MalzemelerÇelikler

304 ve 316 paslanmaz çelik — 1.4301 / 1.4401

Östenitik paslanmaz çelikler 304 ve 316 ile L, Ti ve otomat çeşitleri: gösterimler, EN ve ASTM bileşim sınırları, dayanım, fiziksel özellikler, çözeltiye alma tavı ve hassaslaşma, çukurcuk korozyonu direnci, kaynak ve neden zor işlendikleri.

YayındaGüncellendi 15 Ekim 202611 dk okuma

304 ve 316: bileşim sınırları ve pasif filmin altındaki östenit

Krom, 1.4301 (EN 10088-3): 17,5–19,5% Cr
1.4401 / 1.4404 molibdeni: 316’yı 316 yapan: 2,0–2,5% Mo
20 °C’de ısıl iletkenlik, C45E’nin yaklaşık üçte biri: 15W/(m·K)
Çözeltiye alma tavı, 1.4301: 1000–1100°C

304 (1.4301) ve 316 (1.4401) östenitik krom-nikel paslanmaz çeliklerdir; ISCAR onları en yaygın paslanmaz kaliteler olarak anar. 316, klorürlü ortamlarda çukurcuk korozyonuna direnci artıran %2,0–2,5 molibden içerir. İkisi de tavlanmış durumda pratikte manyetik değildir, ısıl işlemle sertleştirilemez ve soğuk şekillendirmede hızla pekleşir; bu son özellik onları talaşlı işlemede de zorlaştırır.

Gösterimler

Ad	EN adı	EN numarası	UNS	Fark
304	X5CrNi18-10	1.4301	S30400	Temel kalite
304L	X2CrNi18-9	1.4307	S30403	Kaynak için C ≤ %0,03
304L	X2CrNi19-11	1.4306	S30403	C ≤ %0,03, daha çok nikel (%10,0–12,0)
303	X8CrNiS18-9	1.4305	S30300	Talaşlı işleme için kükürt katılmış
316	X5CrNiMo17-12-2	1.4401	S31600	%2,0–2,5 Mo
316L	X2CrNiMo17-12-2	1.4404	S31603	Mo ve C ≤ %0,03
316Ti	X6CrNiMoTi17-12-2	1.4571	S31635	Mo, titanla kararlı kılınmış

Deutsche Edelstahlwerke JIS adlarını SUS304, SUS303, SUS316, SUS316L ve SUS316Ti olarak verir. Çubuk ve filmaşin EN 10088-3 kapsamındadır; 2023 baskısı Aralık 2023’te 2014 baskısının yerini almıştır. Aşağıdaki sınırlar ve özellikler, önceki baskılara göre 2007–2019 arasında yayımlanmış üretici veri sayfalarında basıldığı gibidir; 2023 metnindeki değişiklikler kontrol edilemedi.

Kimyasal bileşim

Çubuklar için EN 10088-3 sınırları, kütlece %. Altı kalitenin hepsinde Si ≤ 1,0, Mn ≤ 2,0 ve P ≤ 0,045.

Kalite	C en çok	Cr	Ni	Mo	S	N en çok	Diğer
1.4301 (304)	0,07	17,5–19,5	8,0–10,5	–	≤ 0,030	0,10	–
1.4307 (304L)	0,03	17,5–19,5	8,0–10,5	–	≤ 0,030	0,10	–
1.4305 (303)	0,10	17,0–19,0	8,0–10,0	–	0,15–0,35	0,10	Cu ≤ 1,0
1.4401 (316)	0,07	16,5–18,5	10,0–13,0	2,0–2,5	≤ 0,030	0,10	–
1.4404 (316L)	0,03	16,5–18,5	10,0–13,0	2,0–2,5	≤ 0,030	0,10	–
1.4571 (316Ti)	0,08	16,5–18,5	10,5–13,5	2,0–2,5	≤ 0,030	–	Ti 5 × C ile 0,70 arası

Azot sınırını Deutsche Edelstahlwerke ≤ 0,1 olarak basar; Ugitech (1.4301, 1.4305, 1.4404), stokçu MARKS (1.4301, 1.4404) ve Matthey’nin şerit veri sayfası (1.4301) ise ≤ 0,11 verir. Yassı ürün veri sayfaları (MARKS, Matthey) daha düşük bir kükürt üst sınırı basar, %0,015; bu EN 10088-2 ile tutarlıdır. %0,030 çubuk değeridir.

Tablodaki 1.4301 ve 1.4401 bileşim pencereleri. 316 yaklaşık yüzde bir kromu daha fazla nikelle değiştirir ve molibden ekler; 304'ün molibden sınırı yoktur. Okumak için bir çubuğun üzerine gelin.

ASTM sınırları EN’den farklıdır. ASTM A276, 304 için Cr %18,0–20,0 ve Ni %8,0–11,0 öngörür (A240, 304 için EN pencerelerini kullanır); ASTM A276 ve A240, 316 için Ni %10,0–14,0 ve Mo %2,0–3,0’a izin verir, ama Cr yalnızca %16,0–18,0’dır. Bu yüzden bir standarda göre verilmiş sertifika diğerini kanıtlamaz: %2,7 Mo içeren bir 316, ASTM sınırları içinde ama EN 1.4401’in dışındadır.

Mekanik özellikler

Çubuk, çözeltiye alma tavlı (+AT), d ≤ 160 mm, EN 10088-3. Rm (aralık) ve HB (en çok) dışında en küçük değerler; A ve KV boyuna yönde.

Kalite	Rp0,2 (MPa)	Rp1,0 (MPa)	Rm (MPa)	A (%)	HB en çok	KV (J)
1.4301	190	225	500–700	45	215	100
1.4307	175	210	500–700	45	215	100
1.4305	190	225	500–750	35	230	–
1.4401	200	235	500–700	40	215	100
1.4404	200	235	500–700	40	215	100
1.4571	200	235	500–700	40	215	100

1.4301, 1.4307 ve Mo’lu kalitelerde 160 ile 250 mm arasında dayanım değerleri aynı kalır ve yalnızca enine değerler verilir: A %35 (1.4301, 1.4307) ya da %30 (Mo’lu kaliteler), KV 60 J. Daha büyük ölçüler anlaşmaya bağlıdır. Rp1,0 yalnızca Deutsche Edelstahlwerke’den alınmıştır ve bir stokçu 1.4307 için Rp0,2 ≥ 145 MPa basar. Deutsche Edelstahlwerke’nin 1.4301 çubuk için tipik değerleri bu en küçük değerlerin epey üstündedir: Rp0,2 360 MPa, Rm 660 MPa ve A %50.

Tavlanmış levha, sac ve şerit için ASTM A240 en küçük değerleri 304, 316 ve 316Ti için Rp0,2 205 MPa, Rm 515 MPa ve %40 uzama; L kaliteleri için 170 MPa, 485 MPa ve %40’tır. A276’ya göre 304L çubuk için Deutsche Edelstahlwerke 205 / 515 MPa basar. Sac ve levhada EN 10088-2, 1.4301 için Rp0,2 ≥ 230 MPa (soğuk haddelenmiş) ve ≥ 210 MPa (levha), 1.4401 ve 1.4404 için 240 ve 220 MPa ister (Outokumpu).

Soğuk şekillendirme

Bu çelikler ısıl işlemle sertleştirilemez, ama soğuk şekillendirme dayanımlarını keskin biçimde artırır. Allegheny Ludlum’un 316 sac için değerleri:

Durum	Akma dayanımı	Çekme dayanımı	Uzama
Tavlanmış	38,5 ksi (265 MPa)	84,6 ksi (583 MPa)	%61
%10 soğuk kesit azaltma	71,3 ksi (492 MPa)	94,5 ksi (652 MPa)	%40
%60 soğuk kesit azaltma	150,3 ksi (1036 MPa)	169,6 ksi (1170 MPa)	%3,5

Megapaskal değerleri Allegheny Ludlum’un bastığı gibidir. Yüzde on soğuk kesit azaltma akma dayanımını neredeyse ikiye katlar; yüzde altmış yaklaşık dört katına çıkarır. Soğuk şekillendirme 304 ve 316’yı hafifçe manyetik de yapar, çünkü östenitin bir kısmı martensite dönüşür (ASSDA); tavlanmış 1.4301’in bağıl manyetik geçirgenliği µr ≤ 1,3’tür (Deutsche Edelstahlwerke).

Fiziksel özellikler

Özellik	1.4301	1.4401 / 1.4404	Karşılaştırma için C45E
Yoğunluk (kg/dm³)	7,9	8,0	–
20 °C’de elastisite modülü (GPa)	200	200	210
20 °C’de ısıl iletkenlik (W/(m·K))	15	15	42,6
20 °C’de özgül ısı (J/(kg·K))	500	500	470
Isıl genleşme 20–100 °C (10⁻⁶/K)	16,0	16,0	11,1
20 °C’de elektrik özdirenci (Ω·mm²/m)	0,73	0,75	0,19

Paslanmaz değerleri birbiriyle uyuşan Deutsche Edelstahlwerke ve Outokumpu’dan, C45E değerleri Deutsche Edelstahlwerke’nin C45E sayfasından alınmıştır. Atlas Steels ve stokçu MARKS elastisite modülü için 193 GPa verir.

20 °C'de ısıl iletkenlik. Östenitik paslanmaz çelik ısıyı karbonlu ve düşük alaşımlı çeliğin yaklaşık üçte biri kadar iletir; kesme ısısının daha büyük kısmı talaşta, kenarda ve yüzeyde kalır. Değerler bu sayfada ve alüminyum sayfalarında anılan veri sayfalarındandır.

Tablodan atölye için iki sonuç çıkar. Kesme ısısının daha azı iş parçasına akar, bu yüzden kenar ve talaş karbonlu çelikte olduğundan daha sıcak çalışır. Parça ısındıkça da daha çok büyür: genleşme katsayılarına göre 100 mm’lik bir boy 10 K artışta 0,016 mm uzar, C45E’de bu 0,011 mm’dir. Sıkı toleranslı ölçüleri parça soğuduktan sonra ölçün.

Isıl işlem

Kalite	Çözeltiye alma tavı	Soğutma
1.4301, 1.4307, 1.4305	1000–1100 °C	Suda ya da havada, hızlı
1.4401, 1.4404, 1.4571	1020–1120 °C	Suda ya da havada, hızlı (1.4404: ölçüye göre)

Bunlar Deutsche Edelstahlwerke’nin aralıklarıdır; Outokumpu bütün ürün grubu için 1000–1100 °C, Atlas Steels 1010–1120 °C verir. Soğutma, karbonu çözeltide tutacak kadar hızlı olmalıdır. Outokumpu, titanla kararlı kılınmış kalitelerin 1070 °C üzerinde tavlanmasının taneler arası korozyon direncini bozabileceği konusunda uyarır.

Hassaslaşma. Kabaca 400 ile 860 °C arasında tutulduklarında bu çelikler tane sınırlarında krom karbür çökeltir ve bunların yanındaki kromca fakirleşmiş bölgeler korozyona uğrar. Tam pencere kaynağa göre değişir. Düşük karbon (L kaliteleri, C ≤ %0,03) hassaslaşma için gereken süreyi uzatır; 1.4571’deki titan ise karbonu titan karbür olarak bağlar. Üreticilerin 1.4307, 1.4404 ve 1.4571’i kaynaktan sonra taneler arası korozyona dirençli saymasının, 1.4301 ve 1.4401’in ise sonradan tavlanmayan kaynaklı kesitlerde bu direnci yitirebileceğini söylemesinin nedeni budur.

Çözeltiye alma tavı aralıkları ve hassaslaşma penceresi. Kalın çubuklar bu sayfanın kullandığı aralıklardır; hassaslaşmada kalın çubuk kaynakların verdiği aralığın tamamını kapsar. İnce çubuklar her kaynağın bastığı aralıklardır. Okumak için bir çubuğun üzerine gelin.

Korozyon direnci

Klorürlerde çukurcuk korozyonu direncinin olağan göstergesi çukurcuk direnci eşdeğeridir (PRE):

\mathrm{PRE} = \%\mathrm{Cr} + 3{,}3 \cdot \%\mathrm{Mo} + 16 \cdot \%\mathrm{N}

Molibden 3,3 ile çarpıldığından 316’nın %2 molibdeni altı puandan fazla eder. Outokumpu 304 için 18, 316 için 24 tipik değerini verir; Allegheny Ludlum 19,0 ve 24,2 verir.

Çukurcuk direnci eşdeğeri. Çubuklar: Outokumpu veri sayfalarındaki tipik PRE. Bıyıklar: Deutsche Edelstahlwerke'nin EN bileşim sınırlarından hesapladığı aralık. Turuncu: molibdenli kaliteler.

Su için Allegheny Ludlum sınırı 304’te yaklaşık 100 ppm, 316’da yaklaşık 2000 ppm klorür olarak koyar; yaklaşık 19 000 ppm ile deniz suyu ikisinin de ötesindedir. Acerinox 304 için 200 ppm altını verir; iki değerin ardındaki ölçütler farklıdır. 316 genellikle standart denizcilik kalitesi diye anılır, ama deniz suyuna tam dirençli değildir; Atlas Steels iki kalitenin de yaklaşık 60 °C üzerindeki sıcak klorürlü ortamlarda gerilmeli korozyon çatlamasına uğrayabileceğini belirtir. Allegheny Ludlum, ASTM G48 deneyinde 316 için 15 °C kritik çukurcuk sıcaklığı verir.

303 talaşlı işlenebilirliğinin bedelini korozyon direnciyle öder: Atlas Steels kükürt nedeniyle onu 304’ün belirgin biçimde altında değerlendirir; Atlas Steels ve Ugitech denizcilik kullanımına karşı uyarır. Deutsche Edelstahlwerke PRE formülünün kükürdü hesaba katmadığını, bu yüzden 303 için hesaplanan PRE’nin dikkatle okunması gerektiğini belirtir.

Kaynak

304 ve 304L. 1.4301 dolgulu ya da dolgusuz kaynak edilir (dolgu 1.4316, tip 308L). Karbon içeriği aralığın üst ucundaysa Deutsche Edelstahlwerke kaynaktan sonra çözeltiye alma tavı önerir; ısıl işlem planlanmıyorsa ve kalın kaynaklı kesitlerde 1.4307’yi önerir.
316 ve 316L. 1.4401, taneler arası korozyon direncini korumak için kaynaktan sonra ısıl işlem ister; bu yapılamıyorsa hiç gerektirmeyen 1.4404 kullanın. Dolgu 1.4430.
316Ti. 1.4571, ısıl işlem olmadan kaynaktan sonra taneler arası korozyona dirençlidir.
303. Kaynak için önerilmez: kükürt sıcak çatlamaya yol açar. Deutsche Edelstahlwerke’nin andığı istisna sürtünme kaynağıdır.

Talaşlı işleme

Östenitik paslanmaz çelik ISO 513 M grubunun özüdür. ISCAR’ın 14. grubu (östenitik, 180 HB) kc1.1 = 2150 N/mm² ve mc = 0,20; X5CrNi18-10’u referans alan Seco M2 grubu kc1.1 = 1920 N/mm² ve mc = 0,18 kullanır. İkisi h = 0,2 mm’de 2966 ve 2565 N/mm² verir; ikisini karıştırmadan önce kesme kuvvetleri sayfasını okuyun. Seco otomat kalitesi 303’ü M1’e, 304’ü M2’ye, 316L türü referansını M3’e koyar.

Dört özellik bu çelikleri takıma karşı zorlu yapar:

Pekleşme. Önceki pasonun bıraktığı yüzey, altındaki malzemeden serttir ve aşınmış bir kenar onu daha da sertleştirir. Alleima bu nedenle kesici uçların düzenli değiştirilmesini önerir.
Düşük ısıl iletkenlik. Isı kesme bölgesinde kalır.
Yığıntı talaş. Outokumpu yüksek yığıntı talaş eğiliminden söz eder; kesme hızını artırmak ya da kaplamayı değiştirmek yardımcı olur (Marcegaglia).
Çentik aşınması, kesme derinliği çizgisinde. Sandvik Coromant (AMTIL aracılığıyla) bunu sert talaşlara ve pekleşmiş yüzeye bağlar. Daha küçük bir yanaşma açısı (60–80°), değişken kesme derinliği ya da daha yumuşak bir kesici uç kalitesi yardımcı olur (Marcegaglia).

Deutsche Edelstahlwerke’nin 1.4301 kuralı, kesme derinliğini pekleşmiş bölgenin altında kesecek kadar büyük seçmektir. Rolled Alloys, takımın iş üzerinde sürtünmemesi ve ilerlemenin önceki kesimin altına inecek kadar yüksek olması gerektiğini ekler. Keskin kenarlar, rijit bir bağlama ve bol soğutma sıvısı listeyi tamamlar (AMTIL aracılığıyla Sandvik Coromant; Outokumpu; Alleima).

Kesme derinliği tabakanın altındaKenar daha yumuşak malzemeyi keser; talaş düzgün akar.

Kesme derinliği tabakanın içindeKenar sertleşmiş malzemede sürtünür; ısınır, tabakayı daha da sertleştirir ve hızla aşınır.

Şematik: önceki paso pekleşmiş bir tabaka bırakır. Bu tabakanın altına inen bir kesme derinliği kenarın daha yumuşak malzemeyi kesmesini sağlar; tabakanın içinde kalan hafif bir kesim kenarı sürtündürür, ısıtır ve yüzeyi daha da sertleştirir. Tabakanın derinliği takıma, ilerlemeye ve aşınmaya bağlı olduğundan ölçü çizilmemiştir.

Östenitik paslanmaz çeliğin tornalanması için başlangıç kesme hızları. Kennametal değerleri M1 malzeme grubundaki kaplamalı karbür kaliteleri içindir; Deutsche Edelstahlwerke değerleri takım malzemesini belirtmez. Prodec, Outokumpu'nun 304L ve 316L'nin işlenebilirliği iyileştirilmiş sürümüdür. Yalnızca başlangıç değerleridir: gerisini takım, soğutma ve bağlama belirler. Okumak için bir çubuğun üzerine gelin.

1.4301’in delinmesi için Deutsche Edelstahlwerke 140° uç açısıyla 0,04–0,14 mm/dev’de 30–70 m/dak, frezeleme için 105–220 m/dak verir.

Çeşitlerin işlenebilirliği. 303 talaşı iyi kırar ve otomat tezgâhlarına uygundur; Atlas Steels onu otomat karbon çeliği B1212’nin yaklaşık %78’i olarak derecelendirir. Deutsche Edelstahlwerke, daha yüksek karbonu nedeniyle 1.4401’i 1.4404’ten biraz daha zor işlenir bulur. Üreticiler 304 ve 316’yı daha iyi işlenecek biçimde üretilmiş sürümlerle de satar: Ugitech UGIMA kaliteleri için aynı takım ömründe %10–50 daha yüksek verimlilik öne sürer; Outokumpu da Prodec için benzer korozyon direnciyle daha hızlı işleme ve daha uzun takım ömrü tanımlar.

Kalite seçimi

Ilımlı ortamiç mekân, tatlı su, gıda ekipmanıKlorürlü ortamsahil, yol tuzu, klorürlü proses suyu

Kalın kesitler kaynaklanacakkaynaktan sonra çözeltiye alma tavı yokIlımlı ortam304L1.4307Klorürlü ortam316L1.4404ya da316Ti1.4571

Kaynaksız ya da ince kesitgenel imalatIlımlı ortam3041.4301Klorürlü ortam3161.4401

Çok talaş kaldırılacakkaynak yokIlımlı ortam3031.4305ya da304 / 304Lişlenebilirliği artırılmışKlorürlü ortam316L1.4404işlenebilirliği artırılmış

Kaynakların gösterdiği yön: kalın kesitler kaynak edilip sonradan tavlanmayacaksa L kaliteleri ya da 316Ti, klorür varsa molibdenli kaliteler, kaynak edilmeyen ve çok talaş kaldırılan parçalar için 303 ya da işlenebilirliği iyileştirilmiş bir kalite. 303 klorürlü ortama göre değildir.

Kaynaklar (31)

Bu sayfadaki her değer ve alıntı aşağıdaki belgelerden alındı.