304不銹鋼是目前常用型號,即18/8不銹鋼。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)]不銹鋼是最普遍的鋼種,作為一種用途廣泛的鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械特性;沖壓、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)]不銹鋼因添加鉬,故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好,可在苛刻的條件下使用;加工硬化性優(無磁性)。
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. 化學組分對比
化學組分對比見表1.4.14, 316不銹鋼和316L不銹鋼是含鉬不銹鋼種。316L不銹鋼中的鉬含量略高于316不銹鋼,由于鋼中含鉬,該鋼種總的性能優于310和304不銹鋼,高溫條件下,當硫酸的濃度低于15%和高于85%時,316不銹鋼具有廣泛的用途。316不銹鋼還具有良好的抗氯化物侵蝕的性能,所以通常用于海洋環境。316L不銹鋼的最大碳含量為0.03%,可用于焊接后不能進行退火和需要最大耐腐蝕性的用途中。
某石化工程裝置,濃硫酸管道剛開始選用普通碳鋼管道,由于自產濃硫酸濃度不是很穩定,造成管道多處泄漏,后來配管設計修改為316不銹鋼管道。
3. 耐腐蝕對比
316不銹鋼耐腐蝕性能優于304不銹鋼,在漿和造紙的生產過程中具有良好的耐腐蝕的性能。而且316不銹鋼還耐海洋和侵蝕性工業大氣的侵蝕。
一般304不銹鋼與316不銹鋼在抗化學腐蝕性能方面差別不大,不過在某些特定介質下有所區別。最初開發出的不銹鋼為304,在特定情況下,這種材料對點腐蝕(pitting corro-sion)比較敏感。額外增加2%~3%的鉬可以減少這種敏感性,這樣就誕生了316。此外,這些額外的鉬還可以降低某些熱有機酸的腐蝕。
316不銹鋼幾乎成為食品飲料行業標準材料。由于世界范圍內鉬元素的短缺及316不銹鋼中鎳含量更多,316不銹鋼的價格比304不銹鋼更貴。
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不銹鋼與316不銹鋼的抗腐蝕性能幾乎一樣,除非介質中氯離子的含量非常高,此時316不銹鋼就更合適。
在大多數情況下,304不銹鋼與316不銹鋼的抗腐蝕性能沒有多大區別,但有些情況下也可能差別很大,需具體情況具體分析。
4. 耐熱性對比
在1600℃以下的間斷使用和在1700℃以下的連續使用中,316不銹鋼具有好的耐氧化性能。在800~1575℃的范圍內,最好不要連續使用316不銹鋼,但在該溫度范圍以外連續使用316不銹鋼時,該不銹鋼具有良好的耐熱性。316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好,可用于上述溫度范圍。
5. 熱處理對比
在1850~2050℃的溫度范圍內進行退火,然后迅速退火,再迅速冷卻。316不銹鋼不能過熱處理進行硬化。
6. 焊接對比
316不銹鋼具有良好的焊接性能。可采用所有標準的焊接方法進行焊接。焊接時可根據用途,分別采用316Cb、316L或309Cb不銹鋼填料棒或焊條進行焊接。為獲得最佳的耐腐蝕性能,316不銹鋼的焊接斷面需要進行焊后退火處理。如果使用316L不銹鋼,不需要進行焊后退火處理。
7. 機械性能對比
在所有鋼材中,奧氏體不銹鋼的屈服點最低。因此從機械性能考慮,奧氏體不銹鋼并不是用于閥桿的最佳材料,因為要保證一定的強度,閥桿的直徑就會加大。屈服點不能通過熱處理來提高,但可以通過冷成型提高。機械性能對比見表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. 低碳類型的不銹鋼
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“晶間腐蝕”,見圖1.4.2。
由此開發出了304L不銹鋼和316L不銹鋼來對抗這種腐蝕。304L不銹鋼和316L不銹鋼的含碳量都較低,因為碳含量減少,所以就不會產生碳化鉻,也就不會生成晶間腐蝕。
含碳量超過0.03%的不穩定的奧氏體型不銹鋼(即不含鈦或鈮的0Cr18Ni9不銹鋼),如果熱處理不當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,或者緩慢冷卻通過這個溫度區間時,都會產生晶間偏析,這樣的熱處理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最鄰近的區域鉻貧化使得這些區域對腐蝕敏感。敏化作用也可出現于焊接時,在焊接熱影響區造成其后的局部腐蝕。較高的晶間腐蝕敏感性并不意味著非低碳材料就更容易腐蝕。在高氯環境中,這種敏感性也越高。對于軟閥座常規蝶閥而言,由于我們并不在閥板上進行焊接操作,因此采用低碳不銹鋼并沒有多大意義,不過大多數規格書會要求采用304L不銹鋼或316L不銹鋼。