304不銹鋼是目前常用型號,即18/8不銹(xiu)鋼。GB牌號為06Cr19Ni10(舊牌號為0Cr18Ni9)。
316不銹鋼是繼304不(bu)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(bu)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(bi)
304[0Cr18Ni9(06Cr19Ni10)]不銹鋼(gang)是最(zui)普遍(bian)的鋼(gang)種(zhong),作為一種(zhong)用途廣泛(fan)的鋼(gang),具有良(liang)好的耐蝕性、耐熱性、低溫(wen)強度和(he)機(ji)械特(te)性;沖(chong)壓、彎曲等熱加工(gong)性好,無(wu)熱處(chu)理硬化現象(無(wu)磁性,使用溫(wen)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(bu)銹(xiu)鋼因添加(jia)鉬,故(gu)其耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)、耐(nai)大氣腐蝕(shi)性(xing)(xing)和高溫強度特別好,可在苛刻的條(tiao)件下使用;加(jia)工硬化性(xing)(xing)優(you)(無磁(ci)性(xing)(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)分對比(bi)
化學組分(fen)對比見表1.4.14, 316不銹(xiu)鋼(gang)和(he)316L不銹(xiu)鋼(gang)是(shi)含(han)鉬(mu)不銹(xiu)鋼(gang)種。316L不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)鉬(mu)含(han)量略高(gao)于(yu)(yu)316不銹(xiu)鋼(gang),由(you)于(yu)(yu)鋼(gang)中(zhong)含(han)鉬(mu),該鋼(gang)種總的(de)性(xing)能(neng)(neng)優于(yu)(yu)310和(he)304不銹(xiu)鋼(gang),高(gao)溫條件下,當硫酸的(de)濃度低于(yu)(yu)15%和(he)高(gao)于(yu)(yu)85%時(shi),316不銹(xiu)鋼(gang)具有廣泛的(de)用(yong)途(tu)。316不銹(xiu)鋼(gang)還具有良好的(de)抗氯化物侵蝕的(de)性(xing)能(neng)(neng),所以通常(chang)用(yong)于(yu)(yu)海洋環境。316L不銹(xiu)鋼(gang)的(de)最大(da)(da)碳(tan)含(han)量為0.03%,可用(yong)于(yu)(yu)焊接后不能(neng)(neng)進行退火(huo)和(he)需要(yao)最大(da)(da)耐(nai)腐蝕性(xing)的(de)用(yong)途(tu)中(zhong)。
某石(shi)化工程裝置(zhi),濃(nong)硫酸管(guan)(guan)(guan)道剛開始選用普通碳鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)道,由于自產(chan)濃(nong)硫酸濃(nong)度不(bu)(bu)是很穩定(ding),造成管(guan)(guan)(guan)道多處泄漏,后(hou)來配管(guan)(guan)(guan)設(she)計修改為(wei)316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)道。
3. 耐腐蝕(shi)對比
316不銹鋼耐腐蝕(shi)性能(neng)優(you)于304不銹鋼,在漿和(he)造紙(zhi)的(de)(de)生產過程中具(ju)有良好(hao)的(de)(de)耐腐蝕(shi)的(de)(de)性能(neng)。而且316不銹鋼還耐海洋(yang)和(he)侵蝕(shi)性工業大(da)氣的(de)(de)侵蝕(shi)。
一般(ban)304不銹鋼(gang)與316不銹鋼(gang)在抗化學腐蝕(shi)(shi)性(xing)能方面(mian)差別不大,不過在某(mou)些特定介(jie)質(zhi)下(xia)有所區(qu)別。最初開(kai)發出(chu)的(de)不銹鋼(gang)為304,在特定情況(kuang)下(xia),這種(zhong)材料對(dui)點腐蝕(shi)(shi)(pitting corro-sion)比較(jiao)敏(min)感(gan)。額外增加2%~3%的(de)鉬可(ke)以減少這種(zhong)敏(min)感(gan)性(xing),這樣就誕生了(le)316。此外,這些額外的(de)鉬還(huan)可(ke)以降低某(mou)些熱有機酸的(de)腐蝕(shi)(shi)。
316不(bu)(bu)銹鋼(gang)幾乎成為食品飲料行(xing)業標準材(cai)料。由于世界范圍內鉬元素(su)的(de)短缺及(ji)316不(bu)(bu)銹鋼(gang)中鎳含量更(geng)多,316不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)價格比304不(bu)(bu)銹鋼(gang)更(geng)貴。
在各種類型的水(shui)介質(zhi)(蒸餾水(shui)、飲用水(shui)、河水(shui)、鍋爐水(shui)、海水(shui)等)中,304不(bu)銹鋼(gang)與316不(bu)銹鋼(gang)的抗腐蝕性(xing)能幾乎一樣,除非介質(zhi)中氯離(li)子(zi)的含量非常(chang)高(gao),此(ci)時316不(bu)銹鋼(gang)就更合適。
在大(da)(da)多(duo)數情(qing)況(kuang)下(xia),304不(bu)銹鋼與316不(bu)銹鋼的抗腐蝕(shi)性能沒(mei)有(you)多(duo)大(da)(da)區別,但有(you)些情(qing)況(kuang)下(xia)也(ye)可能差別很(hen)大(da)(da),需具體情(qing)況(kuang)具體分析。
4. 耐(nai)熱(re)性對比
在1600℃以(yi)(yi)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)間斷(duan)使用和在1700℃以(yi)(yi)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)連(lian)續(xu)使用中,316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)好的(de)(de)(de)耐氧化性(xing)(xing)能(neng)。在800~1575℃的(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內,最好不(bu)要連(lian)續(xu)使用316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,但在該(gai)溫(wen)度范(fan)圍(wei)以(yi)(yi)外連(lian)續(xu)使用316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼時,該(gai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)耐熱性(xing)(xing)。316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)耐碳化物析出的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)比316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更好,可用于上述溫(wen)度范(fan)圍(wei)。
5. 熱處理對比
在1850~2050℃的溫度范圍內進行(xing)退火,然后迅(xun)速退火,再(zai)迅(xun)速冷卻。316不(bu)銹鋼不(bu)能過熱處理進行(xing)硬化。
6. 焊接對比(bi)
316不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有良(liang)好(hao)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性能。可采(cai)用所有標準的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時可根據(ju)用途,分別采(cai)用316Cb、316L或(huo)309Cb不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼填料棒或(huo)焊(han)(han)(han)條(tiao)進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。為獲得最佳的耐(nai)腐蝕性能,316不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)斷面需(xu)要進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)后退(tui)火處理。如果(guo)使用316L不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,不(bu)(bu)需(xu)要進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)后退(tui)火處理。
7. 機械性能(neng)對比
在所(suo)有(you)鋼材中,奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)屈服(fu)點最低。因此從機械性能(neng)(neng)考(kao)慮,奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼并不(bu)(bu)是用于(yu)閥桿的(de)最佳材料(liao),因為要保證一(yi)定的(de)強(qiang)度,閥桿的(de)直徑就會加大(da)。屈服(fu)點不(bu)(bu)能(neng)(neng)通過熱處(chu)理來提高,但可以通過冷(leng)成型提高。機械性能(neng)(neng)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。對奧氏體不銹鋼(gang)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(jing)間腐蝕”,見圖1.4.2。
由此開發(fa)出了304L不(bu)銹(xiu)鋼和316L不(bu)銹(xiu)鋼來對(dui)抗這種腐蝕(shi)。304L不(bu)銹(xiu)鋼和316L不(bu)銹(xiu)鋼的含碳(tan)量(liang)都較(jiao)低(di),因為碳(tan)含量(liang)減少,所以就(jiu)(jiu)不(bu)會產生碳(tan)化鉻,也就(jiu)(jiu)不(bu)會生成晶間腐蝕(shi)。
含(han)碳(tan)(tan)量超(chao)過(guo)0.03%的(de)(de)不(bu)(bu)穩定的(de)(de)奧氏體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(即(ji)不(bu)(bu)含(han)鈦或(huo)鈮的(de)(de)0Cr18Ni9不(bu)(bu)銹鋼),如果熱處(chu)理不(bu)(bu)當(dang)則在(zai)(zai)(zai)(zai)某些(xie)環境(jing)中(zhong)易產(chan)生晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。這些(xie)鋼在(zai)(zai)(zai)(zai)425~815℃之間(jian)加(jia)熱時(shi)(shi),或(huo)者緩慢冷卻通(tong)過(guo)這個(ge)溫度區間(jian)時(shi)(shi),都會產(chan)生晶(jing)間(jian)偏析,這樣的(de)(de)熱處(chu)理造(zao)(zao)成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)在(zai)(zai)(zai)(zai)晶(jing)界沉(chen)淀(敏(min)化(hua)作(zuo)(zuo)用),并(bing)(bing)且(qie)造(zao)(zao)成(cheng)最(zui)鄰近的(de)(de)區域鉻貧(pin)化(hua)使(shi)得這些(xie)區域對(dui)腐(fu)蝕(shi)敏(min)感。敏(min)化(hua)作(zuo)(zuo)用也可(ke)出現于焊(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi),在(zai)(zai)(zai)(zai)焊(han)接(jie)(jie)熱影(ying)響(xiang)區造(zao)(zao)成(cheng)其(qi)后的(de)(de)局部腐(fu)蝕(shi)。較高的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏(min)感性(xing)并(bing)(bing)不(bu)(bu)意味著非低(di)碳(tan)(tan)材料就更容易腐(fu)蝕(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)高氯環境(jing)中(zhong),這種(zhong)敏(min)感性(xing)也越高。對(dui)于軟閥(fa)(fa)座常規蝶閥(fa)(fa)而(er)言,由于我們并(bing)(bing)不(bu)(bu)在(zai)(zai)(zai)(zai)閥(fa)(fa)板(ban)上進(jin)行焊(han)接(jie)(jie)操(cao)作(zuo)(zuo),因此采用低(di)碳(tan)(tan)不(bu)(bu)銹鋼并(bing)(bing)沒有多大(da)意義,不(bu)(bu)過(guo)大(da)多數(shu)規格書會要求采用304L不(bu)(bu)銹鋼或(huo)316L不(bu)(bu)銹鋼。