Нержавеющая сталь AISI 304: состав, свойства, аналоги и применение

Нержавеющая сталь AISI 304: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

AISI 304: обозначения стали в стандартах ASTM, EN, JIS и ГОСТ

AISI 304 — самая распространённая нержавеющая сталь в мире: хромоникелевая аустенитная сталь типа 18-8 без стабилизирующих добавок. Обозначение пришло из трёхзначной системы Американского института чугуна и стали (AISI). Сегодня марку описывают стандарты ASTM, где она называется Type 304 и имеет номер UNS S30400.

В Европе ближайший эквивалент — сталь 1.4301 (X5CrNi18-10) по EN 10088, в Японии — SUS304, в Китае — 06Cr19Ni10, в международной системе ISO 15510 — X5CrNi18-9. Ближайшая отечественная марка по ГОСТ 5632-2014 — 08Х18Н10. Соответствие обозначений сведено в таблице 1.

Важная деталь: «AISI 304» и «1.4301» — это не одно и то же, а две разные нормы из разных стандартов с перекрывающимися, но не совпадающими диапазонами состава и свойств. Поэтому в конструкторской документации указывают не только марку, но и стандарт на прокат с редакцией, например «лист ASTM A240/A240M, Type 304» или «лист EN 10088-2, 1.4301».

Стандарты на виды продукции

• ASTM A240/A240M — лист, полоса и плита для сосудов давления и общего назначения.
• ASTM A276/A276M — пруток и профили; ASTM A479/A479M — пруток для котлов и сосудов давления.
• ASTM A312 — бесшовные и сварные трубы; ASTM A213 — котельные, пароперегревательные и теплообменные трубы.
• ASTM A480/A480M — общие требования к листовому прокату, в том числе обозначения отделки поверхности.
• EN 10088-2 — листовой прокат общего назначения, EN 10088-3 — полуфабрикаты, прутки, катанка и профили.
• ASME BPVC, Section II, Part A — материалы для котлов и сосудов давления (SA-240, SA-312 и другие). Редакции ASME и ASTM выпускаются по разным графикам, поэтому в проекте фиксируют конкретную редакцию.

Химический состав AISI 304: 0,08 или 0,07 % углерода

Нормы состава по ASTM и EN приведены в таблице 2. По действующей редакции ASTM A240/A240M-20a сталь Type 304 содержит не более 0,08 % углерода, 18,0–20,0 % хрома и 8,0–11,0 % никеля. Для стали 1.4301 по EN 10088-2 углерод ограничен 0,07 %, хром — 17,5–19,5 %, никель — 8,0–10,5 %, азот — 0,11 %.

Из-за этого в справочниках и на сайтах встречаются обе цифры — 0,08 и 0,07. Ошибкой ни одна из них не является, если указан стандарт. Ошибка — приводить состав «AISI 304» без ссылки на норму и её редакцию.

Как проверить сертификат на соответствие двум стандартам

На практике металл часто поставляют с двойной сертификацией ASTM и EN. Такая плавка должна одновременно удовлетворять обеим нормам, то есть попадать в пересечение диапазонов.

Сера в листе и в сортовом прокате

По EN 10088-2 содержание серы в листе ограничено 0,015 %, а для изделий, предназначенных для механической обработки, EN 10088 допускает 0,015–0,030 %. Сера образует сульфиды марганца, которые облегчают ломку стружки, но ухудшают полируемость и коррозионную стойкость. В примечаниях EN 10088-2 указано: для улучшения обрабатываемости допускается 0,015–0,030 % серы, для свариваемости рекомендуется 0,008–0,015 %, для полируемости — не более 0,015 %. Поэтому пруток под механическую обработку и лист под зеркальную полировку заказывают с разными требованиями к сере.

Роль элементов

• Хром создаёт пассивную оксидную плёнку, которая обеспечивает коррозионную стойкость.
• Никель стабилизирует аустенит, даёт высокую пластичность и вязкость вплоть до криогенных температур.
• Углерод в 304 не связан стабилизирующими элементами. При нагреве в интервале 425–870 °C он образует карбиды хрома по границам зёрен, поэтому для сварных конструкций существует низкоуглеродистая 304L.
• Азот (до 0,10 % по ASTM, до 0,11 % по EN) повышает прочность и устойчивость аустенита.

Семейство 304: чем отличаются 304L, 304H, 304N, 304LN и 305

Марка 304 — основа целого семейства сталей, отличающихся содержанием углерода, азота и никеля (таблица 3). Выбор внутри семейства определяется технологией изготовления и условиями службы.

• 304L (UNS S30403, EN 1.4307) — углерод не более 0,030 %. Сварные соединения не сенсибилизируются при обычных режимах сварки, поэтому 304L выбирают для сварных емкостей и трубопроводов без последующей термообработки. Минимальная прочность по A240 ниже, чем у 304: 485 против 515 МПа.
• 304H (UNS S30409) — углерод 0,04–0,10 %, нормируется размер зерна. Повышенный углерод обеспечивает сопротивление ползучести при длительной работе в высокотемпературном оборудовании. По ASTM A240, если для оборудования по нормам ASME выше 540 °C заказывают марку без индекса H, обязательно дополнительное требование S2.
• 304N и 304LN — легированы азотом 0,10–0,16 %. Азот повышает прочность: у 304N минимальный предел текучести 240 МПа против 205 МПа у 304, а 304LN при низком углероде сохраняет прочность обычной 304.
• 305 (UNS S30500) — никель 10,5–13,0 %. Более стабильный аустенит медленнее упрочняется при деформации, поэтому сталь применяют для глубокой вытяжки.

Аналог AISI 304 по ГОСТ: 08Х18Н10, а не 12Х18Н10Т

Ближайший отечественный аналог AISI 304 по ГОСТ 5632-2014 — сталь 08Х18Н10: углерод не более 0,08 %, хром 17,0–19,0 %, никель 9,0–11,0 %, без титана (таблица 4). Промежуточное положение между 304 и 304L занимает 06Х18Н11 с углеродом до 0,06 %, а аналогом 304L служит 03Х18Н11.

Полного совпадения норм нет. Диапазон хрома у 08Х18Н10 смещён вниз (17,0–19,0 % против 18,0–20,0 % по ASTM A240-20a), а никеля — вверх (9,0–11,0 % против 8,0–11,0 %). Плавка 304 с хромом 19,5 % или никелем 8,5 % формально выходит за пределы 08Х18Н10. Поэтому замену подтверждают по фактическому составу плавки из сертификата.

Почему 12Х18Н10Т не является аналогом 304

Распространённое утверждение «12Х18Н10Т — российский аналог AISI 304» неверно. У 12Х18Н10Т две принципиальные особенности: допускается до 0,12 % углерода, и сталь стабилизирована титаном (от 5·C до 0,80 %). По составу и назначению она соответствует AISI 321, а не 304. Различаются способ защиты от межкристаллитной коррозии (стабилизация титаном против низкого углерода у 304L), полируемость и поведение при обработке резанием. Подробно о составе и свойствах — на странице стали 12Х18Н10Т.

По функции в сварных конструкциях 12Х18Н10Т ближе к 304L, чем к 304, поскольку обе марки рассчитаны на работу без сенсибилизации после сварки. Но это замена по назначению, а не аналог по составу.

Механические характеристики AISI 304

Минимальные механические свойства листа по ASTM A240/A240M-20a: временное сопротивление не менее 515 МПа, предел текучести не менее 205 МПа, удлинение не менее 40 %, твёрдость не более 201 HBW (92 HRB). Требования EN 10088-2 зависят от вида проката: для холоднокатаной полосы предел текучести не менее 230 МПа и временное сопротивление 540–750 МПа, для горячекатаного листа — 210 МПа и 520–720 МПа (таблица 5).

Отношение предела текучести к временному сопротивлению у отожжённой 304 около 0,4. Это обеспечивает большой запас пластичности, но означает и низкую сопротивляемость пластической деформации: для нагруженных деталей прочность повышают холодной деформацией.

Пруток и нагартованное состояние

ASTM A276 различает состояния прутка (таблица 6). Состояние A — отожжённое: для горячей отделки минимальные значения совпадают с листом. Холоднотянутый пруток диаметром до 12,7 мм за счёт нагартовки имеет предел текучести не менее 310 МПа. Состояние B — нагартованное, из него изготавливают крепёж класса B8 Class 2: для диаметров до 19,05 мм временное сопротивление не менее 860 МПа, предел текучести не менее 690 МПа. С ростом диаметра упрочнение по сечению становится неравномерным, и для прутка 38,1–44,45 мм минимальный предел текучести снижается до 310 МПа.

Повышенные температуры

С ростом температуры условный предел текучести заметно снижается (таблица 7).

По данным Outokumpu, сталь сохраняет умеренную прочность примерно до 550 °C, а интенсивное окалинообразование на воздухе начинается около 850 °C. Для сосудов давления расчёт ведут по допускаемым напряжениям норм расчёта на прочность, а не по пределу текучести из стандарта на прокат.

Низкие температуры

Как и другие аустенитные стали, 304 не имеет порога хладноломкости. По данным технической документации Outokumpu, при −80 °C предел текучести Rp0,2 составляет 270 МПа и временное сопротивление 860 МПа при удлинении 35 %, при −196 °C — 300 МПа и 1250 МПа при удлинении 30 %. Прочность при охлаждении резко растёт, а пластичность остаётся высокой, поэтому 304 применяют в оборудовании для сжиженных газов.

Физические свойства и плотность AISI 304

Плотность AISI 304 (1.4301) — 7,9 кг/дм³, то есть 7900 кг/м³. Модуль упругости при 20 °C — 200 ГПа, теплопроводность — 15 Вт/(м·К), удельная теплоёмкость — 500 Дж/(кг·К), удельное электросопротивление — 0,73 мкОм·м. Температурные зависимости приведены в таблице 8.

Тепловое расширение и теплопроводность

Коэффициент линейного расширения 304 заметно выше, чем у углеродистой стали, а теплопроводность ниже. Эта комбинация вызывает повышенное коробление при сварке и требует компенсации температурных перемещений в трубопроводах и конструкциях.

Магнитится ли AISI 304

В отожжённом состоянии AISI 304 практически немагнитна: по данным ASSDA, её относительная магнитная проницаемость около 1,004, тогда как у углеродистой стали — не менее 200. Однако после холодной деформации сталь начинает притягивать магнит, и это не признак подделки (таблица 9).

Почему 304 магнитится после деформации

Аустенит стали 304 метастабилен. При гибке, вытяжке, волочении и прокатке часть аустенита превращается в ферромагнитный мартенсит деформации. По данным ASSDA, при обжатии 32 % проницаемость 304 возрастает до 1,037, при 65 % — до 1,54, при 84,5 % — до 2,20. У стали 316 с большим содержанием никеля и молибдена даже при обжатии 81 % проницаемость остаётся около 1,007. Поэтому днища сосудов, проволока, отбортовки и холоднотянутые прутки из 304 часто заметно магнитятся, а исходный лист — нет.

Другие причины магнитности

• Сварные швы. Металл шва специально содержит небольшое количество δ-феррита для защиты от горячих трещин, поэтому шов слабо магнитится.
• Отливки. По данным ASSDA, литые аустенитные стали обычно содержат несколько процентов феррита и слабо притягиваются магнитом.
• Сенсибилизация. При перегреве вокруг карбидов хрома может образоваться мартенсит, и металл одновременно теряет стойкость к межкристаллитной коррозии.

Магнитность, вызванную деформацией, устраняют аустенизацией с быстрым охлаждением в воде. При этом снижается прочность и возможно коробление детали.

Коррозионная стойкость AISI 304: хлориды, атмосфера, кислоты

Коррозионная стойкость 304 обеспечивается пассивной плёнкой оксидов хрома. Сталь хорошо работает в атмосфере, пресной воде, большинстве пищевых сред, растворах без галогенидов и окислительных кислотах, но ограниченно стойка там, где пассивная плёнка разрушается хлоридами (таблицы 10 и 11).

Питтинг и щелевая коррозия

Индекс PRE стали 304 по данным Outokumpu — 18. Критическая температура питтинга в 1-молярном растворе NaCl (ASTM G150) ниже 10 °C, критическая температура щелевой коррозии (ASTM G48, метод F) ниже 0 °C. На практике это означает, что в хлоридных средах, особенно в щелях, застойных зонах и под отложениями, 304 уязвима уже при комнатной температуре.

Хлор и хлориды: разные механизмы

ASSDA разделяет два случая. Активный хлор, например в дезинфицирующих растворах, — сильный окислитель: по рекомендациям Nickel Institute для постоянного контакта с 304 при комнатной температуре и нейтральной среде допустимо не более 2 ppm (около 5 ppm для 316). После санитарной обработки хлорсодержащими средствами поверхность тщательно промывают. Хлорид-ионы, например в воде и рассолах, при комнатной температуре и нейтральной среде допустимы для 304 до 200 ppm (для 316 — до 1000 ppm, для дуплексной 2205 — до 3600 ppm). При температуре выше 60 °C 304 и 316 в хлоридных средах не рекомендуются из-за риска внезапного разрушения от коррозионного растрескивания.

Атмосфера и побережье

В городской и сельской атмосфере 304 — стандартный выбор для наружных конструкций. У моря картина другая. ASSDA (Technical FAQ 6) указывает, что коричневое окрашивание поверхности («tea staining») наиболее вероятно в пределах 5 км от прибойного побережья и 1 км от спокойной морской воды. Для этой зоны ASSDA рекомендует сталь не ниже 316. При сильном ветре, загрязнении воздуха и высоких температурах окрашивание возможно и в 20 км от побережья. Окрашивание носит косметический характер, но его вероятность снижают гладкой поверхностью (Ra менее 0,5 мкм) и вертикальным направлением рисок, по которому стекает вода.

Межкристаллитная коррозия: 304 против 304L

При нагреве в интервале 425–870 °C углерод в 304 образует карбиды хрома по границам зёрен, и приграничные зоны теряют стойкость. В тонком металле время пребывания в этом интервале при сварке мало, и 304 сваривают без проблем. Для толстых сечений Outokumpu рекомендует 304L (1.4307). Особенно это важно для азотной кислоты: по данным Nickel Institute, нестабилизированная 304 в азотной кислоте подвержена межкристаллитной коррозии в зоне термического влияния сварных швов, поэтому для сварных аппаратов применяют 304L. Склонность к МКК проверяют по ASTM A262 или ISO 3651-2. Механизм МКК подробно описан на странице 12Х18Н10Т.

Коррозионное растрескивание под напряжением

По данным Outokumpu, риск хлоридного коррозионного растрескивания 304 появляется при температуре выше примерно 50 °C и растёт с уровнем растягивающих напряжений и после холодной деформации. Для горячих хлоридсодержащих сред рассматривают дуплексные стали или высоконикелевые сплавы.

AISI 304 пищевая или нет: контакт с продуктами

Сталь 304 — основной материал пищевого, молочного, пивоваренного и кухонного оборудования. Однако понятие «пищевая сталь» относится к готовому изделию, а не к марке. Безопасность оценивают по количеству металлов, переходящих в продукт, и это количество зависит от площади контакта, среды, времени, температуры, состояния поверхности, качества сварных швов и загрязнения железом при изготовлении.

Нормативная база

В Европейском союзе рамочные требования к материалам, контактирующим с пищей, устанавливает регламент (ЕС) № 1935/2004; специальных мер для металлов и сплавов на уровне ЕС нет. Совет Европы принял резолюцию CM/Res(2020)9 о безопасности материалов для контакта с пищей, а технические рекомендации изложены в гиде EDQM «Metals and alloys used in food contact materials and articles». Во втором издании гида (2024) установлены специфические пределы выделения (SRL) для готовых изделий: никель — 0,14 мг/кг, хром (III) — 1 мг/кг, марганец — 0,55 мг/кг продукта (таблица 12). Испытания проводят в растворе лимонной кислоты 5 г/л и искусственной водопроводной воде.

По результатам испытаний, выполненных в Королевском технологическом институте (KTH, Швеция) и опубликованных Международным форумом нержавеющей стали (ISSF, worldstainless), выделение металлов из изделий из нержавеющей стали находилось ниже установленных пределов и снижалось при повторном использовании. В странах ЕАЭС требования безопасности к изделиям подтверждают по техническим регламентам для продукции, контактирующей с пищевыми продуктами.

Что определяет стойкость изделия

• Шероховатость рабочих поверхностей и отсутствие щелей и застойных зон.
• Качество сварных швов: провар, удаление цветов побежалости, травление и пассивация.
• Режим мойки и дезинфекции: концентрация активного хлора, температура и время контакта (таблица 10).
• Содержание хлоридов в продукте и технологической воде.
• Отсутствие частиц углеродистой стали от инструмента и оснастки.

Для рассолов, соусов с высоким содержанием соли и оборудования, которое часто обрабатывают хлорсодержащими средствами, надёжнее сталь 316L.

Маркировки 18/8, 18/10 и 18/0 на посуде

Маркировки 18/8 и 18/10 обозначают примерное содержание хрома и никеля в процентах (таблица 13). Обе соответствуют стали 304: «18/10» означает, что никель находится ближе к верхней части допустимого диапазона. Маркировка 18/0 указывает на отсутствие никеля — это ферритная сталь типа AISI 430.

Эти обозначения — торговые маркировки производителей посуды и столовых приборов, а не обозначения стандартов на сталь. Разница в 2 % никеля между 18/8 и 18/10 влияет на стойкость и блеск меньше, чем качество полировки, отделка поверхности и условия ухода.

• 18/8 и 18/10 — немагнитны в отожжённом состоянии, хорошо переносят кислые продукты и мойку.
• 18/0 — магнитна, поэтому её используют для дна посуды под индукционные плиты. Корпус посуды обычно делают из 18/8 или 18/10, а магнитный слой — из ферритной стали.

Термообработка AISI 304

Как и все аустенитные стали, 304 не упрочняется закалкой: при нагреве и охлаждении в ней не происходит полиморфного превращения. Термообработка служит для растворения карбидов, снятия наклёпа и восстановления коррозионной стойкости. Повысить прочность можно только холодной деформацией.

• Аустенизация (отжиг на твёрдый раствор). ASTM A480 требует для хромоникелевых аустенитных сталей нагрева не ниже 1040 °C с быстрым охлаждением. Европейские стандарты для стали 1.4301 предусматривают аустенизацию при 1000–1100 °C с охлаждением на воздухе или в воде. Outokumpu после горячей деформации рекомендует нагрев около 1050 °C с быстрым охлаждением. Быстрое охлаждение нужно, чтобы металл прошёл интервал 870–425 °C без выделения карбидов.
• Горячая деформация. По данным Outokumpu — в интервале 850–1150 °C с последующей аустенизацией.
• Снятие напряжений. Нагрев в интервале 425–870 °C для 304 нежелателен из-за сенсибилизации. Если требуется полностью снять напряжения в изделии, работающем в коррозионной среде, выполняют полный отжиг на твёрдый раствор или применяют 304L.

Сравнить поведение аустенитной стали с углеродистыми, у которых закалка даёт мартенсит, удобно в тренажёре «Диаграмма железо–углерод». Для высоколегированных аустенитных сталей эта диаграмма напрямую не применяется, но наглядно показывает, почему углеродистая сталь закаливается, а 304 — нет.

Сварка AISI 304: присадки и технология

Сталь 304 хорошо сваривается аргонодуговой, полуавтоматической, ручной дуговой, плазменной, лазерной и контактной сваркой. Подогрев не требуется, послесварочная термообработка обычно не нужна. Сварочные материалы для типовых задач приведены в таблице 14.

Выбор присадки

Основная присадка для 304 и 304L — низкоуглеродистая 308L (AWS A5.9: C не более 0,030 %, Cr 19,5–22,0 %, Ni 9,0–11,0 %). Повышенное по сравнению с основным металлом содержание хрома и никеля обеспечивает в шве небольшое количество δ-феррита, которое защищает от горячих трещин. Для ручной дуговой сварки применяют электроды E308L-16 и E308L-17, для полуавтоматической — проволоку ER308LSi с лучшим смачиванием кромок. Outokumpu рекомендует присадки того же или несколько более высоколегированного состава и основной металл 1.4307 (304L) для толстых сечений.

Разнородные соединения 304 с углеродистыми и низколегированными сталями выполняют присадкой 309L (Св-07Х25Н13): её запас хрома и никеля компенсирует разбавление углеродистым металлом и исключает образование хрупкого мартенсита в шве.

Технологические рекомендации

• Межпроходная температура — не выше 150 °C; ограничение тепловложения снижает коробление и риск сенсибилизации.
• При аргонодуговой сварке корень шва защищают поддувом аргона.
• Кромки обезжиривают; щётки, круги и зажимы используют только те, что не контактировали с углеродистой сталью.
• Прихватки ставят с малым шагом, сварку ведут от середины к краям или обратноступенчатым способом, чтобы уменьшить коробление.

Обработка после сварки

Цвета побежалости и окалину удаляют травлением растворами или пастами на основе азотной и плавиковой кислот, затем выполняют пассивацию и тщательную промывку. Требования к очистке, травлению и пассивации нержавеющих сталей установлены ASTM A380 и ASTM A967.

Обработка резанием AISI 304

По классификации Sandvik Coromant аустенитные нержавеющие стали относятся к группе обрабатываемости ISO M. Удельная сила резания для нержавеющих сталей составляет примерно 1800–2850 Н/мм², что выше, чем у конструкционных углеродистых сталей. Основные проблемы — наклёп обработанной поверхности, нарост на кромке, высокая температура в зоне резания и плохо дробящаяся стружка.

Принципы обработки

• Резать под наклёпанным слоем с постоянной глубиной; не допускать трения инструмента без съёма стружки.
• Использовать острые кромки с положительной геометрией и твёрдые сплавы с покрытием для группы M.
• Обеспечить жёсткое закрепление заготовки и инструмента: по данным Outokumpu, для 304 требуются мощное оборудование и жёсткая установка.
• При сверлении не останавливать подачу, пока сверло находится в отверстии: вращение без резания наклёпывает дно.
• Применять обильную подачу СОЖ; для резьбонарезания метчиками — специальные масла.

Сверление: пример расчёта

Ориентировочные режимы сверления твердосплавными свёрлами приведены в таблице 15.

Когда выбрать 303

Для деталей с большим объёмом механической обработки существует свободнорежущая сталь 303 (1.4305) с повышенным содержанием серы: по EN 10088-3 — 0,15–0,35 %. Она заметно лучше ломает стружку, но хуже сваривается, полируется и уступает 304 по коррозионной стойкости. Промежуточный вариант — пруток 1.4301 с содержанием серы 0,015–0,030 %, которое EN 10088 допускает для изделий под механическую обработку. Подобрать режимы точения, фрезерования и сверления можно в тренажёре режимов резания.

Гибка и вытяжка AISI 304

Высокое удлинение (не менее 40–45 %) делает 304 одной из лучших сталей для холодной штамповки, гибки, профилирования и вытяжки. При этом нужно учитывать особенности метастабильного аустенита.

• Сильное деформационное упрочнение. Часть аустенита превращается в мартенсит, усилие растёт быстрее, чем у углеродистой стали, и при многопереходной вытяжке нужна промежуточная аустенизация.
• Повышенное пружинение. Угол подгибки на листогибе больше, чем для углеродистого листа той же толщины.
• Магнитность после деформации — следствие образования мартенсита (раздел о магнитных свойствах).
• Остаточные напряжения. Холоднодеформированный металл в горячих хлоридных средах более склонен к коррозионному растрескиванию.

Для глубокой вытяжки выбирают 304 с никелем у верхней границы диапазона или сталь 305 с никелем 10,5–13,0 %: более стабильный аустенит медленнее упрочняется и лучше вытягивается. Для глубокой вытяжки предназначена и отделка 2D.

Отделка поверхности AISI 304: 2B, BA, No.4

Тип отделки поверхности влияет не только на внешний вид, но и на коррозионную стойкость и очищаемость. Обозначения по ASTM A480 и EN 10088-2 сведены в таблице 16.

• 2B — самая распространённая заводская отделка холоднокатаного листа: гладкая, полублестящая. По данным ASSDA, гладкие отделки 2B и BA хорошо сопротивляются окрашиванию в прибрежной атмосфере.
• BA (2R) — светлый отжиг, зеркально-блестящая поверхность без полировки.
• No.4 — шлифованная сатинированная отделка. По данным ASSDA, её коррозионная стойкость обычно ниже, чем у заводских отделок 2B и BA той же марки.
• No.8 — зеркальная полировка для декоративных изделий.

ASSDA обращает внимание, что стандарты определяют отделку в основном через технологию, а не через измеряемые параметры. Исключение — отделка 2K по EN 10088-2, для которой нормирована шероховатость не более 0,5 мкм Ra; именно это значение ASSDA рекомендует для наружных конструкций у моря. Поэтому для санитарного и пищевого оборудования в заказе указывают конкретное значение Ra и направление рисок, а для наружных конструкций у моря — шероховатость не более 0,5 мкм и вертикальную ориентацию шлифовки.

Применение AISI 304 и выбор марки

Благодаря сочетанию коррозионной стойкости, пластичности, свариваемости и гигиеничности 304 применяют в самых разных отраслях.

• Пищевое, молочное, пивоваренное и кухонное оборудование, емкости, трубопроводы, мойки.
• Посуда и столовые приборы (маркировки 18/8 и 18/10).
• Химическое оборудование для сред без галогенидов, в том числе для азотной кислоты (сварные узлы — из 304L).
• Архитектурные элементы, ограждения и фасады в городской и сельской атмосфере.
• Криогенное оборудование и емкости для сжиженных газов.
• Крепёж из нагартованного прутка (класс B8 Class 2 по состоянию B ASTM A276).
• Детали бытовой техники и интерьера.

Когда нужна другая марка

• Хлориды выше 200 ppm, морская атмосфера, частая обработка хлором — 316L или дуплексные стали.
• Толстые сварные сечения в коррозионной среде — 304L.
• Сварные узлы, длительно работающие в интервале 425–870 °C, — стабилизированные 321 или 12Х18Н10Т, для ползучести — 304H.
• Большой объём токарной обработки без сварки — 303.
• Строго немагнитные детали после холодной деформации — стали с повышенным никелем, например 316L или 305.

Чем отличается AISI 304 от 12Х18Н10Т, 316, 430 и 201

Сводное сравнение приведено в таблице 17. Ниже — ключевые различия, из-за которых чаще всего ошибаются при выборе.

• 304 и 12Х18Н10Т. 12Х18Н10Т стабилизирована титаном и допускает до 0,12 % углерода, это аналог 321. Для сварной аппаратуры, работающей при нагреве, она надёжнее 304; для полированных и декоративных поверхностей удобнее 304.
• 304 и 316L. Главное отличие — 2–3 % молибдена и больше никеля. 316L выдерживает в пять раз больше хлоридов (до 1000 ppm против 200 ppm по данным ASSDA) и рекомендована для побережья.
• 304 и 430 (18/0). 430 — ферритная сталь без никеля: магнитна, менее пластична, хуже сваривается, но пригодна для интерьера и магнитного дна посуды.
• 304 и 201. В 201 никель частично заменён марганцем и азотом (Mn 5,5–7,5 %, Ni 3,5–5,5 % по ASTM A240). В отожжённом состоянии она так же немагнитна, как 304, поэтому магнитом их не различить. Для изделий, контактирующих с кислыми продуктами, важно, что гид EDQM ограничивает выделение марганца значением 0,55 мг/кг.

Порядок выбора

1. Есть хлориды выше 200 ppm, морская атмосфера или температура хлоридной среды выше 60 °C — выбирают 316L или дуплексную сталь.
2. Изделие сварное, толщина значительная, среда коррозионная — 304L.
3. Сварной узел длительно нагревается в интервале 425–870 °C — 321, 12Х18Н10Т или 304H в зависимости от задачи.
4. Остальные случаи общего назначения — 304.

Как проверить AISI 304 при входном контроле

Подмена 304 на более дешёвые хромомарганцевые стали серии 200 или ферритную 430 — частая проблема при закупке листа, трубы и готовых изделий. Возможности методов контроля сведены в таблице 18.

Рекомендуемая последовательность

1. Сверить сертификат (тип 3.1 по EN 10204): стандарт и его редакция, номер плавки, химический состав, механические свойства.
2. Магнит: сильное притяжение указывает на ферритную, мартенситную или дуплексную сталь.
3. Капельный тест на марганец: выявляет стали серии 200.
4. Капельный тест на молибден или портативный рентгенофлуоресцентный анализатор: отличают 304 от 316 и подтверждают содержание никеля.
5. Если важно различить 304 и 304L — оптико-эмиссионный спектральный анализ, так как рентгенофлуоресцентный анализатор углерод не определяет.

Сортамент и расчёт массы проката из AISI 304

Сталь 304 поставляется в виде листа и рулона разных отделок, полосы, круга, квадрата, шестигранника, проволоки, бесшовных и сварных труб. Теоретическая масса рассчитывается по номинальным размерам при плотности 7900 кг/м³; готовые значения — в таблицах 19, 20 и 21.

Фактическая масса отличается от теоретической на величину предельных отклонений по размерам, установленных стандартами на сортамент.

Вопросы и ответы по стали AISI 304

Источники

1. ASTM A240/A240M-20a. Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications.
2. ASTM A276/A276M. Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes.
3. ASTM A480/A480M. Standard Specification for General Requirements for Flat-Rolled Stainless and Heat-Resisting Steel Plate, Sheet, and Strip.
4. ASTM A262. Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels.
5. ASTM A380/A380M. Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems. ASTM A967/A967M. Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts.
6. ASTM G48 и ASTM G150 — методы определения стойкости к питтинговой и щелевой коррозии.
7. AWS A5.4 и AWS A5.9 — электроды и проволока для сварки нержавеющих сталей.
8. EN 10088-1, EN 10088-2:2014, EN 10088-3. Stainless steels.
9. EN 10204. Metallic products — Types of inspection documents.
10. ISO 15510. Stainless steels — Chemical composition. ISO 3651-2. Determination of resistance to intergranular corrosion of stainless steels.
11. JIS G4303, G4304, G4305; GB/T 20878 — обозначения SUS304 и 06Cr19Ni10.
12. ГОСТ 5632-2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.
13. ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. ГОСТ 10052-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы.
14. Outokumpu. Core 304/4301: technical datasheet; Steel grades, properties and global standards.
15. ASSDA (Australian Stainless Steel Development Association). Technical FAQ 3: Magnetic effects of stainless steels; FAQ 4: Testing for grade confirmation; FAQ 6: Preventing coastal corrosion (tea staining); Chlorine vs chloride; материалы по отделке поверхности 2B, BA, No.4.
16. Nickel Institute. Alloy selection for service in nitric acid (публикация № 10075, 2020); Guidelines for the welded fabrication of nickel-containing stainless steels for corrosion resistant services (публикация № 11007).
17. Council of Europe. Resolution CM/Res(2020)9 on the safety and quality of materials and articles for contact with food. EDQM. Metals and alloys used in food contact materials and articles: a practical guide for manufacturers and regulators, 2nd edition, 2024.
18. Регламент (ЕС) № 1935/2004 о материалах и изделиях, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами.
19. ISSF (worldstainless). Compliance tests of stainless steel as a food contact material using the CoE test guideline.
20. Sandvik Coromant. Технические материалы по обработке материалов группы ISO M и каталожные данные по сверлению.