Сталь AISI 904L | EN 1.4539 | DIN X1NiCrMoCu25-20-5 відноситься до супер аустенітних хромонікелевих нержавіючих сталей. Відрізняється підвищеною корозійною стійкістю у сильних агресивних середовищах. Виявляє особливу стійкість у морській воді, має високу стійкість до точкової, щілинної та міжкристалітної корозії.
Варто відзначити, що рівень антикорозійного спротиву в марки AISI 904 L на порядок вищий, ніж у металів хром-нікель-молібденової групи.
Високий вміст нікелю у її складі забезпечує сталь відмінною здатністю опору до корозійного розтріскування під напругою. Мідь сприяє кращій стійкості до кислот, особливо у найбільш агресивному діапазоні середньої концентрації.
Цю супер аустенітну нержавіючу сталь іноді класифікують як нікелевий сплав. Найчастіше випускається у вигляді сортового і плоского прокату, який в основному використовується в хімічній, енергетичній та нафтохімічній промисловості. Такий метал стійкий до сірчаної кислоти, фосфорної кислоти, азотної кислоти та ортофосфорної кислоти у різних концентраціях при високих температурах.
AISI 904L можна використовувати в морській воді до 70 °C, у сірчаній або фосфорній кислоті та в місцях, що містять хлориди. Інші сфери застосування матеріалу EN 1.4539 - це будівельна промисловість, хімічна промисловість, машини, що використовуються для виробництва штучних добрив, а також медична та фармацевтична промисловість.
Загалом AISI 904L може добре працювати в холодному стані. Однак для зміцнення матеріалу потрібні більш високі сили формування. AISI 904L можна використовувати в діапазоні температур від - 60 °C до 400 °C.
Гаряче формування
Гаряче формування AISI 904L можливе при 1200 °C - 900 °C. Охолодження відбувається на повітрі. Щоб уникнути утворення крихких та інтерметалічних фаз, час спокою в діапазоні 600 °C - 900 °C має бути зведений до мінімуму.
Зварювання
Сталь доволі легко зварюється стандартними методами. Після зварювання термічна обробка не потрібна, а шов варто очистити від окалини та пасивувати.
При виборі присадного металу також слід враховувати корозійне напруження. Використання високолегованого присадного металу може бути необхідним через литу структуру металу шва.
Для цієї сталі попередній нагрів не потрібен. Термічна обробка після зварювання зазвичай не є звичайною. Аустенітні сталі мають лише 30% теплопровідності нелегованих сталей. Їхня температура плавлення нижча, ніж у нелегованої сталі, тому аустенітні сталі потрібно зварювати з меншим підведенням тепла, ніж нелеговані сталі. Щоб уникнути перегріву або прогорання більш тонких листів, слід застосовувати вищу швидкість зварювання. Мідні опорні пластини для швидшого відведення тепла є функціональними, тоді як, щоб уникнути тріщин у металі припою, не допускається поверхневе сплавлення мідної опорної пластини. Ця сталь має значно вищий коефіцієнт теплового розширення, ніж нелегована сталь. У зв'язку з гіршою теплопровідністю слід очікувати більшого спотворення. Під час зварювання згідно з EN 1.4539 слід особливо дотримуватися всіх процедур, які протидіють цьому викривленню (наприклад, зварювання в зворотній послідовності, зварювання по черзі на протилежних сторонах з подвійним V-образним стиковим зварюванням, призначення двох зварників, якщо компоненти відповідно великі). Для виробів товщиною понад 12 мм слід віддавати перевагу подвійному V-образному стиковому зварюванню замість одинарного V-подібного стикового шва. Включений кут повинен становити 60° - 70°, при використанні MIG-зварювання достатньо близько 50°. Слід уникати накопичення зварних швів. Прихватні зварні шви повинні бути прикріплені на відносно коротшій відстані один від одного (значно меншій, ніж у нелегованих сталей), щоб запобігти сильній деформації, усадці або відшаруванню прихвачених швів. Прихватки повинні бути згодом відшліфовані або принаймні звільнені від кратерних тріщин. EN 1.4539 у зв’язку з аустенітним металом зварного шва та надто високим нагріванням існує залежність до утворення теплових тріщин. Схильність до теплових тріщин може обмежитися, якщо метал шва має менший вміст фериту (дельта-фериту). Вміст фериту до 10% сприятливо впливає і в цілому не впливає на корозійну стійкість. Зварювати потрібно якомога тонший шар (технологія стрингера), тому що більш висока швидкість охолодження зменшує схильність до гарячих тріщин. Під час зварювання також слід прагнути до швидкого охолодження, щоб уникнути вразливості до міжкристалічної корозії та крихкості. EN 1.4539 дуже підходить для зварювання лазерним променем. При ширині зварювальної канавки менше 0,3 мм відповідно товщині виробу 0,1 мм використання присадних металів не є необхідним. З більшими зварювальними канавками можна використовувати аналогічний присадний метал. Щоб уникнути окислення на поверхні шва, зварюйте лазерним променем за допомогою зворотного зварювання, наприклад гелій як інертний газ, зварювальний шов такий же стійкий до корозії, як і основний метал. Небезпека гарячої тріщини для зварювального шва не існує при виборі відповідного процесу. EN 1.4539 також підходить для лазерного різання азотом або газового різання киснем. Зрізані краї мають лише невеликі зони впливу тепла і, як правило, без мікротріщин, тому добре формуються. Під час вибору застосовних процесів кромки, обрізані методом сплавлення, можна безпосередньо конвертувати. Зокрема, їх можна зварювати без додаткової підготовки.
Під час обробки допускається використовувати лише інструменти з нержавіючої сталі, такі як сталеві щітки, пневматичні різці тощо, щоб не загрожувати пасивації. Слід знехтувати розміткою в зоні зварювального шва олійними болтами або олівцями для індикації температури. Висока корозійна стійкість цієї нержавіючої сталі заснована на утворенні однорідного, компактного пасивного шару на поверхні. Фарби відпалу, окалину, залишки шлаку, чавун, бризки тощо необхідно видалити, щоб не зруйнувати пасивний шар. Для очищення поверхні можна застосовувати методи очищення щіткою, шліфування, травлення або струминну обробку (кварцевий пісок без вмісту заліза або скляні сфери). Для чищення можна використовувати тільки щітки з нержавіючої сталі. Протравлювання попередньо обробленої зони шва виконується зануренням і розпиленням, однак часто використовують травильні пасти або розчини. Після маринування необхідно ретельно промити водою.
Механічні властивості
| Межа міцності на розрив, мін., МПа | 520-730 |
| Межа плинності, 0,2%, МПа | 220 |
| Відносне подовження, мін., % | 35 |
| Твердість, HB тип | 230 |
Фізичні властивості
| Щільність г / см³ | 8,06 |
| Питома теплоємність при +20°C, Дж / кг*К | 450 |
| Теплопровідність при +20°C, Вт / м*К | 12 |
| Питомий електроопір при +20°C, мкОм*м | 1 |
| Магнітні властивості | немагнітна |
| Температура | +20°С | +100°С | +200°C | +300°С | +400°С | +500°С |
| Модуль пружності, ГПа | 195 | 190 | 182 | 174 | 166 | 158 |
| Коефіцієнт лінійного розширення, 10-6/°C | 15,8 | 15,8 | 16,1 | 16,5 | 16,9 | 17,3 |
Термічна обробка
Рекомендована температура відпалу деформованої сталі AISI 904L становить 1095 °C.
Особливості
Завдяки високому вмісту нікелю та хрому, сталь у важких умовах значно знижує розвиток корозії, а висока щільність хрому та молібдену сприяє пасивації металевих поверхонь та покращує механічні властивості виробів. Крім того, висока концентрація міді сприяє підвищенню стійкості сталі до відновлювальних газів, підвищенню пластичності та стійкості до кислот.
EN 1.4539 - одна з кращих кислотостійких аустенітних марок сталей, альтернативна сталям EN 1.4547 та EN 1.4529. Порівняну корозійну стійкість до AISI 904L мають дуплексні сталі з феритно-аустенітною структурою EN 1.4462 та S32205, але їх підвищені механічні властивості можуть у певних ситуаціях обмежувати використання матеріалів, наприклад, знижена пластичність. У деяких додатках структура аустеніту незамінна.
На додаток до вищезгаданих застосувань та стійкості до навколишнього середовища, сорт добре переносить присутність мурашиної кислоти, оцтової кислоти, щавлевої кислоти, лимонної кислоти, молочної кислоти, високих концентрацій сольових розчинів, нітратів, хлоридів, сірководню, морської води, ацетату та сульфату. Матеріал із заданим хімічним складом може працювати за підвищених температур приблизно до 400 ℃.
Хімічний склад марка сталі AISI 904L | EN 1.4539 | DIN X1NiCrMoCu25-20-5 | |||||||||
| C | Mn | P | S | Si | Cr | Cu | Ni | N | Fe |
| <0,02 | <2,0 | <0,03 | <0,01 | <0,7 | 19,0-21,0 | 1,2-2,0 | 24,0-26,0 | 0,15 | Решта |
Сфера використання
Нержавіюча сталь AISI 904L має відмінні технічні характеристики, які роблять цю марку сталі придатною до використання в багатьох сферах. Її особливо рекомендують використовувати в сильно агресивних середовищах, у тому числі радіоактивних. Нержавіючу сталь AISI 904L | EN 1.4539 | DIN X1NiCrMoCu25-20-5 використовують у:
- хімічній, нафтогазовій, харчовій, целюлозно-паперовій промисловості;
- медицині та фармацевтиці;
- будівництві, годинниковому виробництві, виробництві мінеральних добрив;
- створенні зварних конструкцій, теплообмінників, трубопроводів, тунелів, конструкцій для реакторів;
- виготовленні деталей для роботи в розчинах, що містять іони хлору, сірчаної та фосфорної кислоти;
- виготовленні деталей для роботи у морській воді;
- зварних апаратах, устаткуванні для очищення димових газів;
- виготовленні ємностей для роботи у високих температурах.