304不鏽鋼是目前常(chang)用型號,即18/8不鏽鋼。GB牌號為06Cr19Ni10(舊牌號為0Cr18Ni9)。
316不鏽鋼是繼304不鏽鋼之後,第二個得到(dao)最(zui)廣泛應用的鋼種,主要用於食(shi)品工業、製藥行業和外科手術(shu)器材,添加鉬(mu)元素使其獲(huo)得一種抗腐蝕的特殊(shu)結(jie)構(gou)。由於比304不鏽鋼具有更好的抗氯(lv)化物(wu)腐蝕能力(li)因而也作“船用鋼”來使用。316不鏽鋼則通常(chang)用於核燃料(liao)回收裝置。18/10級不鏽鋼通常(chang)也符(fu)合這個應用級別。
1. 性能對比
304[0Cr18Ni9(06Cr19Ni10)]不鏽鋼是最(zui)普遍的鋼種,作為一種用途廣泛的鋼,具有良(liang)好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiang)度和機械特性;衝壓、彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現象(無磁性,使用溫度-196~800℃)。
304L[00Cr19Ni10(022Cr19Ni10)]不鏽鋼(L為低碳)作為低碳的304鋼,在一般狀(zhuang)態(tai)下,其耐蝕性與304剛相似,但(dan)在焊接後或者(zhe)消除應力(li)後,其抗晶界(jie)腐蝕能力(li)優(you)秀(xiu);在未進行熱處理的情(qing)況下,亦能保持良(liang)好的耐蝕性,使用溫度-196~800℃。
316[0Cr17Ni12(06Cr17Ni12Mo2)]不鏽鋼因添加鉬(mu),故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiang)度特別好,可(ke)在苛(ke)刻的條件下使用;加工硬化性優(you)(無磁性)。
316L[00Cr17Ni14(022Cr17Ni12Mo2)]不鏽鋼(L為低碳)作為316鋼種的低碳係列,除與316鋼有相同(tong)的特性外,其抗晶界(jie)腐蝕性優(you)。
2. 化學組(zu)分對比
化學組(zu)分對比見表1.4.14, 316不鏽鋼和316L不鏽鋼是含鉬(mu)不鏽鋼種。316L不鏽鋼中的鉬(mu)含量略高於316不鏽鋼,由於鋼中含鉬(mu),該鋼種總的性能優(you)於310和304不鏽鋼,高溫條件下,當(dang)硫(liu)酸(suan)的濃(nong)度低於15%和高於85%時,316不鏽鋼具有廣泛的用途。316不鏽鋼還(huai)具有良(liang)好的抗氯(lv)化物(wu)侵(qin)蝕的性能,所以(yi)通常(chang)用於海洋環境。316L不鏽鋼的最(zui)大碳含量為0.03%,可(ke)用於焊接後不能進行退火和需(xu)要最(zui)大耐腐蝕性的用途中。
某石化工程裝置,濃(nong)硫(liu)酸(suan)管道剛開始(shi)選用普通碳鋼管道,由於自產濃(nong)硫(liu)酸(suan)濃(nong)度不是很穩定,造(zao)成(cheng)管道多處泄漏,後來配管設計修改為316不鏽鋼管道。
3. 耐腐蝕對比
316不鏽鋼耐腐蝕性能優(you)於304不鏽鋼,在漿和造(zao)紙(zhi)的生產過程中具有良(liang)好的耐腐蝕的性能。而且316不鏽鋼還(huai)耐海洋和侵(qin)蝕性工業大氣的侵(qin)蝕。
一般304不鏽鋼與316不鏽鋼在抗化學腐蝕性能方麵(mian)差別不大,不過在某些特定介質下有所區別。最(zui)初開發出的不鏽鋼為304,在特定情(qing)況下,這種材料(liao)對點腐蝕(pitting corro-sion)比較敏感。額外增加2%~3%的鉬(mu)可(ke)以(yi)減少這種敏感性,這樣就誕生了316。此外,這些額外的鉬(mu)還(huai)可(ke)以(yi)降(jiang)低某些熱有機酸(suan)的腐蝕。
316不鏽鋼幾乎成(cheng)為食(shi)品飲料(liao)行業標(biao)準材料(liao)。由於世界(jie)範圍內鉬(mu)元素的短缺(que)及316不鏽鋼中鎳含量更多,316不鏽鋼的價格比304不鏽鋼更貴。
在各種類型的水介質(蒸餾水、飲用水、河水、鍋爐水、海水等)中,304不鏽鋼與316不鏽鋼的抗腐蝕性能幾乎一樣,除非介質中氯(lv)離子的含量非常(chang)高,此時316不鏽鋼就更合適(shi)。
在大多數情(qing)況下,304不鏽鋼與316不鏽鋼的抗腐蝕性能沒有多大區別,但(dan)有些情(qing)況下也可(ke)能差別很大,需(xu)具體情(qing)況具體分析。
4. 耐熱性對比
在1600℃以(yi)下的間斷使用和在1700℃以(yi)下的連續使用中,316不鏽鋼具有好的耐氧(yang)化性能。在800~1575℃的範圍內,最(zui)好不要連續使用316不鏽鋼,但(dan)在該溫度範圍以(yi)外連續使用316不鏽鋼時,該不鏽鋼具有良(liang)好的耐熱性。316L不鏽鋼的耐碳化物(wu)析出的性能比316不鏽鋼更好,可(ke)用於上述溫度範圍。
5. 熱處理對比
在1850~2050℃的溫度範圍內進行退火,然後迅速退火,再迅速冷卻。316不鏽鋼不能過熱處理進行硬化。
6. 焊接對比
316不鏽鋼具有良(liang)好的焊接性能。可(ke)采用所有標(biao)準的焊接方法進行焊接。焊接時可(ke)根(gen)據(ju)用途,分別采用316Cb、316L或309Cb不鏽鋼填料(liao)棒(bang)或焊條進行焊接。為獲(huo)得最(zui)佳的耐腐蝕性能,316不鏽鋼的焊接斷麵(mian)需(xu)要進行焊後退火處理。如果使用316L不鏽鋼,不需(xu)要進行焊後退火處理。
7. 機械性能對比
在所有鋼材中,奧氏體不鏽鋼的屈(qu)服點最(zui)低。因此從機械性能考(kao)慮(lv),奧氏體不鏽鋼並不是用於閥(fa)杆的最(zui)佳材料(liao),因為要保證一定的強(qiang)度,閥(fa)杆的直(zhi)徑就會(hui)加大。屈(qu)服點不能通過熱處理來提(ti)高,但(dan)可(ke)以(yi)通過冷成(cheng)型提(ti)高。機械性能對比見表1.4.15。
8. 磁性對比
由於奧氏體不鏽鋼的廣泛應用,給人們造(zao)成(cheng)所有不鏽鋼都沒有磁性的錯誤印象。對奧氏體不鏽鋼而言,基本可(ke)以(yi)理解(jie)為非磁性,經淬(cui)火的鍛鋼確(que)實如此。但(dan)通過冷成(cheng)型處理的304會(hui)多少帶點磁性。對鑄鋼而言,如果是100%奧氏體不鏽鋼則沒有磁性。
9. 低碳類型的不鏽鋼
奧氏體不鏽鋼的抗腐蝕性能來自金屬(shu)表麵(mian)形成(cheng)的氧(yang)化鉻保護層。如果材料(liao)加熱到(dao)450~900℃高溫,材料(liao)的結(jie)構(gou)就會(hui)發生變(bian)化,沿(yan)晶體邊緣(yuan)會(hui)形成(cheng)碳化鉻。這樣在晶體邊沿(yan)就無法形成(cheng)氧(yang)化鉻保護層,從而導(dao)致(zhi)抗腐蝕性能降(jiang)低。這種腐蝕稱(chen)為“晶間腐蝕”,見圖1.4.2。
由此開發出了304L不鏽鋼和316L不鏽鋼來對抗這種腐蝕。304L不鏽鋼和316L不鏽鋼的含碳量都較低,因為碳含量減少,所以(yi)就不會(hui)產生碳化鉻,也就不會(hui)生成(cheng)晶間腐蝕。
含碳量超過0.03%的不穩定的奧氏體型不鏽鋼(即不含鈦(tai)或铌(ni)的0Cr18Ni9不鏽鋼),如果熱處理不當(dang)則在某些環境中易產生晶間腐蝕。這些鋼在425~815℃之間加熱時,或者(zhe)緩(huan)慢冷卻通過這個溫度區間時,都會(hui)產生晶間偏析,這樣的熱處理造(zao)成(cheng)碳化物(wu)在晶界(jie)沉(chen)澱(敏化作用),並且造(zao)成(cheng)最(zui)鄰近的區域(yu)鉻貧化使得這些區域(yu)對腐蝕敏感。敏化作用也可(ke)出現於焊接時,在焊接熱影響區造(zao)成(cheng)其後的局(ju)部腐蝕。較高的晶間腐蝕敏感性並不意味著非低碳材料(liao)就更容(rong)易腐蝕。在高氯(lv)環境中,這種敏感性也越高。對於軟閥(fa)座常(chang)規蝶閥(fa)而言,由於我們並不在閥(fa)板上進行焊接操作,因此采用低碳不鏽鋼並沒有多大意義,不過大多數規格書會(hui)要求采用304L不鏽鋼或316L不鏽鋼。