304不銹鋼是目前常用型號,即18/8不(bu)銹鋼(gang)。GB牌號為06Cr19Ni10(舊牌號為0Cr18Ni9)。
316不銹鋼是繼304不銹鋼之后,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用于食品工業、制藥行業和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由于比304不銹鋼具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。316不銹鋼則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應用級別。
1. 性能對比
304[0Cr18Ni9(06Cr19Ni10)]不銹鋼(gang)是最普遍的(de)鋼(gang)種,作(zuo)為(wei)一種用(yong)途(tu)廣(guang)泛(fan)的(de)鋼(gang),具有良好(hao)的(de)耐蝕性(xing)、耐熱性(xing)、低溫(wen)強(qiang)度(du)和機械特性(xing);沖壓、彎曲等熱加工性(xing)好(hao),無熱處理硬(ying)化(hua)現象(無磁性(xing),使用(yong)溫(wen)度(du)-196~800℃)。
304L[00Cr19Ni10(022Cr19Ni10)]不銹鋼(L為低碳)作為低碳的304鋼,在一般狀態下,其耐蝕性與304剛相似,但在焊接后或者消除應力后,其抗晶界腐蝕能力優秀;在未進行熱處理的情況下,亦能保持良好的耐蝕性,使用溫度-196~800℃。
316[0Cr17Ni12(06Cr17Ni12Mo2)]不銹(xiu)鋼因添加(jia)鉬,故(gu)其耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)、耐(nai)大氣腐蝕(shi)(shi)性(xing)和高溫強度特別(bie)好,可在苛刻的條件下(xia)使用;加(jia)工(gong)硬化性(xing)優(無磁性(xing))。
316L[00Cr17Ni14(022Cr17Ni12Mo2)]不銹鋼(L為低碳)作為316鋼種的低碳系列,除與316鋼有相同的特性外,其抗晶界腐蝕性優。
2. 化學(xue)組(zu)分對(dui)比(bi)
化學(xue)組分對比見表1.4.14, 316不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是含(han)(han)鉬不銹(xiu)鋼(gang)(gang)種。316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)鉬含(han)(han)量略高(gao)于(yu)(yu)316不銹(xiu)鋼(gang)(gang),由(you)于(yu)(yu)鋼(gang)(gang)中含(han)(han)鉬,該鋼(gang)(gang)種總(zong)的(de)性(xing)(xing)能優于(yu)(yu)310和304不銹(xiu)鋼(gang)(gang),高(gao)溫條件下,當硫(liu)酸的(de)濃度低(di)于(yu)(yu)15%和高(gao)于(yu)(yu)85%時,316不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有廣泛(fan)的(de)用(yong)途(tu)。316不銹(xiu)鋼(gang)(gang)還具有良(liang)好(hao)的(de)抗氯(lv)化物侵(qin)蝕的(de)性(xing)(xing)能,所以(yi)通(tong)常用(yong)于(yu)(yu)海洋環境。316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)最大(da)碳含(han)(han)量為0.03%,可用(yong)于(yu)(yu)焊接(jie)后不能進行退火(huo)和需要最大(da)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)的(de)用(yong)途(tu)中。
某(mou)石化工程裝置,濃(nong)硫(liu)酸管道(dao)剛開始選用普通(tong)碳鋼(gang)管道(dao),由于自產濃(nong)硫(liu)酸濃(nong)度不(bu)是很穩定(ding),造成(cheng)管道(dao)多(duo)處泄漏(lou),后來配管設計修改為316不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)。
3. 耐(nai)腐蝕對比(bi)
316不銹鋼耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能優(you)于304不銹鋼,在(zai)漿和造紙的生產(chan)過程中具有良好的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的性能。而且316不銹鋼還耐(nai)海洋和侵蝕(shi)性工業大氣的侵蝕(shi)。
一般304不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)316不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在抗化學腐蝕性能(neng)方面差別不大,不過在某(mou)些特定介質下有所區(qu)別。最初開發(fa)出的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)為(wei)304,在特定情況下,這種材料對點腐蝕(pitting corro-sion)比(bi)較敏(min)感。額(e)外增加2%~3%的(de)鉬可(ke)(ke)以減(jian)少這種敏(min)感性,這樣就誕(dan)生了(le)316。此外,這些額(e)外的(de)鉬還可(ke)(ke)以降低(di)某(mou)些熱有機酸的(de)腐蝕。
316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼幾乎成為(wei)食品(pin)飲(yin)料(liao)行業標準材料(liao)。由于世界范圍內鉬元(yuan)素的(de)短缺及316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中鎳含量更(geng)多(duo),316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)價(jia)格比304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼更(geng)貴。
在(zai)各種(zhong)類型的水(shui)介質(蒸(zheng)餾水(shui)、飲用(yong)水(shui)、河水(shui)、鍋爐水(shui)、海水(shui)等(deng))中,304不(bu)銹鋼與316不(bu)銹鋼的抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能幾乎一樣,除非(fei)介質中氯離(li)子(zi)的含量(liang)非(fei)常(chang)高,此時316不(bu)銹鋼就更合適。
在大(da)多(duo)數情(qing)況(kuang)下,304不銹鋼與316不銹鋼的抗腐蝕性能沒有(you)多(duo)大(da)區別(bie)(bie),但有(you)些情(qing)況(kuang)下也(ye)可能差別(bie)(bie)很大(da),需具體情(qing)況(kuang)具體分析。
4. 耐熱性對比
在1600℃以下的(de)(de)間斷使(shi)用和在1700℃以下的(de)(de)連續(xu)(xu)使(shi)用中,316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有好(hao)的(de)(de)耐(nai)氧化(hua)性能(neng)。在800~1575℃的(de)(de)范(fan)圍內(nei),最好(hao)不(bu)要連續(xu)(xu)使(shi)用316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,但在該(gai)溫(wen)度(du)范(fan)圍以外連續(xu)(xu)使(shi)用316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼時,該(gai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)熱性。316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)耐(nai)碳化(hua)物(wu)析(xi)出的(de)(de)性能(neng)比316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更好(hao),可用于(yu)上述溫(wen)度(du)范(fan)圍。
5. 熱處理對比(bi)
在1850~2050℃的溫度范圍內進行(xing)退火,然后迅速退火,再迅速冷卻。316不銹(xiu)鋼不能過熱(re)處理進行(xing)硬化。
6. 焊接對(dui)比
316不銹(xiu)鋼具有(you)良好的(de)焊(han)(han)接(jie)性能(neng)(neng)。可采(cai)用所有(you)標(biao)準(zhun)的(de)焊(han)(han)接(jie)方法進行(xing)焊(han)(han)接(jie)。焊(han)(han)接(jie)時可根據用途(tu),分別采(cai)用316Cb、316L或309Cb不銹(xiu)鋼填料棒或焊(han)(han)條進行(xing)焊(han)(han)接(jie)。為獲(huo)得最(zui)佳(jia)的(de)耐腐蝕性能(neng)(neng),316不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)接(jie)斷面(mian)需要進行(xing)焊(han)(han)后退火處(chu)(chu)理(li)。如(ru)果(guo)使(shi)用316L不銹(xiu)鋼,不需要進行(xing)焊(han)(han)后退火處(chu)(chu)理(li)。
7. 機(ji)械(xie)性能對(dui)比(bi)
在所有(you)鋼(gang)材(cai)中(zhong),奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)屈服(fu)(fu)點(dian)最(zui)低。因此從機械性(xing)能(neng)考(kao)慮,奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)并(bing)不(bu)是用于閥(fa)桿的(de)(de)最(zui)佳(jia)材(cai)料(liao),因為要(yao)保證一定的(de)(de)強度,閥(fa)桿的(de)(de)直徑就會加(jia)大。屈服(fu)(fu)點(dian)不(bu)能(neng)通過熱(re)處理(li)來提(ti)高,但可以通過冷成型提(ti)高。機械性(xing)能(neng)對比見表(biao)1.4.15。
8. 磁性對比
由于奧氏體不銹鋼的廣泛應用,給人們造成所有不銹鋼都沒有磁性的錯誤印象。對奧氏體不銹鋼而言,基本可以理解為非磁性,經淬火的鍛鋼確實如此。但通過冷成型處理的304會多少帶點磁性。對鑄鋼而言,如果是100%奧氏體不銹鋼則沒有磁性。
9. 低碳類(lei)型的(de)不銹鋼
奧氏體不銹鋼的抗腐蝕性能來自金屬表面形成的氧化鉻保護層。如果材料加熱到450~900℃高溫,材料的結構就會發生變化,沿晶體邊緣會形成碳化鉻。這樣在晶體邊沿就無法形成氧化鉻保護層,從而導致抗腐蝕性能降低。這種腐蝕稱為“晶(jing)間腐蝕”,見圖1.4.2。
由此開發出了304L不銹(xiu)鋼和316L不銹(xiu)鋼來對抗這種(zhong)腐蝕。304L不銹(xiu)鋼和316L不銹(xiu)鋼的(de)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量(liang)都較低,因為碳(tan)(tan)(tan)含(han)量(liang)減少,所(suo)以(yi)就不會(hui)產生(sheng)碳(tan)(tan)(tan)化鉻,也(ye)就不會(hui)生(sheng)成晶(jing)間腐蝕。
含碳(tan)量超過(guo)(guo)0.03%的不穩定(ding)的奧氏體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)),如果熱(re)處理不當則在某些(xie)環境中易(yi)產(chan)生晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。這(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)在425~815℃之間(jian)加熱(re)時,或者緩慢冷卻通過(guo)(guo)這(zhe)個(ge)溫(wen)度區(qu)間(jian)時,都會產(chan)生晶間(jian)偏(pian)析(xi),這(zhe)樣(yang)的熱(re)處理造(zao)成(cheng)(cheng)碳(tan)化物在晶界沉(chen)淀(敏(min)化作用),并(bing)(bing)且(qie)造(zao)成(cheng)(cheng)最鄰近的區(qu)域鉻貧化使得這(zhe)些(xie)區(qu)域對腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)。敏(min)化作用也可出現于焊接(jie)時,在焊接(jie)熱(re)影響區(qu)造(zao)成(cheng)(cheng)其后的局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。較高(gao)的晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性(xing)(xing)并(bing)(bing)不意味著非低碳(tan)材料就更容易(yi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在高(gao)氯環境中,這(zhe)種敏(min)感(gan)性(xing)(xing)也越高(gao)。對于軟閥(fa)座常規蝶閥(fa)而言,由于我們并(bing)(bing)不在閥(fa)板上進行焊接(jie)操作,因此采用低碳(tan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)并(bing)(bing)沒有多大(da)意義(yi),不過(guo)(guo)大(da)多數規格書(shu)會要求(qiu)采用304L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)或316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。