700210017501750125010001400100080034002600
М, НВ29585703442,524,52900210017003500145021002200155012001750125095044003300
33ХСН603021261519001350105023001650130014001000750115065060028002000
М907036452630002200180036002800220023001650130018001350105045003300
38ХСУ957537472832002300185039002900230024001750140019001400110048003500
18ХГТН70432835202300175014002700210017501700125010001400100080034002600
Ц-М591008040502933002500200040003100250025001850145020001450115049003800
30ХГТМ4312510550623643003100250051003900310032002300180026001850140064004600
Ц-М591108044553237002700220044003400270028002000160022001600125055004100
20ХГНРМ40130120526537,545003300260054004100320034002300170027001800135068005000
М501451405872,54250003600290060004500360038002700210030002150170075005400
40ХФАМ30907536452632002300180038002800220024001700130019001350105048003400
М5016013064804855004100320066005000400041003100240033002400195082006100
30ХММ95753847,5233200240019003900300024002400155011501900125090048003600
35ХММ, НВ270100854050293400250020004100310025002600185014502000130095052003800
М5016014064804855004100320066005000400042003100240033002500200082006100
40ХНН7846313922,52600195016003100240019501900140011001550115090039002900
М43120100486034,541003100240049003700300031002200170025001750135062004600
12ХН2М80603240232700200016003200250020002000145011501600115090040003000
Ц-М5980603240232700200016003200250020002000145011501600115090040003000
12ХН3АУ957038472732002400190038002800230024001750140019001400110048003000
ТВЧ591008540503034002600200041003100250025001900150020001500120051003800
20Х2Н4АТВЧ5968452734202300170013502700210017001700125010001400100080034002600
Ц-М591108544553237002700220044003400270028002000160022001600125055004100
М130110526537,544003300260053004000320033002400190026001900150066005000
20ХГСАМ80653240232700200016003300250020002000145011501600115090041003000
30ХГСО603624301720001500120024001850150015001100850120090070030002200
30ХГСАУ1108544553237002700220044003400270028002000160022001600125055004100
М4615013060754351003800300062004700380039002700210031002200170076005700
38Х210М80703240232800200016003300250020002000150011501700120095041003000
М907536452631002400190037002900240023001700135018501400110046003600
50ХФА14959М13011052653444003300260054004000320034002200170026001800135066005000
М4615013060753652003800300062004700380039002400180031002000145077005700
60С2М, НВ26913012052653444003300260054004000320034002200170026001800135067005000
60С2АМ, НВ269160140648046,555004000320066005000400041003000230033002400185082006000
ШХ15801О603824301820001500120024001800150015001100900120090075030002200
М62220170466633740035002300890048003300550025001650440020001300110005200
Читайте также:  Чем помазать растяжение шеи у ребенка

наверх

Механические свойства и допускаемые напряжения для отливок из углеродистых и легированных сталей

табл.4

Марка стали ГОСТ 1050ГОСТТермо-
обработка
Предел прочности при растяжении σ вПредел текучести σ тПредел выносливости приДопускаемые напряжения *, кгс/см2, при
растяжении σ −1ризгибе σ −1кручении τ −1растя-
жении [σ р]
изгибе [σ из]кручении [τ кр]срезе [τ ср]смятии [σ см]
кгс/мм 2IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
20Л977Н422212171090063048011008406806305004005004003201350950
25Л452412,51811950650500115090072065052044052042035014501050
30Л482613,51911,51000700530120093076070055046055044036015001100
35Л502814201211007405601300100080075060048060047038016501200
45Л553215,5221312508406301500110088087065052070053042019001250
55Л6035172414,5140092068017001250960100074058075055043021001500
20ГЛ553015,5221312008306301450110088085065052065050040018001250
35ГЛО6040172414,5160095068019001300960110076058088060046024001500
Н553015,5221312008306301450105088085065052065050040018001250
В6035172414,5140092068017001250960100074058075055043021001500
30ГСЛН6035172414,5140092068017001250960100074058075055043021001500
В6540182615,516001000720190013501050110079062088064050024001550
40ХЛН8553243420,5175012509502100155012501250110082095075062026002000
М655018261616501000720200014001050115082064090064050025001650
35ХГСЛН6035172414,5140092068017001250960100074058075055043021001500
В806022,53219200012509002400170013001400980760110078060030002000
35ХМЛУ82692333202300130092027001750130016001050800125083062035002100
Н6040172414,5160095068019001300960110076058088060046024001500

Источник