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        304不銹鋼材料介紹

        來源:頂亮金屬 | 發布日期:2022-05-03 | 瀏覽:0

        不銹鋼性能

        304H,304L和304不銹鋼是18%Cr、8%Ni奧氏體不銹鋼的幾種變形品種,是304不銹鋼家族中最常用與常見的不銹鋼產品。

        以上這些不銹鋼品種具有下面一種或多種屬性,用途廣泛。屬性包括:耐腐蝕性、防止污染、抗氧化性、易加工性、較佳成形性、外觀精美、易清潔、強度高、重量低、低溫環境下良好的強度和韌性。其中幾乎都具有耐腐蝕性和較佳加工性。

        304,304L,304H 的又被稱為18Cr-8Ni不銹鋼,存在形式多樣,有板、卷、片、條。通常用于制造設備,應用領域包括但不限于:食物、醫療、衛生、冷凍、壓力容器等。

        正是通過氬氧脫碳技術使不銹鋼以低成本實現低碳,為304成為了最常用的標準不銹鋼提供有利條件。

        304L主要用于焊接,因為它們作業時經常處于各種腐蝕環境中。

        304H不銹鋼是304不銹鋼的改進品,它的碳含量在0.04-0.10之間,對于要暴露在溫度800°F以上的零件,選用304H有助于改善高溫下不銹鋼強度。

        不銹鋼化學成分

        不銹鋼成分

        以上表中的數據僅是典型的成分分析,不能作為最終產品成分的最大值或最小值。具體的不銹鋼成分可能與以上數據不一致。

        不銹鋼耐腐蝕性

        均勻腐蝕

        奧氏體304不銹鋼,在合適的氧化和還原環境中,耐腐蝕性較好。它們常被用于加工、處理食物飲料、熱交換器、管道、油罐、奶制品設備和器具等。

        這些不銹鋼中鉻含量占18-19%,有較強抗氧化性。下表是304不銹鋼在稀硝酸環境下的氧化率:

        不銹鋼氧化
        不銹鋼在稀硝酸環境下的氧化率

        304、304L、304H對中度有機酸(如醋酸)和還原酸(如磷酸)也有抵抗性。18-8不銹鋼鎳含量9-11%,能抵抗中度還原環境。但在更強還原性的還原環境(如沸騰的稀鹽酸和硫酸),腐蝕性太強。

        有些時候低碳含量的304L不銹鋼比高碳含量的304不銹鋼的腐蝕率低。從甲酸,氨基磺酸,氫氧化鈉得到的數據證明了這一點。其他時候304、304L、304H在大多數腐蝕環境下的性能都是相同的。需要注意的是在足以引起焊接和熱影響區粒間腐蝕的環境中,更傾向使用304L不銹鋼,因其低碳含量有助于抵抗粒間腐蝕。

        粒間腐蝕

        18-8奧氏體不銹鋼處于800°F—1500°F (427°C至 816°C) 溫度下,也許會導致碳化鉻在晶界沉淀。其在苛刻環境下容易粒間腐蝕。304不銹鋼中的碳成分導致其在氣焊和熱影響區焊接過程中的熱狀態下,會產生敏化。

        不銹鋼腐蝕
        不銹鋼粒間腐蝕

        應力腐蝕龜裂

        304、304L、304H不銹鋼是奧氏體不銹鋼中最容易發生應力腐蝕龜裂的,因為他們的鎳含量比較低。引起應力腐蝕龜裂的條件有:

        (1)鹵化物離子的存在(通常是氯化物)

        (2)殘余的張力

        (3)溫度超過120°F (49°C)

        在不銹鋼成形過程中的冷變形、拉幅成管板、焊接操作等都可以產生應力。退火、冷變形后的消除應力熱處理都可減少應力,從而降低鹵化物應力腐蝕龜裂可能性。在可能引起粒間腐蝕的環境中,低溫退火狀態下作業,最好選擇低碳的304L不銹鋼材料。

        不銹鋼腐蝕
        不銹鋼應力腐蝕測試

        點腐蝕/隙腐蝕

        18-8不銹鋼可很好應用在氯離子含量低的淡水中。在有縫隙的情況下,18-8不銹鋼抗腐蝕極限是100ppm 的氯化物。高含量的氯化物可能引起隙腐蝕和點腐蝕。在低PH值,或者高溫環境,應使用鉬含量較高的不銹鋼,如316。18-8不銹鋼也不能被用在海洋環境。

        不銹鋼物理性能

        密度:0.285 lb/in3 (7.90 g/cm3)

        抗拉彈性模數:29 x 106 psi (200 GPa)

        線性熱膨脹系數:

        不銹鋼熱膨脹
        不銹鋼線性熱膨脹

        熱傳導:

        不銹鋼熱傳導
        不銹鋼熱傳導

        金屬的總傳導系數除了受金屬的熱傳導性影響之外,還由其他因素決定。18-8不銹鋼具有保持表面清潔的性能,和其他熱傳導系數高的金屬相比,18-8不銹鋼的熱傳導性能更好。

        比熱:

        比熱
        不銹鋼比熱

        磁導率:

        18-8不銹鋼在退火狀態下是無磁性的,磁導率在200H的情況下一般低于1.02。磁導率會因金屬的成分不用而有所不同。通過冷作,可以提高磁導率。

        不銹鋼磁導率
        不銹鋼磁導率

        不銹鋼機械性能

        室溫下的機械性能

        已退火的304和304L奧氏體不銹鋼板,ASTM標準A240、ASME標準SA-240,要求的最低機械性能如下表所示:

        不銹鋼機械性能
        不銹鋼機械性能

        低溫和升溫情況下的性能

        低溫和升溫情況下的短期抗拉性能如下表所示。溫度達到1000°F (538°C)或以上,要考慮應力龜裂,應力龜裂數據也在下表顯示。

        不銹鋼低溫性能
        不銹鋼低溫性能
        不銹鋼升溫性能
        不銹鋼升溫性能

        沖擊阻力
        已退火的奧氏體不銹鋼即使在低溫條件下,仍然能保持較高的沖擊阻力,再加上低溫硬度和加工性等性能,因此被用于處理液化天然氣和其他低溫環境下的作業。夏氏V形沖擊實驗的數據如下表所示:

        不銹鋼沖擊阻力
        不銹鋼沖擊阻力

        疲勞強度
        金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。奧氏體不銹鋼的疲勞強度一般來說是抗拉強度的35%,在實際作業中,疲勞強度也會受其他因素影響,如:增加表面的平滑程度,可以增加疲勞強度,作業環境腐蝕性增加,則降低疲勞強度。

        焊接

        奧氏體不銹鋼被認為是最容易焊接的不銹鋼鋼,可以用所有的融合物焊接,也可以進行電阻焊接。304、304L是典型的奧氏體不銹鋼。

        生產奧氏體不銹鋼的焊接接點時要考慮兩個因素:1)保持其耐腐蝕性,2)避免開裂。

        材料被焊接過程中會形成溫度階梯,從熔池的熔化溫度到離焊接點稍遠的周圍溫度。被焊接材料的碳含量越高,焊接熱循環就更容易導致碳化鉻沉淀,對材料的耐腐蝕性有影響。為了保持材料的耐腐蝕性處于最好的水平,因此在已焊接狀態下作業,應該選擇低碳材料(304L)。另一種做法是,采用完全退火溶解碳化鉻,使標準碳含量的材料恢復高水平的耐腐蝕性。

        焊接完全奧氏體結構的金屬,在焊接操作中更容易形成裂紋。因此,304和304L不銹鋼中添加了少量的鐵素體,降低材料的裂紋敏感性,達到重新固化的作用。

        把18-8奧氏體不銹鋼焊接到碳鋼時,通常用309不銹鋼(23%鉻-13.5%鎳)或鎳基焊料。

        不銹鋼熱處理

        奧氏體不銹鋼通過熱處理可以清除冷成形產生的副作用和溶解沉淀的碳化鉻。達到這兩個要求的最好熱處理方法是在1850°F 至 2050°F (1010°C 至 1121°C)的溫度范圍內進行固熔退火。從退火溫度冷卻下來1500-800°F (816°C - 427°C),應該足以避免碳化鉻再沉淀。

        這些材料不能通過熱處理達到硬化。

        不銹鋼清潔

        不管腐蝕性怎么樣,不銹鋼在加工和使用過程中,都要保持其表面清潔。

        在焊接時采用惰性氣體加工,焊接過程中形成的銹皮和熔渣通過不銹鋼刷清除。普通碳鋼刷會在不銹鋼的表面留下碳鋼粒子,這些粒子最終會導致表面生銹。在要求嚴格的情況下,焊接區域要經過除銹溶液處理(如硝酸和氫氟酸混合溶液),可以洗掉焊接過程中形成的銹皮和熔渣。

        輕工業用的材料,所需要的維護比較少,只有遮蔽區域有時需要用加壓水清洗。重工業則建議經常清洗,去除積聚的灰塵,這些灰塵最終有可能引起腐蝕和損壞不銹鋼的表面外觀。

        頑固的污漬和沉淀物可以用擦洗劑和纖維刷,海綿,不銹鋼絨擦洗。不銹鋼絨會在平滑的不銹鋼表面留下永久的擦痕。

        很多不銹鋼都要定期清洗和消毒。設備通常用特制的苛性鈉,有機溶劑,酸性溶液(入磷酸或硫酸)清洗。強還原酸(如氫氟酸或鹽酸)可能對不銹鋼造成損壞。

        溶液清洗后,用清水徹底沖洗不銹鋼。

        適當的設計有助于清洗。帶圓抹角,內圓角,無縫隙的設備,有利于清洗和表面拋光。

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