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對(duì)比304、304L、304H不銹鋼。詳解304H(S30409)合金知識(shí)

時(shí)間:2020-05-25    作者:無(wú)錫不銹鋼板    瀏覽:19

304H合金一般屬性

無(wú)錫不銹鋼板廠家無(wú)錫漢能不銹鋼2020年5月23日訊 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(jiàn)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:

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二、耐腐蝕 

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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。

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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。

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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。

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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。

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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)

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熱傳導(dǎo)

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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。

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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:

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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。

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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


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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(kāi)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。
這些材料不能通過(guò)熱處理達(dá)到硬化。