Nerūdijantis plienas 304 (dažniausiai rašomas kaip SUS304 arba AISI304) yra dažniausiai naudojamas ir universalus austenitinis nerūdijantis plienas pasaulyje. Jo kiniška klasė yra 06Cr19Ni10. Toliau pateikiamas išsamus nerūdijančio plieno 304 cheminės sudėties, mechaninių savybių ir taikymo sričių paaiškinimas.
I. Pagrindinė cheminė sudėtis
Nerūdijančio plieno 304 atsparumą korozijai ir mechanines savybes lemia tiksli jo cheminė sudėtis. Pagrindiniai kompozicijų diapazonai (pagal ASTM A240 standartą) yra tokie:
| Elementas | Turinio diapazonas (masės %) | Pagrindinė funkcija |
| Chromas (Cr) | 18,0–20,0 % | Pagrindinis elementas: sudaro tankią pasyvią chromo oksido plėvelę, užtikrinančią „nerūdijančias“ savybes ir pagrindinį atsparumą korozijai. |
| Nikelis (Ni) | 8,0–10,5 % | Pagrindinis elementas: Stabilizuoja austenitinę struktūrą, užtikrina puikų tvirtumą, nemagnetizmą, suvirinamumą ir padidintą atsparumą korozijai. |
| Anglis (C) | ≤0,08 % | Padidina stiprumą. Tačiau didelis anglies kiekis gali lengvai sukelti tarpkristalinę koroziją po suvirinimo, todėl gali būti sukurta mažai anglies išskirianti 304L versija. |
| Manganas (Mn) | ≤2,0 % | Pagerina stiprumą ir iš dalies pakeičia nikelio vaidmenį. |
| Silicis (Si) | ≤0,75 % | Veikia kaip deoksidatorius ir pagerina atsparumą aukštai temperatūrai. |
| Fosforas (P) | ≤0,045 % | Priemaišų elementas, reikalauja kontrolės (sumažina kietumą). |
| Siera (S) | ≤0,030 % | Priemaišų elementas, reikalauja kontrolės (turi įtakos karštam apdirbimui). |
| Azotas (N) | ≤0,10 % | Gali pagerinti stiprumą, ypač 304L. |
| Geležis (Fe) | Balansas | Netauriųjų metalų. |
Darinių rūšių cheminės sudėties skirtumai:
304 litrai: Anglies (C) ≤ 0,03%, žymiai sumažinant suvirinimo siūlės jautrinimo riziką.
304H: Anglis (C) 0,04–0,10%, sukurta siekiant pagerinti atsparumą aukštoje temperatūroje ir valkšnumą.
II. Tipinės mechaninės savybės
Tipiškos nerūdijančio plieno 304 mechaninės savybės kambario temperatūroje atkaitinto tirpalu (dažniausiai tiekiamos sąlygos) yra šios:
| Veiklos rodiklis | Tipinė vertė | Paaiškinimas |
| Tempimo stiprumas | ≥515 MPa | Didžiausia tempimo jėga, kurią medžiaga gali atlaikyti prieš sulaužant. |
| Derlingumo stiprumas (0,2 % nuokrypis) | ≥205 MPa | Įtempių taškas, kuriame medžiaga pradeda nuolat deformuotis. |
| Pailgėjimas (50 mm matuoklio ilgis) | ≥40 % | Pagrindinis rodiklis: itin didelis pailgėjimas rodo puikų plastiškumą ir tvirtumą, todėl lengva atlikti šaltojo formavimo procesus, tokius kaip gilus tempimas ir lenkimas. |
| Kietumas (Brinell Hardness HB) | ≤201 HB | Santykinai mažas kietumas, rodantis reikšmingą darbinio kietėjimo tendenciją (apdirbant jis tampa kietesnis). |
| Elastingumo modulis | ~193 GPa | Panašiai kaip anglinis plienas, medžiagos standumo matas. |
| Tankis | ~7,93 g/cm³ | Šiek tiek žemesnis nei anglinis plienas. |
Svarbios charakteristikos:
Nemagnetinis: Nemagnetinis visiškai atkaitintoje būsenoje. Tačiau po šalto apdirbimo (pavyzdžiui, pjovimo, lenkimo, štampavimo) dalis austenito gali virsti martensitu, dėl to susilpnėja magnetizmas. Autentiškumas neturėtų būti vertinamas tik pagal magnetizmą.
Darbo grūdinimas: Šaltai apdirbant greitai tampa kietesnis ir stipresnis, tačiau plastiškumas mažėja. Sudėtingam formavimui gali prireikti tarpinio atkaitinimo.
III. Pagrindiniai taikymo laukai
Dėl puikių bendrų savybių nerūdijantis plienas 304 naudojamas beveik visose pramonės ir kasdienio gyvenimo srityse:
| Taikymo laukas | Konkretus pritaikymas | 304 pasirinkimo priežastys |
| Virtuvės reikmenys ir maisto pramonė | Puodai, dubenys, kriauklės, kriauklės, stalviršiai; maisto perdirbimo įranga, rezervuarai, vamzdynai, maitinimo reikmenys. | Sauga ir higiena: Atsparus korozijai, lengvai valomas, nėra kenksmingų medžiagų išplovimo (maisto kokybės). |
| Architektūra ir apdaila | Užuolaidų sienos, durų/langų apkaustai, turėklai, liftų dekoracijos, stogo dangos, konstrukciniai komponentai. | Estetinis ir patvarus: įvairios paviršiaus apdailos (šlifuotas, veidrodinis, smėlio srove), geras atsparumas atmosferinei korozijai, ilgas tarnavimo laikas. |
| Pramoninė įranga ir chemikalai | Sandėliavimo rezervuarai, šilumokaičiai, vamzdynai, reaktoriaus indai (nelabai korozijai), tekstilės/popieriaus mašinos. | Bendras atsparumas korozijai: geras atsparumas įvairioms cheminėms medžiagoms ir pramoninei aplinkai, geras darbingumas. |
| Buitinė technika | Skalbimo mašinų būgnai, vandens šildytuvo įdėklai, mikrobangų krosnelės korpusai, šaldytuvų įdėklai, indaplovės vidus. | Atsparus drėgmei/garų korozijai, estetiškas, didelio stiprumo. |
| Transportas | Transporto priemonių apdaila, geležinkelių tranzito interjeras, konteinerių dalys, išmetimo sistemos komponentai. | Geras atsparumas oro sąlygoms, patogus formuoti ir suvirinti. |
| Medicina ir farmacija | (Reikalingas specifinis paviršiaus apdorojimas) Chirurginių instrumentų pagrindai, nesterilūs įrangos korpusai, be šerdies kontaktinės dalys farmacinėje įrangoje. | Lengvai valomas ir sterilizuojamas, atsparus įprastoms dezinfekavimo priemonėms. |
| Energija ir aplinka | Išmetamųjų dujų desulfuravimo įrenginiai, nepagrindiniai komponentai atominėse elektrinėse, saulės kolektorių tvirtinimo kronšteinai. | Patikimas veikimas vidutiniškai korozinėje aplinkoje. |
IV. Santrauka
Nerūdijantis plienas 304 dėl savo subalansuotos cheminės sudėties (18/8 chromo-nikelio) pasižymi puikiu atsparumu korozijai, neprilygstamu formavimu ir suvirinamumu, todėl jis yra tikras "universalus plienas". Tai yra ekonomiškiausias ir patikimiausias pasirinkimas daugelyje įprastų aplinkų. Tik esant aplinkai, kurioje yra daug chlorido (pvz., jūros vandens, ledo tirpinimo druskos) arba stipriai ėsdinančių cheminių medžiagų, būtina apsvarstyti galimybę atnaujinti į 316 nerūdijantį plieną, kuriame yra molibdeno.
