Maßgeblicher Vergleich von 304 vs. 304L vs. 304N Edelstahl

1. Einführung

Austenitische rostfreie Stähle im 300er-Serie gehören zu den vielseitigsten Legierungen der modernen Industrie.

Insbesondere, Typ 304 dient als Arbeitstier, Korrosionsbeständigkeit ausbalancieren, Formbarkeit, und Kosten.

Noch, Anwendungen, die ein umfangreiches Schweißen oder eine verbesserte Stärke erfordern, haben die Entwicklung von zwei Derivaten angetrieben: 304L mit kohlenstoffhaltigem Kohlenstoff 304n und Stickstoffstärke.

Folglich, Ingenieure müssen diese Klassen unterscheiden, um Zuverlässigkeit und Langlebigkeit im Dienst zu gewährleisten.

Dieser Artikel liefert ein Original, datengesteuerte Analyse-Spannungszusammensetzung, Metallurgie, mechanisches Verhalten, Korrosionsleistung, Herstellung, Wärmebehandlung, Anwendungen, und Äquivalente - um die Auswahl der informierten Materialauswahl zu führen.

2. Chemische Zusammensetzung & Metallurgie

Element	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Cr	18.0–20,0 Gew .-%	18.0–20,0 Gew .-%	18.0–20,0 Gew .-%
In	8.0–10,5 Gew .-%	8.0–12,0 Gew .-%	8.0–10,5 Gew .-%
C	≤ 0.08 wt%	≤ 0.03 wt%	≤ 0.04 wt%
N	≤ 0.10 wt%	≤ 0.10 wt%	0.10–0,16 Gew .-%
Mn	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%
Und	≤ 1.0 wt%	≤ 0.75 wt%	≤ 1.0 wt%

Erstens, Kohlenstoff fördert Stärke, aber auch Sensibilisierung.

Standard 304 erlaubt zu 0.08 wt% c, was die Ertragsfestigkeit auf ≈ erhöht 215 MPA, Dennoch fördert der Niederschlag von Chrom -Koarbid im Sensibilisierungsfenster von 450–850 ° C.

Dagegen, 304L begrenzt C auf 0.03 wt%, Reduzierung des Sensibilisierungsrisikos bei typischen Kühlzyklen fast auf Null.

Darüber hinaus, 304N führt 0,10–0,16 Gew .-% Stickstoff ein, Nutzen Sie die starke Festigkeitsverstärkung und die Austenitstabilisierung von N von N.:

Stickstoff erhöht die Ertragsfestigkeit um bis zu bis zu 20% (zu ≈ 260 MPA) und verfeinert die Korngröße um etwa 10–15%, Ohne Kompromisse zu beeinträchtigen.

Außerdem, Stickstoff verbessert die Resistenz des Lochfraßes: jede 0.01 wt% n fügt ungefähr hinzu 1 Holz (Lochfraßfestigkeit Äquivalent Zahl = Cr + 3.3 MO + 16 N).

Daher, 304Ns Pren klettert aus ≈ 18 In 304 zu ≈ 20, Übersetzung in höheren Chloridschwellen vor dem Loch -Initiat.

3. Mechanische Eigenschaften von 304 vs. 304L vs. 304N

Eigentum	304	304L	304N
Ertragsfestigkeit (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Zugfestigkeit (Rm)	505–735 MPA	485–680 MPa	530–760 MPA
Verlängerung (A%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy v-otch @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Arbeitshärtender Exponent (N)	0.25	0.28	0.22

Bei Umgebungstemperaturen, 304N übertrifft beide 304 und 304L in Ertragsfestigkeit, Aufgrund des Gitterdistort -Effekts des Stickstoffs.

Zusätzlich, 304L erreicht die höchste Dehnung (≥ 45 %), Dies erweist.

Übergang zum Einflussverhalten, 304L liefert eine durchschnittliche Charpy -Zähigkeit von 40 J bei –40 ° C, wohingegen 304 und 304n Record 35 J und 30 J, jeweils-fundieren Sie 304Ls überlegene Low-Temperatur-Zähigkeit.

Wenn die Temperaturen überschreiten 200 ° C, Alle drei Klassen behalten ungefähr 80% von ihrer Zimmertemperatur-Zugfestigkeit bis zu 400 ° C.

Jedoch, 304N behält den Kriechwiderstand geringfügig besser - angemessen besser 15% niedrigere Kriechrate in konstanten Lasttests bei 300 ° C-Danke zum Stickstoffunterdrückung von Getreidegradschiebe durch.

Endlich, Ermüdungstests in 10⁶–10⁷ -Zyklen zeigen, dass Stickstoffwesen in 304n die Grenze zur Ermüdungsstärke um ungefähr erhöht 5%, Während 304L die Basisermüdungsleistung von 304 entspricht.

4. Korrosionsbeständigkeit

Umfeld	304	304L	304N
Allgemeine Korrosion (Neutraler pH)	Exzellent	Exzellent	Exzellent
Meerwasserspray (3.5 % NaCl)	Gerecht (0.2 % Gruben)	Gerecht (0.2 % Gruben)	Gut (0.3 % Gruben)
Lochpotential (Epit, MV SCE)	+200	+220	+260
Intergranuläre Korrosion (Gefahr)	Anfällig	Beständig	Beständig
Chlorid -SCC -Schwelle	≤ 100 ° C	≤ 120 ° C	≤ 130 ° C

In neutralen oder leicht sauren Medien, Alle drei Klassen weisen nachstehend Korrosionsraten auf 0.1 mm/Jahr.

Umgekehrt, in chloridreichen Umgebungen, 304Ns erhöhter Pren drückt sein kritisches Lochpotential vor (Epit) Zu +260 MV SCE,

im Vergleich zu +200 MV für 304 Und +220 MV für 304L - übertrieben auf niedrigere Grubendichte und verzögertes Beginn.

Ebenfalls, 304L und 304n beseitigen den intergranulären Schweißzonenanfall effektiv, der gemeinsam ist 304, Dank der minimalen Carbidausfällung und der Rolle von Stickstoff bei der Stabilisierung von Chrom in Lösung.

Darüber hinaus, In beschleunigten SCC -Tests (Konstante Last ein 10 % NaCl bei Ph 4),

Die Fehlerzeiten erstrecken sich von 100 Stunden für 304 Zu 250 Stunden für 304L und 300 Stunden für 304n - die konkreten Vorteile sowohl von Kohlenstoff- als auch Stickstofflegierung des Geräts einwirken.

5. Herstellung & Schweißbarkeit

Formbarkeit: Alle drei Klassen akzeptieren bis zu 50 % Dicke Reduktion der kalten Rollen oder tiefes Zeichnen mit minimalem Risiko eines Risses.

Trotzdem, Die Frühlingsback nimmt mit Stickstoffzugang geringfügig zu, Erfordernde eine geringfügige Werkzeugkompensation für 304n.

Schweißnahmempfindlichkeit: Standard 304 erfordert eine schnelle Abkühlung durch den Sensibilisierungsbereich von 450–850 ° C oder die Lösung nach der Scheibe. (1040 ° C × 15 min) um intergranuläre Korrosion zu verhindern.

Dagegen, 304L und 304n tolerieren langsamere Kühlraten - sogar Luftkühlung - ohne Sensibilisierung,

Dadurch wird die Verzerrung verringert und zusätzliche Schritte zur Wärmebehandlung beseitigt.

Verarbeitbarkeit: Relativ zu 304, 304L Maschinen mit geringfügig niedrigeren Schnittkräften (5–10% Reduktion),

Während 304ns höhere Stärke die Werkzeugkleidung um ungefähr erhöht 10%.

In der Praxis, Maschinisten optimieren die Parameter - mit beschichteten Carbidwerkzeugen und erhöhten Kühlmitteldrücken -, um die Entfernungsraten und die Lebensdauer der Materialentfernung auszugleichen.

6. Wärmebehandlung und Sensibilisierungskontrolle

Die AISI empfiehlt Lösung Lösungsantriebszyklen wie folgt:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C, halten 15 meins per 25 MM -Dicke → Wasserlöschung
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C, halten 15 meins per 25 MM -Dicke → Wasserlöschung

Wichtig, Keine dieser Noten unterliegt schädlich 475 ° C Verspringer aufgrund ihres niedrigen oder stabilisierten Kohlenstoffgehalts.

Jedoch, Eine längere Exposition zwischen 350 und 550 ° C kann Chi fördern (X) oder Sigma (A) Phasenbildung, vor allem in schlecht kontrollierten Erwärmungen; daher, Designer vermeiden nach Möglichkeit einen statischen Service in diesem Bereich.

7. Branchenanwendungen von 304 vs. 304L vs. 304N Edelstahl

In der Praxis, geringfügige Variationen des Kohlenstoff- und Stickstoffgehalts führen zu unterschiedlichen Servicevorteilen..

Unten, Wir untersuchen, wie jede Klasse ihre Nische findet - und wie Daten aus realen Installationen ihre Leistung unterstreichen.

304: Allzwecknahrung, Getränk & Architektonische Verwendung

• Warum 304 Excels: Mit einer ausgewogenen Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Kosten (Kostenindex = 1.00), Typ 304 bietet mäßiges Schweißen und Bildung ohne spezialisierte Ausrüstung.
• Typische Anwendungen:

• • Gewerbliche Küchenausrüstung: Über 80% von USA. Waschbecken für Restaurantqualität, Arbeitsplatten und Auspuffhaube geben an 304 Für seine Leichtigkeit der Reinigung und 0.1 MM Oberflächenbeschaffung.
  • Architekturverkleidung: In gemäßigten Klimazonen, dünner Gauge 304 Panels (0.5–1,0 mm) Liefern Sie jahrzehntelange Service - Field Surveys Show Show < 0.5 μm/Jahr Außenkorrosionsverlust.
  • Lebensmittelverarbeitungstanks: Schiffe bis 10 m³ Verwendung 304 zum Mischen und Speicher; Hygienische Innenausstattung (Ra < 0.4 μm) Bakterienwachstum verhindern.

304L: Schweißdruckbehälter, Rohrleitungen & Chemische Panzer

• Warum 304l glänzt: Seine kohlenstoffarme Chemie (≤ 0.03 wt% c) eliminiert die Sensibilisierung praktisch,
  Es ist ideal für große Schweißversammlungen, bei denen die Wärmebehandlung nach dem Schweigen unpraktisch ist.

  

• Typische Anwendungen:

• • Pharmazeutisch & Biotech -Rohrleitungen: Über 60% von Sanitäranpassungen in API-konformen sauberen Räumen beschäftigen 304L,
    Gewährleistung der Integrität der Schweißzone unter häufiger CIP (Reinigung) Zyklen bei 90 ° C.
  • Druckbehälter & Wärmetauscher: Schiffe bis 5 m im Durchmesser vermeiden intergranuläre Korrosion ohne Lösung Tempern, Reduzierung der Herstellungskosten um bis zu bis zu 15%.
  • Lagertanks für milde Säuren: 304L Tanks speichern 5 wt% Essigsäure bei 25 ° C zeigen Korrosionsraten < 0.05 mm/Jahr - 20% langsamer als Typ 304 Gegenstücke.

304N: Kryogene Ausrüstung, Deep-Draw-Komponenten & Kaltteile

• Warum 304n herrscht: Erhöhter Stickstoff (0.10–0,16 Gew .-%) liefert grob 20% höhere Ertragsfestigkeit (≈ 260 MPA) und verbesserter Lochfraßbeständigkeit (Holz ≈ 20),
  während der Temperatur auf –196 ° C aufrechterhalten wird.
• Typische Anwendungen:

• • Kryogene Ventile & Armaturen: Im flüssigen Stickstoffservice, 304N behält ≥ 80 J Charpy Zähigkeit bei –196 ° C,
    gegen ~ 60 J für 304L - kritisch, um spröde Frakturen zu verhindern.
  • Tief gezeichnete Getränkedosen & Komponenten: Herstellerbericht 10% dünnere Wände ohne Spaltung, Reduzierung der Materialverbrauch durch 5 G per Can.
  • Meerwasserpumpe Anspker & Bildschirme: 304Ns höherer Pren toleriert kontinuierlich 3.5 WT% NaCl -Exposition,
    Schneiden von Reparaturintervallen von 6 Monate (mit 304l) Zu 18 Monate.

8. Äquivalente Noten

9. Schlüsselunterschiede zwischen 304 vs. 304L vs. 304N

Merkmal	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Max Carbon	0.08 wt%	0.03 wt%	0.04 wt%
Stickstoffgehalt	≤ 0.10 wt%	≤ 0.10 wt%	0.10–0,16 Gew .-%
Ertragsfestigkeit	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Verlängerung	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Holz	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Sensibilisierungsrisiko	Hoch - 450–850 ° C Fenster	Vernachlässigbar	Vernachlässigbar
Lochschwelle (Cl⁻)	~ 0.2 wt%	~ 0.2 wt%	~ 0.3 wt%
Schweißzone Glühen	Erforderlich	Optional	Optional
Kryogene Zähigkeit	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Relativer Kostenindex	1.00	1.05	1.08

10. Schlussfolgerungen

Edelstahl 304 vs. 304L vs. 304N jeder befasst sich mit bestimmten metallurgischen Herausforderungen. Standard 304 liefert erschwingliche Stärke, erfordert jedoch eine sorgfältige Schweißzonenkontrolle.

Grad 304L eliminiert die Sensibilisierung praktisch, Machen Sie es zur Anlaufstelle für geschweißte Baugruppen.

In der Zwischenzeit, 304Ns Stickstoffsteiger.

Durch das Wiegen von Kohlenstoff, Stickstoff, mechanische Leistung, und Korrosionsdaten, Ingenieure können die optimale 300er-Legierung für jede Anwendung auswählen.

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FAQs

Warum 304n wählen 304 oder 304l?

304N fügt 0,10–0,16 Gew .-% Stickstoff hinzu, Steigerung der Ertragsfestigkeit um ~ 20 % (bis ~ 260 MPa), Korngröße raffinieren,

und Erhöhung des Widerstands des Lochfraßes (Holz ≈ 20 vs. ≈ 18) Für eine bessere Leistung in chloridreichen oder kryogenen Umgebungen.

Muss ich nach dem Schweißen Lösung 304L Lösung?

In den meisten Fällen, NEIN. 304Ls niedriger Kohlenstoffgehalt verhindert die Sensibilisierung bei typischen Kühlraten,

Machen Sie nach der Schweißlösung eher optional als optional und obligatorisch.

Welche Note bietet die beste Formbarkeit?

304L führt mit ≥45 % Verlängerung, Ideal für tiefes Zeichnen und Biegen. Standard 304 und 304n folgen mit ≥40 % und ≥35 % Verlängerung, jeweils.

Kann ich 304n für kryogene Anwendungen verwenden??

Ja. 304N behält überlegene Zähigkeit bei (≈ 80 J Charpy V-N-Notch bei –196 ° C) im Vergleich zu 304L (≈ 70 J) Und 304 (≈ 60 J), Damit es gut für den Flüssigkeits-Gas-Service geeignet ist.

Wie vergleichen sich die Kosten unter? 304, 304L und 304n?

Relativ zum Basispreis 304 (Kostenindex = 1.00), 304L trägt normalerweise a 5 % Prämie (1.05) Für kohlenstoffarme Kontrolle, und 304n über eine 8 % Prämie (1.08) für Stickstofflegierung.