304 Teräs on seos – eli metalli, joka on valmistettu sekoittamalla niin kutsuttuja seosaineita perusmetalliin – ja se tarjoaa kirjaimellisesti selkärangan modernille teollisuudelle. Teräs koostuu pääasiassa hiilestä ja raudasta, sekä muista hivenaineista, jotka voivat antaa teräksille ainutlaatuisia ominaisuuksia. Yksi teräslaji tunnetaan ruostumattomana teräksenä, jossa käytetään kromia vähentämään useimpien rautapohjaisten materiaalien tavallista korroosiota. Tämä artikkeli tutkii yleisintä ruostumatonta terästä, 304 terästä, ja selvittää sen fysikaalisia, mekaanisia ja työstöominaisuuksia. Suunnittelijat saavat paremman käsityksen siitä, mikä tämä materiaali on, miten se toimii ja missä 304 terästä käytetään teollisuudessa, jotta he voivat mahdollisesti valita tämän materiaalin omiin projekteihinsa.
304 Ruostumattoman teräksen fysikaaliset ominaisuudet
Ruostumattomat teräkset ovat saaneet nimensä American Iron & Steel Institute (AISI) ja Society of Automotive Engineers (SAE) -järjestöiltä, jotka ovat erikseen luoneet omat nimeämisjärjestelmänsä terässeoksille seosaineiden, käyttökohteiden ja muiden tekijöiden perusteella. Terästen nimet voivat olla hämmentäviä, koska samalla seoksella voi olla eri tunnisteet riippuen siitä, mitä järjestelmää käytetään; ymmärrä kuitenkin, että useimpien seosten kemiallinen koostumus pysyy samana luokitusjärjestelmien välillä. Ruostumattomien terästen tapauksessa ne koostuvat usein 10–30 % kromista ja ne on tehty kestämään vaihtelevia määriä korroosiota. Jos haluat lisätietoja ruostumattomien terästen eroista, voit lukea artikkelimme ruostumattoman teräksen tyypistä.
Tyypin 304 teräs on osa 3xx ruostumattomia teräksiä tai niitä seoksia, jotka on sekoitettu kromin ja nikkelin kanssa. Alla on 304 teräksen kemiallinen erittely:
<=0,08 % hiiltä
18-20 % kromia
66,345-74 % rautaa
<= 2 % mangaania
8-10,5 % nikkeliä
<=0,045 % fosforia
<=0,03 % rikkiä
<=1 % piitä
304 teräksen tiheys on noin 8 g/cm3 tai 0,289 lb/in3. Tyypin 304 terästä on myös kolmea päätyyppiä: 304, 304L ja 304H seokset, jotka eroavat kemiallisesti hiilipitoisuuden perusteella. 304L:ssä on alhaisin hiilipitoisuus (0,03 %), 304H:ssa on korkein (0,04-0,11 %) ja tasapainoinen 304 jakaa eron (0,08 %). Yleensä 304L on varattu suurille hitsauskomponenteille, jotka eivät vaadi hitsauksen jälkeistä hehkutusta, koska alhaiset hiilipitoisuudet lisäävät sitkeyttä. Sitä vastoin 304H:ta käytetään eniten korkeissa lämpötiloissa, joissa lisääntynyt hiilipitoisuus auttaa säilyttämään sen lujuuden kuumana.
Tyypin 304 teräs on austeniittista, joka on yksinkertaisesti rauta-kromi-nikkeliseoksesta valmistettu molekyylirakenne. Se tekee 304 teräksestä olennaisesti ei-magneettista ja antaa sille pienemmän heikkouden rakeiden väliseen korroosioon, koska austeniittiset teräkset ovat yleensä vähähiilisiä. 304 teräs hitsautuu hyvin useimmilla hitsausmenetelmillä, sekä täyteaineilla että ilman, ja se on helppo vetää, muotoilla ja pyörittää muotoon.
Korroosionkestävyys ja lämpötilavaikutukset
Tyyppi 304 teräskoska se on suosituin ruostumaton teräs, valitaan luonnollisesti sen korroosionkestävyyden vuoksi. Se kestää ruostumista monissa eri ympäristöissä, ja sitä hyökkäävät pääasiassa vain kloridit. Se kokee myös lisääntynyttä pistesyöpymistä lämpimissä lämpötiloissa (yli 60 astetta), vaikka korkeammat hiililaadut (304H) lieventävät tätä vaikutusta huomattavasti. Tämä tarkoittaa, että 304 teräs ruostuu pääasiassa ei korkeissa lämpötiloissa, vaan vesiliuoksissa, joissa jatkuva kosketus syövyttävien materiaalien kanssa voi kuluttaa seosta. 304 teräksiä ei helposti karkaista lämpökäsittelyllä, mutta ne voidaan hehkuttaa työstettävyyden lisäämiseksi ja kylmätyöstää lujuuden lisäämiseksi. Jos korroosionkestävyys on projektille erittäin tärkeää, 304L on paras valinta, koska sen pienempi hiilipitoisuus vähentää rakeiden välistä korroosiota.
304 Ruostumattoman teräksen mekaaniset ominaisuudet
Taulukko 1: Yhteenveto 304-teräksen mekaanisista ominaisuuksista.
Mekaaniset ominaisuudet
Mitta
Englanti
Lopullinen vetolujuus
515 MPa
74700 psi
Myötölujuus
205 MPa
29700 psi
Kovuus (Rockwell B)
70
70
Joustavuuden moduli
193-200 GPa
28000-29000 ksi
Charpy-iskuvoima
325 J
240 ft-lb
Taulukko 1 näyttää joitakin 304-teräksen perusmekaanisia ominaisuuksia. Seuraavassa osiossa esitellään lyhyesti jokainen näistä parametreista ja näytetään, kuinka ne liittyvät 304-teräksen työominaisuuksiin.
Loppuvetolujuus ja myötölujuus ovat mitta materiaalin kyvystä kestää vetovoimia (vetäviä voimia). Myötölujuus on alhaisempi kuin loppuvetolujuus, koska myötölujuus kuvaa suurinta jännitystä ennen pysyvää muodonmuutosta, kun taas loppuvetolujuus viittaa suurimpaan jännitykseen ennen murtumista. Vaikka se ei ole yhtä vahva kuin jotkut muut saatavilla olevat teräkset, vähäisemmät lujuudet mahdollistavat tämän metallin helpon muotoilun ja käsittelyn ilman suuria vaikeuksia.
kovuuskoe on yksi erilaisista kovuustesteistä, joita käytetään kuvaamaan materiaalin reagointia pinnan muodonmuutokseen. Kova materiaali ei naarmuunnu helposti ja on yleensä hauraampi, kun taas pehmeämpi materiaali muodonmuuttuu paikallisen pinnan rasituksen alla ja on yleensä taivutettavampi. Mitä korkeampi Rockwell-kovuus, sitä kovempi materiaali, mutta kuinka kovaa, riippuu siitä, miten se vertautuu muihin metalleihin samalla asteikolla. 304-teräksellä on Rockwell B -kovuus 70; vertailun vuoksi kuparin, pehmeän metallin, Rockwell B -kovuus on 51. Yksinkertaisesti sanottuna, 304-teräs ei ole yhtä kova kuin jotkut sen ruostumattomasta teräksestä valmistetut sisarukset, kuten 440-teräs (lisätietoja katso artikkelistamme 440-teräksestä), mutta se on silti kestävä yleiskäyttöinen teräs.
Tyypin 304 teräksellä on elastisuusmoduulien vaihteluväli, riippuen käytetystä tyypistä, mutta ne kaikki sijaitsevat 193-200 GPa:ssa. Elastisuusmoduuli on hyvä mittari materiaalin kyvystä säilyttää muotonsa rasituksen alla ja on yleinen vahvuuden indikaattori. Kuten useimmissa teräksissä, 304-teräksen elastisuusmoduuli on varsin korkea, mikä tarkoittaa, että se ei helposti muutu rasituksen alla; huomaa kuitenkin, että matalampi elastisuusmoduuli tekee siitä helpommin koneistettavan, joten 304 valmistetaan usein matalamman elastisuusmoduulin omaavaksi helpottamaan koneistusta.
Vähemmän tunnettu, mutta silti tärkeä mitta materiaalin kyvystä absorboida energiaa, kun siihen kohdistuu suuri voima, mikä kertoo, miten se murtuu rasituksen alla. On tärkeää tietää, miten materiaali murtuu, koska joissakin sovelluksissa halutaan taivutettavampi murtumistapa kuin hauraampi halkeama. Charpy-iskutesti käyttää suurta heiluripendeliä, joka heiluu uritetun näytteen päälle simuloiden näitä olosuhteita, ja mittari näyttää, kuinka paljon energiaa heiluri siirtää metalliin. Matala Charpy-iskuvoima tarkoittaa, että materiaali on yleensä kovempi, ja sen jäykkä kristallirakenne haluaa murtua helposti suuren energian heilurin vaikutuksesta. 304-teräksellä on korkea Charpy-iskuvoima, mikä tarkoittaa, että se on yleensä taivutettavampi ja taipuu ennen murtumista, absorboiden osan iskusta. Tämä arvo on vielä yksi todiste siitä, että 304-teräs on helposti työstettävissä ja muokattavissa, ja murtuma on epätodennäköisempää rasituksen alla.
Mikä on 304 ruostumattoman teräksen lujuus?
Myötölujuus 304 ruostumattomassa teräksessä on 205 MPa tai 29700 psi. Myötölujuus voi vaihdella riippuen tekniikoista kuten tietystä lämpökäsittelystä ja valmistusprosesseista, joita on sovellettu ruostumattomaan teräkseen.
Mikä on 304 ruostumattoman teräksen vetolujuus?
304 ruostumattoman teräksen vetolujuus on 515 MPa tai 74700 psi. 304 ruostumattoman teräksen erityinen vetolujuus voi vaihdella tekijöiden, kuten lämpökäsittelyn, valmistusprosessien ja tietyn 304 ruostumattoman teräksen variantin mukaan.
304 Ruostumattoman teräksen sovellukset
304 teräs kutsutaan usein ”ruoka-luokan” ruostumattomaksi teräkseksi, koska se ei reagoi useimpien orgaanisten happojen kanssa ja sitä käytetään elintarviketeollisuudessa. Sen erinomainen hitsattavuus, koneistettavuus ja työstettävyys tekevät näistä ruostumattomista teräksistä sopivia sovelluksiin, jotka vaativat korroosionkestävyyttä sekä monimutkaisuutta. Tästä syystä 304 on löytänyt monia käyttötarkoituksia, kuten:
Keittiölaitteet (altaat, ruokailuvälineet, suojakiskot)
Erilaiset putket
Elintarvikelaitteet (panimot, pastöroijat, sekoittimet jne.)
Lääketieteellisen prosessoinnin laitteet
Narkoosineulat
Kannut ja padat
Värjäyslaitteet
sekä muita käyttötarkoituksia.
Tämän listan kautta on selvää, että 304-teräs on tehokas monilla eri aloilla. Sen erinomaiset työstettävyysominaisuudet, yhdistettynä laajaan historiaan ja saatavuuteen, tekevät siitä hyvän ensimmäisen valinnan ruostumattomasta teräksestä valittaessa.
XTJ on johtava OEM-valmistaja, joka on omistautunut tarjoamaan yhden luukun valmistusratkaisuja prototyypistä tuotantoon. Olemme ylpeitä siitä, että olemme ISO 9001 -sertifioitu järjestelmän laatujohtamisyritys, ja olemme päättäneet luoda arvoa jokaisessa asiakassuhteessa. Teemme tämän yhteistyön, innovoinnin, prosessien parantamisen ja poikkeuksellisen työn laadun kautta.
