304 Steel is een legering – dat wil zeggen, een metaal dat is gemaakt door zogenaamde legeringselementen te mengen in een basismetaal – en het biedt een vrij letterlijke ruggengraat voor de moderne industrie. Staal bestaat voornamelijk uit koolstof en ijzer, met andere sporelementen die staal unieke eigenschappen kunnen geven. Een klasse van staal wordt aangeduid als roestvrij staal, dat gebruikmaakt van chroom om de gebruikelijke corrosie die de meeste ijzerbasis materialen ondervinden te verminderen. Dit artikel zal het meest voorkomende roestvrij staal, 304 staal, verkennen en de fysieke, mechanische en bewerkings eigenschappen onderzoeken. Ontwerpers krijgen een beter inzicht in wat dit materiaal is, hoe het werkt en waar 304 staal in de industrie wordt toegepast, zodat ze mogelijk dit materiaal kunnen selecteren voor gebruik in hun eigen projecten.
Physical Properties of 304 Stainless Steel
Roestvrij staal krijgen hun namen van het American Iron & Steel Institute (AISI) en de Society of Automotive Engineers (SAE), die elk hun eigen naamgevingssystemen voor staallegeringen hebben ontwikkeld op basis van legeringselementen, toepassingen en andere factoren. Staalnamen kunnen verwarrend zijn, omdat dezelfde legering verschillende identificaties kan hebben afhankelijk van welk systeem wordt gebruikt; begrijp echter dat de chemische samenstelling van de meeste legeringsmengsels hetzelfde blijft over classificatiesystemen. In het geval van roestvrij staal bestaan ze vaak uit 10 tot 30% chroom en zijn ze gemaakt om verschillende mate van corrosiebestendigheid te weerstaan. Lees gerust ons artikel over de verschillende soorten roestvrij staal om meer te leren over de verschillen.
Type 304 staal maakt deel uit van de 3xx roestvrij staal of die legeringen die zijn gemengd met chroom en nikkel. Hieronder volgt een chemische uitsplitsing van 304 staal:
<=0.08% koolstof
18-20% chroom
66.345-74% ijzer
<= 2% mangaan
8-10.5% nikkel
<=0.045% fosfor
<=0.03% zwavel
<=1% silicium
The density of 304 steel is around 8 g/cm3, or 0.289 lb/in3. Type 304 steel also comes into three main varieties: 304, 304L, and 304H alloys, which chemically differ based on carbon content. 304L has the lowest carbon percentage (0.03%), 304H has the highest (0.04-0.1%), and balanced 304 splits the difference (0.08%). In general, 304L is reserved for large welding components that do not require post-welding annealing, as the low carbon percentages increase ductility. Conversely, 304H is most used in elevated temperatures where the increased carbon content helps preserve its strength while hot.
Type 304 staal is austenitisch, wat simpelweg een soort moleculaire structuur is gemaakt van de ijzer-chroom-nikkel legering. Het maakt 304 staal in wezen niet-magnetisch, en geeft het een lagere kwetsbaarheid voor corrosie tussen korrels dankzij dat austenitisch staal over het algemeen laag in koolstof is. 304 staal las goed met de meeste lasmethoden, zowel met als zonder vulmaterialen, en het vormt, trekt en spint gemakkelijk in vorm.
Corrosiebestendigheid & temperatuureffecten
Type 304 staal, being the most popular stainless steel, is naturally chosen for its corrosion resistance. It can resist rusting in many different environments, only being majorly attacked by chlorides. It also experiences increased pitting in warm temperatures (above 60 degrees Celsius), though the higher carbon grades (304H) mitigate this effect considerably. This means that 304 steel mainly rusts not in high temperatures, but in aqueous solutions where continuous contact with corrosive materials can wear down the alloy. 304 steels are not readily hardened by thermal treatment, but can be annealed to increase workability and cold worked to increase strength. If corrosion resistance is of high priority to a project, 304L is the best choice as its decreased carbon content reduces intergranular corrosion.
Mechanische eigenschappen van 304 roestvrij staal
Tabel 1: Samenvatting van mechanische eigenschappen voor 304 staal.
Mechanische eigenschappen
Metrisch
Engels
Uiteindelijk treksterkte
515 MPa
74700 psi
Trekkracht
205 MPa
29700 psi
Hardheid (Rockwell B)
70
70
Elasticiteitsmodulus
193-200 GPa
28000-29000 ksi
Charpy-impact
325 J
240 ft-lb
Tabel 1 toont enkele basis mechanische eigenschappen van 304 staal. De volgende sectie zal kort elk van deze parameters toelichten en laten zien hoe ze relevant zijn voor de werkende eigenschappen van 304 staal.
De ultieme trek- en yieldsterktes zijn een maat voor de veerkracht van een materiaal tegen trek (trekkrachten). De yieldsterkte is lager dan de ultieme treksterkte, omdat de yieldsterkte het maximale stressniveau beschrijft voordat het materiaal permanent vervormt, terwijl de ultieme sterkte verwijst naar de maximale stress vóór breuk. Hoewel niet zo sterk als sommige andere beschikbare staalsoorten, maken de verlaagde sterktes het mogelijk om dit metaal gemakkelijk in vorm te werken en te manipuleren zonder veel moeite.
The hardness test is one of the various hardness tests used to describe a material’s response to surface deformation. A harder material will not scratch easily and is typically more brittle, while a softer material will deform under local surface stress and is generally more ductile. The higher the Rockwell hardness, the harder the material, but to what degree depends on how it compares to other metals on the same scale. 304 steel has a Rockwell B hardness of 70; for reference, the Rockwell B hardness of copper, a soft metal, is 51. Simply put, 304 steel is not as hard as some of its stainless steel brothers such as 440 steel (see our article on 440 steel for more information), but still holds its own as a tough general purpose steel.
Type 304 steel has a range of elastic moduli, depending upon what type is used, but they all lie within 193-200 GPa. The modulus of elasticity is a good measures of a material’s ability to retain shape under stress, and is a general indicator of strength. As with most steels, the elastic modulus of 304 steel is quite high, meaning it will not easily deform under stress; however, note that a lower elastic modulus makes it easier to machine, so 304 is often fabricated to have a lower elastic modulus to allow for easy machining.
Een relatief obscure, maar desalniettemin belangrijke maatstaf voor een materiaal is hoeveel energie wordt geabsorbeerd wanneer het wordt geraakt door een grote kracht, wat zal laten zien hoe het breekt onder stress. Het is essentieel om te weten hoe een materiaal zal breken, aangezien sommige toepassingen een meer ductiel falingscenario verkiezen boven een meer bros breuk. De Charpy-impacttest gebruikt een grote slinger die in een genotste staalmonstertje zwaait om deze omstandigheden te simuleren, waarbij een meter aangeeft hoeveel energie wordt overgedragen van de slinger naar het metaal. Een lage Charpy-impactscore betekent dat het materiaal over het algemeen harder is, waarbij de stijve kristalstructuur liever gewoon breekt onder de hoge energie van de slinger. 304-staal heeft een hoge Charpy-impactscore, wat betekent dat het over het algemeen meer vervormbaar is en buigt voordat het breekt, waardoor een deel van de impact wordt geabsorbeerd. Deze waarde is nog meer bewijs dat 304-staal gemakkelijk bewerkt en gemanipuleerd kan worden, waarbij breuk minder waarschijnlijk is onder stressvolle omstandigheden.
What is the Strength of 304 Stainless Steel?
The yield strength of 304 roestvrij staal is 205 MPa or 29700 psi. The yield strength can vary based on factors such as the specific heat treatment and manufacturing processes applied to the stainless steel.
Wat is de treksterkte van 304 roestvrij staal?
De treksterkte van 304 roestvrij staal is 515 MPa of 74700 psi. De specifieke treksterkte van 304 roestvrij staal kan variëren op basis van factoren zoals warmtebehandeling, productieprocessen en de specifieke variant van 304 roestvrij staal.
Toepassingen van 304 roestvrij staal
304 staal is often referred to as “food-grade” stainless steel, as it is unreactive with most organic acids and is used in the food processing industry. Its excellent weldability, machinability, and workability suits these stainless steels to applications that require a level of corrosion resistance as well as complexity. As a result, 304 has found many uses, such as:
Keukenapparatuur (wasbakken, bestek, spatwanden)
Buiswerk van verschillende typen
Voedselverwerkingsapparatuur (brouwers, pasteurizers, mixers, enz.)
Farmaceutische verwerkingsapparatuur
Injectienaalds
Pannen en potten
Kleurstofapparatuur
en andere toepassingen.
Through this list, it is clear that 304 steel is effective in many different areas. Its excellent working characteristics, combined with its extensive history and availability make it a great first choice when choosing a stainless steel.
XTJ is een toonaangevende OEM-fabrikant die zich inzet voor het bieden van one-stop productieoplossingen van prototype tot productie. We zijn trots op ons ISO 9001 gecertificeerde systeem voor kwaliteitsbeheer en vastbesloten om waarde te creëren in elke klantrelatie. Dat doen we door samenwerking, innovatie, procesverbeteringen en uitzonderlijk vakmanschap.
