Stal nierdzewna 1.4401 vs 1.4305: objaśnienie kluczowych różnic

Wprowadzenie: Dwa różne cele projektowe

Zarówno 1.4401, jak i 1.4305 to austenityczne stale nierdzewne, ale zostały zaprojektowane do różnych celów. 1.4305 (AISI 303, X8CrNiS18-9) to gatunek do obróbki swobodnej: siarka jest dodawana w celu łamania wiórów i poprawy obrabialności, co czyni go standardowym wyborem w przypadku tokarek automatycznych i produkcji CNC elementów złącznych, złączek i elementów precyzyjnych. 1.4401 (AISI 316, X5CrNiMo17-12-2) to gatunek odporny na korozję: dodawany jest molibden, aby był odporny na korozję wżerową i szczelinową w środowisku chlorków, co czyni go standardowym wyborem dla sprzętu morskiego, chemicznego i procesowego. Zrozumienie, gdzie każdy gatunek się wyróżnia, pozwala uniknąć kosztownych awarii i zawyżonych specyfikacji.

Skład chemiczny

Poniższe wartości graniczne składu są zgodne z normą EN 10088-3 dla prętów i kształtowników.

Pierwiastek (% wag.)	1.4305 (303)	1.4401 (316)
Węgiel, maks	0.10	0.07
Krzem, maks	1.0	1.0
Mangan, maks	2.0	2.0
Fosfor, maks	0.05	0.045
Siarka	0.15-0.35	0,030, maks
Chrom	17.0-19.0	16.5-18.5
Nikiel	8.0-10.0	10.0-13.0
Molibden	0,60, maks	2.0-2.5

Celowo wysoka zawartość siarki w 1.4305 jest źródłem jego obrabialności, podczas gdy molibden w 1.4401 jest źródłem jego odporności na korozję. Te dwa pierwiastki z założenia wykluczają się wzajemnie: siarka zmniejsza odporność na korozję, a molibden zwiększa koszty, które nie są potrzebne w zastosowaniach związanych z obróbką skrawaniem.

Właściwości mechaniczne i fizyczne

Poniżej podano minimalne wartości dla prętów walcowanych na gorąco i ciągnionych na zimno w stanie wyżarzonym według EN 10088-3.

Nieruchomość	1.4305 (303)	1.4401 (316)
Wytrzymałość na rozciąganie (MPa)	500-750	500-700
0,2% granicy plastyczności, min (MPa)	190	200
Wydłużenie, min (%)	35	40
Twardość, maks. (HB)	230	215
Gęstość (g/cm3)	7.90	7.98

Obydwa gatunki są austenityczne i zasadniczo niemagnetyczne w stanie wyżarzonym. Nieco wyższa wytrzymałość i ciągliwość 1.4401 odzwierciedla wzmocnienie molibdenu w roztworze stałym i brak wtrąceń zawierających siarkę, które działają jako koncentratory naprężeń w 1.4305.

Skrawalność i wykonanie

1.4305 jest najłatwiej obrabialnym gatunkiem austenitu. Wtrącenia siarczku manganu działają jak łamacze wiórów i smarują krawędź skrawającą, umożliwiając wyższe prędkości skrawania, dłuższą żywotność narzędzia i doskonałe wykończenie powierzchni na tokarkach automatycznych. Jego spawalność jest jednak słaba: wysoka zawartość siarki powoduje pękanie na gorąco w spoinach, dlatego nie należy go stosować do nośnych konstrukcji spawanych.. 1.4401 jest obrabialny, ale zauważalnie bardziej gumowaty niż 1.4305, wymaga ostrzejszych narzędzi i niższych prędkości; dobrze spawa we wszystkich standardowych procesach i nadaje się do formowania, gięcia i nośnych połączeń spawanych.

Odporność na korozję i zastosowania

1.4305 jest odporny na suchą atmosferę w pomieszczeniach i łagodne chemikalia, ale wtrącenia siarki inicjują wżery i zmniejszają jego działanie w środowiskach wilgotnych, kwaśnych lub zawierających chlorki; nie nadaje się do zastosowań morskich. 1.4401 jest odporny na chlorki, wodę morską i wiele chemikaliów przemysłowych ze względu na zawartość molibdenu 2,0–2,5% i jest standardowym gatunkiem do stosowania w architekturze przybrzeżnej, sprzęcie morskim, przetwórstwie chemicznym, sprzęcie do produkcji żywności i napojów oraz zakładach farmaceutycznych. Jeżeli element musi być obrabiany w dużych ilościach i podlega jedynie łagodnej obróbce, ekonomicznym wyborem będzie 1.4305; jeśli liczy się odporność na korozję, spawalność lub integralność ciśnieniowa, wymagany jest 1.4401.

Często zadawane pytania

Pytanie 1. Czy AISI 303 to to samo co AISI 316?
No. 303 to gatunek do obróbki swobodnej z dodatkiem siarki, a 316 to gatunek odporny na korozję zawierający molibden; służą one przeciwnym celom projektowym.

Pytanie 2. Dlaczego 1.4305 jest tak łatwy w obróbce?
Celowy dodatek siarki w ilości 0,15-0,35% powoduje powstawanie wtrąceń siarczku manganu, które łamią wióry i smarują krawędź skrawającą.

Pytanie 3. Czy 1.4305 można spawać?
Nie zaleca się spawania; wysoka zawartość siarki powoduje pękanie na gorąco, dlatego w zespołach spawanych należy stosować stal 1.4401 lub inny spawalny gatunek austenityczny.

Pytanie 4. Który gatunek jest lepszy do użytku morskiego?
1.4401, ponieważ molibden zapewnia odporność na wżery w środowiskach chlorkowych; 1.4305 szybko zanurzy się w wodzie morskiej.

Pytanie 5. Jakie są nazwy stali EN?
1.4305 to X8CrNiS18-9 i 1.4401 to X5CrNiMo17-12-2 zgodnie z EN 10088.

Pytanie 6. Czy siarka w 303 wpływa na odporność na korozję?
Tak. Wtrącenia siarczkowe działają jako miejsca inicjacji wżerów, dlatego 303 ma niższą odporność na korozję niż ten sam stop bazowy bez siarki.