304不銹鋼是目前常用型號,即18/8不(bu)銹鋼。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(gang)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(bi)
304[0Cr18Ni9(06Cr19Ni10)]不銹鋼是最普遍的(de)鋼種(zhong),作為一種(zhong)用(yong)途(tu)廣泛的(de)鋼,具有良好的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)、耐熱(re)性(xing)(xing)、低溫強度和機械特(te)性(xing)(xing);沖壓、彎曲等熱(re)加工性(xing)(xing)好,無熱(re)處理硬化(hua)現象(無磁性(xing)(xing),使用(yong)溫度-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)]不銹鋼因添加(jia)鉬(mu),故(gu)其耐蝕性(xing)、耐大氣腐蝕性(xing)和(he)高溫強(qiang)度特別好,可在苛(ke)刻的條件下使用;加(jia)工(gong)硬化性(xing)優(you)(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(hua)學組(zu)分對(dui)比
化學組分對比(bi)見表(biao)1.4.14, 316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)316L不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)是含鉬(mu)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)種。316L不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的鉬(mu)含量(liang)略高于(yu)316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),由于(yu)鋼(gang)中(zhong)含鉬(mu),該鋼(gang)種總的性能優于(yu)310和(he)304不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),高溫條件(jian)下,當硫酸的濃度低于(yu)15%和(he)高于(yu)85%時,316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有廣泛的用途。316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)還(huan)具有良好(hao)的抗(kang)氯化物侵蝕的性能,所以通常用于(yu)海洋環(huan)境(jing)。316L不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的最(zui)大碳含量(liang)為0.03%,可用于(yu)焊接后不(bu)(bu)(bu)能進(jin)行退火和(he)需要最(zui)大耐腐(fu)蝕性的用途中(zhong)。
某石(shi)化工程(cheng)裝(zhuang)置,濃硫(liu)(liu)酸(suan)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)剛(gang)開(kai)始(shi)選(xuan)用普通碳鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao),由(you)于自產(chan)濃硫(liu)(liu)酸(suan)濃度不(bu)是(shi)很(hen)穩定,造(zao)成(cheng)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)多處泄漏,后來配管(guan)(guan)(guan)設計修(xiu)改為316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)。
3. 耐腐(fu)蝕對比
316不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性能優于304不(bu)銹(xiu)鋼,在漿和(he)造紙的生產過(guo)程中具(ju)有(you)良好(hao)的耐(nai)腐(fu)(fu)蝕的性能。而且316不(bu)銹(xiu)鋼還耐(nai)海洋和(he)侵蝕性工(gong)業(ye)大氣的侵蝕。
一般304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在抗化學腐(fu)蝕(shi)性能方面差別不(bu)大,不(bu)過(guo)在某些特定介質(zhi)下(xia)有所(suo)區別。最(zui)初開發(fa)出(chu)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為304,在特定情況(kuang)下(xia),這(zhe)種材料(liao)對點(dian)腐(fu)蝕(shi)(pitting corro-sion)比較(jiao)敏感(gan)(gan)。額外增加2%~3%的(de)鉬可(ke)以(yi)減少這(zhe)種敏感(gan)(gan)性,這(zhe)樣就誕生了316。此外,這(zhe)些額外的(de)鉬還可(ke)以(yi)降低(di)某些熱有機酸的(de)腐(fu)蝕(shi)。
316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)幾乎成(cheng)為食品飲料(liao)(liao)行業標準材料(liao)(liao)。由(you)于(yu)世界范(fan)圍內鉬元素的短缺及(ji)316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中鎳(nie)含(han)量更(geng)多(duo),316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的價格比304不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)更(geng)貴。
在各種(zhong)類型的水介質(蒸餾水、飲(yin)用(yong)水、河水、鍋爐水、海水等)中,304不銹(xiu)鋼與316不銹(xiu)鋼的抗(kang)腐蝕性能幾乎一樣(yang),除非介質中氯離子的含(han)量(liang)非常高,此時316不銹(xiu)鋼就更合(he)適。
在大(da)多(duo)(duo)數情況下(xia),304不(bu)銹鋼(gang)與316不(bu)銹鋼(gang)的抗腐(fu)蝕性能沒有(you)多(duo)(duo)大(da)區別,但(dan)有(you)些情況下(xia)也可(ke)能差別很(hen)大(da),需具(ju)體情況具(ju)體分(fen)析。
4. 耐熱性對比(bi)
在1600℃以(yi)(yi)下(xia)的(de)間斷使(shi)用(yong)和在1700℃以(yi)(yi)下(xia)的(de)連續使(shi)用(yong)中,316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有好(hao)(hao)的(de)耐(nai)氧化(hua)性(xing)能。在800~1575℃的(de)范圍內(nei),最好(hao)(hao)不(bu)(bu)要連續使(shi)用(yong)316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),但在該(gai)溫度范圍以(yi)(yi)外連續使(shi)用(yong)316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)時,該(gai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有良好(hao)(hao)的(de)耐(nai)熱性(xing)。316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)碳化(hua)物析(xi)出的(de)性(xing)能比316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)更好(hao)(hao),可用(yong)于上述溫度范圍。
5. 熱處理對比
在1850~2050℃的溫度范圍(wei)內進行退(tui)(tui)火,然后迅速(su)退(tui)(tui)火,再迅速(su)冷卻。316不銹(xiu)鋼不能過(guo)熱處(chu)理進行硬(ying)化。
6. 焊接對比
316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有良好的焊(han)接(jie)性能。可采用所有標準的焊(han)接(jie)方法進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。焊(han)接(jie)時可根(gen)據(ju)用途(tu),分別采用316Cb、316L或(huo)309Cb不(bu)銹(xiu)鋼(gang)填料棒或(huo)焊(han)條進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。為(wei)獲得最佳的耐腐(fu)蝕性能,316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的焊(han)接(jie)斷面(mian)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)焊(han)后退火處理(li)。如果(guo)使用316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang),不(bu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)焊(han)后退火處理(li)。
7. 機(ji)械性能對(dui)比
在所有鋼(gang)材(cai)中,奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的屈服(fu)點(dian)最(zui)低。因(yin)此從機械(xie)性(xing)能考(kao)慮(lv),奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)并不(bu)是用(yong)于閥桿的最(zui)佳(jia)材(cai)料,因(yin)為要(yao)保證一定(ding)的強(qiang)度,閥桿的直徑就會加大。屈服(fu)點(dian)不(bu)能通過(guo)熱處(chu)理來提(ti)高(gao),但(dan)可以通過(guo)冷成型提(ti)高(gao)。機械(xie)性(xing)能對比見表1.4.15。
8. 磁性對比(bi)
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(xiu)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. 低碳類型的不(bu)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“晶間腐蝕”,見圖1.4.2。
由此開發(fa)出了304L不(bu)銹鋼和(he)316L不(bu)銹鋼來(lai)對抗這種腐蝕。304L不(bu)銹鋼和(he)316L不(bu)銹鋼的(de)含(han)碳(tan)(tan)量都較低,因為(wei)碳(tan)(tan)含(han)量減少,所(suo)以就(jiu)不(bu)會產生碳(tan)(tan)化鉻,也就(jiu)不(bu)會生成晶間腐蝕。
含碳(tan)量超過(guo)0.03%的(de)不(bu)(bu)穩定的(de)奧氏體型不(bu)(bu)銹鋼(即不(bu)(bu)含鈦(tai)或鈮的(de)0Cr18Ni9不(bu)(bu)銹鋼),如果熱(re)(re)處理(li)不(bu)(bu)當則在(zai)(zai)某些環境中(zhong)易產生(sheng)晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)。這(zhe)(zhe)(zhe)些鋼在(zai)(zai)425~815℃之間加熱(re)(re)時,或者緩慢(man)冷卻通過(guo)這(zhe)(zhe)(zhe)個溫(wen)度區間時,都會產生(sheng)晶間偏析,這(zhe)(zhe)(zhe)樣的(de)熱(re)(re)處理(li)造成碳(tan)化物(wu)在(zai)(zai)晶界沉淀(敏(min)化作用(yong)),并(bing)且造成最鄰近的(de)區域(yu)(yu)鉻貧化使得這(zhe)(zhe)(zhe)些區域(yu)(yu)對腐蝕(shi)(shi)(shi)敏(min)感(gan)。敏(min)化作用(yong)也可出現(xian)于(yu)(yu)(yu)焊接時,在(zai)(zai)焊接熱(re)(re)影響區造成其后的(de)局部腐蝕(shi)(shi)(shi)。較高的(de)晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)敏(min)感(gan)性并(bing)不(bu)(bu)意味(wei)著非低(di)碳(tan)材(cai)料(liao)就更容易腐蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)高氯(lv)環境中(zhong),這(zhe)(zhe)(zhe)種敏(min)感(gan)性也越高。對于(yu)(yu)(yu)軟閥座常規蝶閥而言,由(you)于(yu)(yu)(yu)我們并(bing)不(bu)(bu)在(zai)(zai)閥板(ban)上(shang)進行焊接操作,因此采用(yong)低(di)碳(tan)不(bu)(bu)銹鋼并(bing)沒有多(duo)大意義,不(bu)(bu)過(guo)大多(duo)數規格(ge)書會要求采用(yong)304L不(bu)(bu)銹鋼或316L不(bu)(bu)銹鋼。