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不銹鋼304 30408 304H 304L材質(zhì)詳解

      304是市場(chǎng)上最常見的一種通用型不銹鋼材料，雖然304的稱呼在國(guó)內(nèi)很普遍，但 304 這個(gè)稱呼卻是地道的美國(guó)產(chǎn)，一般表示ASTM標(biāo)準(zhǔn)。 平
時(shí)另外一種常見的304表示方法SUS304則來(lái)自 日本,是按照日標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。而國(guó)內(nèi)304的最新牌號(hào)則是06Cr19Ni10,行業(yè)內(nèi)也稱304不銹
鋼為18/8不銹鋼，表示正常流通的304含鉻量為18個(gè)鉻，含鎳量為8個(gè)鎳。
     30408是國(guó)內(nèi)的一種稱呼，它的數(shù)字代號(hào)為S30408，它和304的牌號(hào)是一樣的， 也是06Cr19Ni10. 不同之處在于，S30408是按照GB-T
24511-2017《承壓設(shè)備用不銹鋼和耐熱鋼鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的，主要用于壓力容器等承壓熱備。鋼廠如果要生產(chǎn)S30408必須要取得相
應(yīng)的生產(chǎn)認(rèn)證，生產(chǎn)出來(lái)的304才能被稱為S30408, 否則只能叫304。
30403則是304的低碳材料，數(shù)字代號(hào)為S30403,牌號(hào)為022Cr19Ni10,含碳量為0.03%，也就是304L。
還有30409,它是304的高碳材料，數(shù)字代號(hào)為S30409,牌號(hào)為07Cr19Ni10,含碳量為0.04-0.1%，也就是304H。
從化學(xué)成分看，304、 30408、 30403、 30409都屬 于304系列，只是化學(xué)成分和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的不同而已。
304D從化學(xué)成分上看，它的鎳含量只有2.8個(gè)鎳，但是錳含量有7個(gè)錳，鉻含量達(dá)到18， 所以從嚴(yán)格意義上講，304D并不是304材料

304H合金一般屬性

304H合金（UNS S30409）不銹鋼是18%鉻、8%鎳304奧氏體合金的變形產(chǎn)品。這個(gè)產(chǎn)品中的碳含量被控制在0.04-0.10，提高了產(chǎn)品部件在高于800°F的溫度環(huán)境下的耐高溫強(qiáng)度。這個(gè)合金用途很廣泛，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力及易裝配性。

合金304 (S30408), 304L (S30403), 和304H(S30409)的不銹鋼是18％鉻，8％鎳奧氏體合金的幾種變體，是不銹鋼家族中最常見和最常用的合金。因?yàn)檫@些合金具有以下一種或多種屬性，因此可以用作各種應(yīng)用。屬性包括：

耐腐蝕

防止產(chǎn)品污染

抗氧化

易于加工

良好的成形性

外觀精美

易于清潔

高強(qiáng)度、低重量

低溫環(huán)境下，良好的強(qiáng)度和韌性

已存在多種產(chǎn)品形式

每種合金都很好地結(jié)合了耐腐蝕性和良好的加工性。性能的良好結(jié)合是這種合金被廣泛使用的原因，幾乎占全美國(guó)不銹鋼產(chǎn)量的一半。18-8不銹鋼，主要是304，304L，304H，以多種形式存在，包括片，條和板。這些合金通常用于設(shè)備的制造，應(yīng)用的例子包括：食物和飲料，衛(wèi)生，冷凍，壓力容器。

氬氧脫碳技術(shù)（AOD技術(shù)）以低成本實(shí)現(xiàn)了低碳水平，304成為了標(biāo)準(zhǔn)合金。304L用于焊接產(chǎn)品，這些產(chǎn)品作業(yè)時(shí)可能暴露在會(huì)引起不規(guī)則腐蝕的環(huán)境下。

304H合金是304的改良品，它的碳含量在0.04-0.10之間，對(duì)于要暴露在溫度800°F以上的零件，采用304H有助于改善高溫下的強(qiáng)度。

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一、化學(xué)成分

ASTM A240 and ASME SA-240:

                                               

二、耐腐蝕

1

均勻腐蝕：奧氏體不銹鋼304，304L，304H，在適度的氧化和還原環(huán)境下，具有相當(dāng)?shù)哪透g性。這些合金被廣泛用于加工和處理食物飲料，奶制品設(shè)備和器具。熱交換器，管道，油罐，和其他與淡水接觸的加工設(shè)備都可以采用這些合金。這些合金的鉻含量是18-19％，在氧化環(huán)境下具有抗氧化性。下表是304合金在稀硝酸環(huán)境下的氧化率。

304，304L，304H對(duì)中度有機(jī)酸（如醋酸）和還原酸（如磷酸）也具有抵抗性。18-8合金鎳含量9-11％，能抵抗中度還原環(huán)境。更高還原性的還原環(huán)境（如沸騰的稀鹽酸和硫酸），對(duì)于這些材料來(lái)說(shuō)，攻擊性就太強(qiáng)了。即使是半沸騰的，腐蝕性也太強(qiáng)。

某些情況下，低碳含量的304L合金比高碳含量的304合金的腐蝕率低。從甲酸，氨基磺酸，氫氧化鈉得到的數(shù)據(jù)印證了這一點(diǎn)。除此以外，304，304L，304H在大多數(shù)腐蝕環(huán)境下的性能都是相同的。一個(gè)值得注意的特例是：在足以引起焊接和熱影響區(qū)粒間腐蝕的環(huán)境中，更傾向使用304L合金，因?yàn)樗牡吞己坑兄诘挚沽ｉg腐蝕。

2

粒間腐蝕：18-8奧氏體不銹鋼暴露在800°F至 1500°F (427°C至 816°C)溫度下，可能引起碳化鉻在晶界沉淀。這類不銹鋼暴露在苛刻環(huán)境下，容易形成粒間腐蝕。304合金中的碳成分導(dǎo)致其在氣焊和熱影響區(qū)焊接過(guò)程中的熱狀態(tài)下，產(chǎn)生敏化。因此，材料在焊后狀態(tài)使用的情況下，通常選用碳含量較低的304L合金。低碳含量延長(zhǎng)了碳化鉻沉淀到危害水平的時(shí)間，但是材料長(zhǎng)期處于沉淀溫度范圍內(nèi)，并不能完全消除這種沉淀。

                                               

3

應(yīng)力腐蝕龜裂：304，304L，304H合金是奧氏體不銹鋼中最容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂的（SSC），因?yàn)樗麄兊逆嚭肯鄬?duì)低。引起應(yīng)力腐蝕龜裂的條件有：（1）鹵化物離子的存在（通常是氯化物），（2）殘余的張力，（3）溫度超過(guò)120°F (49°C)。合金成形過(guò)程中的冷變形，拉幅成管板，焊接操作等都可以產(chǎn)生應(yīng)力。退火，冷變形后的消除應(yīng)力熱處理都可減少應(yīng)力，因而降低了鹵化物應(yīng)力腐蝕龜裂可能性。在可能引起粒間腐蝕的環(huán)境中，低溫退火狀態(tài)下作業(yè)，最好選擇低碳的304L合金材料。

                                               

4

點(diǎn)腐蝕：18-8合金被非常成功地應(yīng)用在氯離子含量低的淡水中。一般來(lái)說(shuō)，尤其是有縫隙出現(xiàn)的情況下，18-8合金的極限是100ppm 的氯化物。高含量的氯化物可能引起隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕。在更嚴(yán)厲的條件下，如：低PH值，或者高溫，則會(huì)考慮使用鉬含量較高的合金，如316。18-8合金也不建議用于海洋環(huán)境。

三、物理性能

密度：

0.285 lb/in3 (7.93 g/cm3)

抗拉彈性模數(shù)：

29 x 106 psi (200 GPa)

線性熱膨脹系數(shù)：

熱傳導(dǎo)：

金屬的總傳導(dǎo)系數(shù)除了由金屬的熱傳導(dǎo)性決定以外，還取決于其他因素。18-8合金不銹鋼具有保持表面清潔的性能，和其他熱傳導(dǎo)系數(shù)高的金屬相比，18-8合金的熱傳導(dǎo)性能往往更好。

比熱：

磁導(dǎo)率：

18-8合金在退火狀態(tài)下是無(wú)磁性的，磁導(dǎo)率在200H的情況下一般低于1.02。磁導(dǎo)率會(huì)因金屬的成分不用而有所不同。通過(guò)冷作，可以提高磁導(dǎo)率。

                                               

四、機(jī)械性能

室溫下的機(jī)械性能

已退火的304和304L奧氏體不銹鋼板，ASTM標(biāo)準(zhǔn)A240, ASME標(biāo)準(zhǔn)SA-240，要求的最低機(jī)械性能如下表所示：

                                               

低溫和升溫情況下的性能

低溫和升溫情況下的短期抗拉性能如下表所示。溫度達(dá)到1000°F (538°C)或以上，要考慮應(yīng)力龜裂，應(yīng)力龜裂數(shù)據(jù)也在下表顯示。

                                               

                                               

沖擊阻力

已退火的奧氏體不銹鋼即使在低溫條件下，仍然能保持較高的沖擊阻力，再加上低溫硬度和加工性等性能，因此被用于處理液化天然氣和其他低溫環(huán)境下的作業(yè)。夏氏V形沖擊實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示

疲勞強(qiáng)度

金屬材料在無(wú)限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。奧氏體不銹鋼的疲勞強(qiáng)度一般來(lái)說(shuō)是抗拉強(qiáng)度的35％，在實(shí)際作業(yè)中，疲勞強(qiáng)度也會(huì)受其他因素影響，如：增加表面的平滑程度，可以增加疲勞強(qiáng)度，作業(yè)環(huán)境腐蝕性增加，則降低疲勞強(qiáng)度。

五、焊接

奧氏體不銹鋼被認(rèn)為是最容易焊接的合金鋼，可以用所有的融合物焊接，也可以進(jìn)行電阻焊接。304，304L是典型的奧氏體不銹鋼。

生產(chǎn)奧氏體不銹鋼的焊接接點(diǎn)時(shí)要考慮兩個(gè)因素：1）保持其耐腐蝕性，2）避免開裂。

材料被焊接過(guò)程中會(huì)形成溫度階梯，從熔池的熔化溫度到離焊接點(diǎn)稍遠(yuǎn)的周圍溫度。被焊接材料的碳含量越高，焊接熱循環(huán)就更容易導(dǎo)致碳化鉻沉淀，對(duì)材料的耐腐蝕性有影響。為了保持材料的耐腐蝕性處于最好的水平，因此在已焊接狀態(tài)下作業(yè)，應(yīng)該選擇低碳材料（304L）。另一種做法是，采用完全退火溶解碳化鉻，使標(biāo)準(zhǔn)碳含量的材料恢復(fù)高水平的耐腐蝕性。

焊接完全奧氏體結(jié)構(gòu)的金屬，在焊接操作中更容易形成裂紋。因此，304和304L合金中添加了少量的鐵素體，降低材料的裂紋敏感性，達(dá)到重新固化的作用。

把18-8奧氏體合金焊接到碳鋼時(shí)，通常用309合金（23％鉻－13.5％鎳）或鎳基焊料。

六、熱處理

奧氏體不銹鋼通過(guò)熱處理可以清除冷成形產(chǎn)生的副作用和溶解沉淀的碳化鉻。達(dá)到這兩個(gè)要求的最好熱處理方法是在1850°F 至 2050°F (1010°C 至 1121°C)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固熔退火。從退火溫度冷卻下來(lái)1500-800°F (816°C - 427°C)，應(yīng)該足以避免碳化鉻再沉淀。