Comparación autorizada de 304 VS. 304L VS. 304N aceros inoxidables

1. Introducción

Aceros inoxidables austeníticos en la serie 300 se ubican entre las aleaciones más versátiles de la industria moderna.

En particular, Tipo 304 sirve como caballo de batalla, equilibrar resistencia a la corrosión, Formabilidad, y costo.

Todavía, Las aplicaciones que requieren soldadura extensa o resistencia mejorada han impulsado la evolución de dos derivados: 304L y nitrógeno bajo en carbono y nitrógeno 304N.

Como consecuencia, Los ingenieros deben distinguir entre estos grados para garantizar la fiabilidad y la longevidad en el servicio.

Este artículo ofrece un original, Análisis basado en datos: composición de expansión, metalurgia, comportamiento mecánico, rendimiento de corrosión, fabricación, tratamiento térmico, aplicaciones, y equivalentes: para guiar la selección de material informado.

2. Composición química & Metalurgia

Elemento	304 (S30400)	304L (S30403)	304norte (S30453)
CR	18.0–20.0% en peso	18.0–20.0% en peso	18.0–20.0% en peso
En	8.0–10.5% en peso	8.0–12.0% en peso	8.0–10.5% en peso
do	≤ 0.08 WT%	≤ 0.03 WT%	≤ 0.04 WT%
norte	≤ 0.10 WT%	≤ 0.10 WT%	0.10–0.16% en peso
Minnesota	≤ 2.0 WT%	≤ 2.0 WT%	≤ 2.0 WT%
Y	≤ 1.0 WT%	≤ 0.75 WT%	≤ 1.0 WT%

En primer lugar, El carbono impulsa la resistencia pero también la sensibilización.

Estándar 304 Permisos hasta 0.08 WT% C, que eleva el rendimiento de ≈ 215 MPA, Sin embargo, fomenta la precipitación de cromo -carburo en la ventana de sensibilización de 450–850 ° C.

En contraste, 304L límites c para 0.03 WT%, Reducir el riesgo de sensibilización casi a cero durante los ciclos de enfriamiento típicos.

Además, 304N presenta 0.10–0.16% en peso de nitrógeno, capitalizar el fuerte fortalecimiento de la solución sólida de N y la estabilización de austenita:

El nitrógeno aumenta la resistencia al hasta 20% (a ≈ 260 MPA) y refina el tamaño del grano en aproximadamente 10-15%, sin comprometer la dureza.

Además, El nitrógeno mejora la resistencia a las picaduras: cada 0.01 WT% N agrega aproximadamente 1 Madera (Número equivalente de resistencia a las picaduras = CR + 3.3 Mes + 16 norte).

De este modo, 304Pren sube de ≈ 18 en 304 a ≈ 20, Traducirse en umbrales de cloruro más altos antes de los iniciados.

3. Propiedades mecánicas de 304 VS. 304L VS. 304norte

Propiedad	304	304L	304norte
Fuerza de rendimiento (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPA	~ 260 MPa
Resistencia a la tracción (RM)	505–735 MPA	485–680 MPA	530–760 MPA
Alargamiento (A%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy V-Notch @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Exponente de endurecimiento del trabajo (norte)	0.25	0.28	0.22

A temperaturas ambientales, 304N supera ambos 304 y 304L en fuerza de rendimiento, Debido al efecto de distorsión de la red de nitrógeno.

Además, 304L logra el más alto alargamiento (≥ 45 %), lo que resulta beneficioso en las operaciones de reducción profunda y de formación de estiramiento.

Transición al comportamiento de impacto, 304L ofrece una dureza promedio de Charpy de 40 J a –40 ° C, mientras 304 y 304n registro 35 J y 30 J, respectivamente, lo que subraya la dureza superior de baja temperatura de 304L.

Cuando las temperaturas exceden 200 ° C, Los tres grados conservan aproximadamente 80% de su resistencia a la tracción a temperatura ambiente hasta 400 ° C.

Sin embargo, 304N mantiene la resistencia de la fluencia marginalmente mejor, aproximadamente 15% menor velocidad de fluencia en pruebas de carga constante a 300 ° C-Gracias a la supresión del nitrógeno de la deslizamiento de granos unidos.

Finalmente, Las pruebas de fatiga en ciclos de 10⁶-10 ⁷ revelan que la presencia de nitrógeno en 304n aumenta el límite de fuerza de fatiga en aproximadamente 5%, Mientras que 304L coincide con el rendimiento de la fatiga de referencia de 304.

4. Resistencia a la corrosión

Ambiente	304	304L	304norte
Corrosión general (PH neutral)	Excelente	Excelente	Excelente
Pulverización de agua de mar (3.5 % NaCl)	Justo (0.2 % pozos)	Justo (0.2 % pozos)	Bien (0.3 % pozos)
Potencial de picadura (Episodio, MV SCE)	+200	+220	+260
Corrosión intergranular (ZAT)	Susceptible	Resistente	Resistente
Umbral de cloruro de SCC	≤ 100 ° C	≤ 120 ° C	≤ 130 ° C

En medios neutros o levemente ácidos, Los tres grados exhiben tasas de corrosión a continuación 0.1 mm/año.

En cambio, en entornos ricos en cloruro, 304N Elevado Pren de N empuja su potencial de picaduras crítico (Episodio) a +260 MV SCE,

en comparación con +200 MV para 304 y +220 MV para 304L, transcripción a una densidad de fosa más baja y un inicio retrasado.

Asimismo, 304L y 304n eliminan efectivamente el ataque intergranular de la zona de soldadura común a 304, Gracias a la precipitación mínima de carburo y el papel de nitrógeno en la estabilización del cromo en solución.

Además, En pruebas SCC aceleradas (carga constante en 10 % NaCl a pH 4),

Los tiempos de falla se extienden desde 100 horas para 304 a 250 horas para 304L y 300 Horas para 304n, evitando los beneficios tangibles de la aleación de baja carbono y nitrógeno.

5. Fabricación & Soldadura

Formabilidad: Los tres grados aceptan hasta 50 % Reducción del espesor en el rodamiento en frío o el dibujo profundo con un riesgo mínimo de agrietamiento.

Sin embargo, Springback aumenta ligeramente con la adición de nitrógeno, Requerir una compensación de herramienta menor por 304N.

Sensibilidad de grietas de soldadura: Estándar 304 Exige un enfriamiento rápido a través del rango de sensibilización de 450–850 ° C o recocido de solución post-soldado (1040 ° C × 15 mínimo) Para prevenir la corrosión intergranular.

En contraste, 304L y 304N toleran las tasas de enfriamiento más lentas, incluso el enfriamiento del aire, sin sensibilización,

reduciendo así la distorsión y eliminando los pasos adicionales de tratamiento térmico.

Maquinabilidad: En relación con 304, 304L máquinas con fuerzas de corte marginalmente más bajas (5–10% reducción),

mientras que la mayor resistencia de 304n aumenta el desgaste de la herramienta en aproximadamente 10%.

En la práctica, Los maquinistas optimizan los parámetros, utilizando herramientas recubiertas de carburo y presiones elevadas de refrigerante, para equilibrar las tasas de eliminación de materiales y la vida útil de la herramienta.

6. Tratamiento térmico y control de sensibilización

El AISI recomienda la solución de ciclos de recocido de la siguiente manera:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C, sostener 15 el mío por 25 MM GRISIVO → AGUARIO DE AGUA
• 304norte: 1 060 ° C ± 5 ° C, sostener 15 el mío por 25 MM GRISIVO → AGUARIO DE AGUA

En tono rimbombante, Ninguno de estos grados se somete a 475 ° C Facturación debido a su bajo o estabilizado contenido de carbono.

Sin embargo, La exposición prolongada entre 350–550 ° C puede promover chi (incógnita) o Sigma (a) formación de fase, especialmente en calores mal controlados; por lo tanto, Los diseñadores evitan el servicio estático en este rango cuando sea posible.

7. Aplicaciones de la industria de 304 VS. 304L VS. 304N aceros inoxidables

En la práctica, ligeras variaciones en el contenido de carbono y nitrógeno se traducen en distintas ventajas de servicios.

Abajo, Examinamos cómo cada grado encuentra su nicho, y cómo los datos de las instalaciones del mundo real subrayan su rendimiento.

304: Comida de uso general, Bebida & Usos arquitectónicos

• Por qué 304 Sobresalto: Con una combinación equilibrada de resistencia a la corrosión, Formabilidad y costo (índice de costos = 1.00), Tipo 304 acomoda soldadura y formación moderadas sin equipos especializados.
• Aplicaciones típicas:

• • Equipo de cocina comercial: Encima 80% de los EE. UU.. fregaderos de grado de restaurante, Las encimeras y las campanas de escape especifican 304 por su facilidad de limpieza y 0.1 acabado superficial mm.
  • Revestimiento arquitectónico: En climas templados, fino 304 paneles (0.5–1.0 mm) Entregue décadas de servicio: espectáculo de encuestas en el campo < 0.5 μm/año Pérdida de corrosión exterior.
  • Tanques de procesamiento de alimentos: Embarcaciones hasta 10 M³ Usar 304 para mezclar y almacenamiento; acabados interiores higiénicos (Real academia de bellas artes < 0.4 μm) prevenir el crecimiento bacteriano.

304L: Vasos a presión soldados, Tubería & Tanques químicos

• Por qué brilla 304L: Su química baja en carbono (≤ 0.03 WT% C) Prácticamente elimina la sensibilización,
  Haciéndolo ideal para grandes ensamblajes soldados donde el tratamiento térmico posterior a la soldado resulta poco práctico.

  

• Aplicaciones típicas:

• • Farmacéutico & Tuberías de biotecnología: Encima 60% de accesorios sanitarios en habitaciones limpias que cumplen con la API emplean 304L,
    Asegurar la integridad de la zona de soldadura bajo CIP frecuente (limpio en el lugar) ciclos en 90 ° C.
  • Buques a presión & Intercambiadores de calor: Embarcaciones hasta 5 m de diámetro Evite la corrosión intergranular sin recocido de solución, reduciendo los costos de fabricación hasta hasta 15%.
  • Tanques de almacenamiento para ácidos suaves: 304L Tanks Storing 5 wt% ácido acético a 25 ° C exhibir tasas de corrosión < 0.05 mm/año: 20% más lento que el tipo 304 contrapartes.

304norte: Equipo criogénico, Componentes de arrastre de profundidad & Piezas de trabajo frío

• Por qué prevalece 304n: Nitrógeno elevado (0.10–0.16% en peso) entrega aproximadamente 20% mayor resistencia al rendimiento (≈ 260 MPA) y resistencia mejorada a las picaduras (Madera ≈ 20),
  mientras mantiene la resistencia a temperaturas hasta –196 ° C.
• Aplicaciones típicas:

• • Válvulas criogénicas & Guarniciones: En servicio de nitrógeno líquido, 304N retiene ≥ 80 J Hardidad Charpy a –196 ° C,
    Versus ~ 60 J para 304L - Crítico para prevenir la fractura quebradizo.
  • Latas de bebidas arraigadas & Componentes: Informe de fabricantes 10% paredes más delgadas sin dividir, Reducir el uso de material por 5 G por lata.
  • Impulsores de la bomba de agua de mar & Pantallas: 304El mayor pren tolera de N 3.5 WT% exposición a NaCl,
    cortar intervalos de reparación de 6 meses (con 304l) a 18 meses.

8. Calificaciones equivalentes

9. Diferencias clave entre 304 VS. 304L VS. 304norte

Característica	304 (S30400)	304L (S30403)	304norte (S30453)
Carbono máximo	0.08 WT%	0.03 WT%	0.04 WT%
Contenido de nitrógeno	≤ 0.10 WT%	≤ 0.10 WT%	0.10–0.16% en peso
Fuerza de rendimiento	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Alargamiento	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Madera	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Riesgo de sensibilización	Alto - 450–850 ° C ventana	Despreciable	Despreciable
Umbral de picadura (Cl⁻)	~ 0.2 WT%	~ 0.2 WT%	~ 0.3 WT%
Recocido en la zona de soldadura	Requerido	Opcional	Opcional
Dureza criogénica	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Índice de costos relativos	1.00	1.05	1.08

10. Conclusiones

Acero inoxidable 304 VS. 304L VS. 304N Cada uno aborda desafíos metalúrgicos específicos. Estándar 304 ofrece fuerza asequible pero exige un control cuidadoso de la zona de soldadura.

Grado 304L elimina prácticamente la sensibilización, convirtiéndolo en los conjuntos soldados.

Mientras tanto, 304El impulso de nitrógeno de N aumenta la resistencia y la resistencia a las picaduras: ideal para dibujo profundo y ambientes ligeramente agresivos.

Sopesando carbono, nitrógeno, rendimiento mecánico, y datos de corrosión, Los ingenieros pueden seleccionar la aleación óptima de 300 series para cualquier aplicación.

LangHe es la opción perfecta para sus necesidades de fabricación si necesita alta calidad acero inoxidable piñones.

Contáctenos hoy!

 

Preguntas frecuentes

Por qué elegir 304n sobre 304 o 304L?

304N agrega 0.10–0.16% en peso de nitrógeno, Aumento de la fuerza del rendimiento por ~ 20 % (a ≈260 MPa), refinar el tamaño del grano,

y elevando la resistencia a las picaduras (Madera ≈ 20 VS. ≈ 18) Para un mejor rendimiento en entornos criogénicos o ricos en cloruro.

¿Necesito solucionar el recocido 304L después de soldar??

En la mayoría de los casos, No. 304El bajo contenido de carbono de L previene la sensibilización durante las tasas de enfriamiento típicas,

Hacer que el recocido de la solución posterior a la soldado sea opcional en lugar de obligatorio.

¿Qué grado ofrece la mejor formabilidad??

304L conduce con ≥45 % alargamiento, Ideal para dibujar y doblar profundamente. Estándar 304 y 304n siguen con ≥40 % y ≥35 % alargamiento, respectivamente.

¿Puedo usar 304n para aplicaciones criogénicas??

Sí. 304N retiene la dureza superior (≈ 80 J Charpy en V muesca a –196 ° C) comparado con 304L (≈ 70 J) y 304 (≈ 60 J), haciéndolo bien adecuado para el servicio de gas líquido.

¿Cómo se comparan los costos entre 304, 304Ly 304n?

En relación con el precio base 304 (índice de costos = 1.00), 304L típicamente lleva un 5 % de primera calidad (1.05) para control bajo en carbono, y 304n sobre un 8 % de primera calidad (1.08) para aleación de nitrógeno.