Comparaison faisant autorité de 304 contre. 304L VS. 304N AFFAIRS INOXEUX

1. Introduction

AFFAIRES AUSTÉNITIQUES en acier inoxydable dans le rang de la série 300 parmi les alliages les plus polyvalents de l'industrie moderne.

En particulier, Taper 304 sert de cheval de bataille, Équilibrer la résistance à la corrosion, Formabilité, et coûter.

Encore, Les applications nécessitant un soudage étendu ou une force accrue ont entraîné l'évolution de deux dérivés: 304L à faible teneur en carbone et à l'azote 304n.

Par conséquent, Les ingénieurs doivent distinguer ces notes pour assurer la fiabilité et la longévité du service.

Cet article délivre un original, Analyse basée sur les données - composition de spanning, métallurgie, comportement mécanique, performance de corrosion, fabrication, traitement thermique, applications, et équivalents - pour guider la sélection de matériel éclairé.

2. Composition chimique & Métallurgie

Élément	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Croisement	18.0–20,0% en poids	18.0–20,0% en poids	18.0–20,0% en poids
Dans	8.0–10,5% en poids	8.0–12,0% en poids	8.0–10,5% en poids
C	≤ 0.08 WT%	≤ 0.03 WT%	≤ 0.04 WT%
N	≤ 0.10 WT%	≤ 0.10 WT%	0.10–0,16% en poids
MN	≤ 2.0 WT%	≤ 2.0 WT%	≤ 2.0 WT%
Et	≤ 1.0 WT%	≤ 0.75 WT%	≤ 1.0 WT%

Premièrement, Le carbone entraîne une résistance mais aussi une sensibilisation.

Standard 304 permet 0.08 WT% c, ce qui élève la limite d'élasticité à ≈ 215 MPA, Pourtant, encourage les précipitations de carbure de chrome dans la fenêtre de sensibilisation de 450–850 ° C.

En revanche, 304L limite C à 0.03 WT%, Réduire le risque de sensibilisation presque à zéro pendant les cycles de refroidissement typiques.

De plus, 304N introduit 0,10 à 0,16% en poids azote, capitaliser sur le fort renforcement de la solution solide et la stabilisation de l'austénite:

L'azote augmente la limite d'élasticité 20% (à ≈ 260 MPA) et affine la taille des grains d'environ 10 à 15%, sans compromettre la ténacité.

En outre, L'azote améliore la résistance aux piqûres: chaque 0.01 WT% n ajoute grossièrement 1 Bois (Numéro équivalent de résistance de piqûres = Cr + 3.3 MO + 16 N).

Ainsi, 304N'S Pren monte de ≈ 18 dans 304 à ≈ 20, traduire par des seuils de chlorure supérieurs avant les introductions.

3. Propriétés mécaniques de 304 contre. 304L VS. 304N

Propriété	304	304L	304N
Limite d'élasticité (RP0.2)	~ 215 MPA	~ 205 MPa	~ 260 MPA
Résistance à la traction (RM)	505–735 MPA	485–680 MPA	530–760 MPA
Élongation (UN%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy en V en V @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Exposant durcissant (n)	0.25	0.28	0.22

À des températures ambiantes, 304N surpasse les deux 304 et 304L dans la limite d'élasticité, En raison de l'effet de distorsion du réseau d'azote.

En outre, 304L réalise l'allongement le plus élevé (≥ 45 %), ce qui s'avère bénéfique dans les opérations profondes et étirées.

Transition vers un comportement d'impact, 304L offre une ténacité à charyme moyenne de 40 J à –40 ° C, alors que 304 et 304n record 35 J et 30 J, respectivement - obligeant la ténacité à basse température supérieure de 304L.

Lorsque les températures dépassent 200 ° C, Les trois grades conservent grossièrement 80% de leur résistance à la traction à température ambiante jusqu'à 400 ° C.

Cependant, 304N maintient la résistance au fluage marginalement mieux - 15% inférieur à la vitesse de fluage dans les tests de charge constante à 300 ° C - Merci à la suppression de l'azote du glissement des frontières des grains.

Enfin, Les tests de fatigue dans des cycles de 10⁶–10⁷ révèlent que la présence de l'azote dans 304N augmente la limite de résistance à la fatigue d'environ 5%, tandis que 304L correspond aux performances de fatigue de base du 304.

4. Résistance à la corrosion

Environnement	304	304L	304N
Corrosion générale (PH neutre)	Excellent	Excellent	Excellent
Pulvérisation (3.5 % NaCl)	Équitable (0.2 % puits)	Équitable (0.2 % puits)	Bien (0.3 % puits)
Potentiel de piqûres (Répartir, MV SCE)	+200	+220	+260
Corrosion intergranulaire (ZAT)	Sensible	Résistant	Résistant
Seuil de chlorure SCC	≤ 100 ° C	≤ 120 ° C	≤ 130 ° C

Dans des milieux neutres ou légèrement acides, Les trois grades présentent des taux de corrosion ci-dessous 0.1 mm / an.

Inversement, Dans les environnements riches en chlorure, 304Le Pren élevé de N pousse son potentiel de piqûre critique (Répartir) à +260 MV SCE,

par rapport à +200 mv pour 304 et +220 MV pour 304L - Transport à une densité de fosse inférieure et début retardé.

De même, 304L et 304N éliminent efficacement l'attaque intergranulaire de la zone de soudure commune à 304, Grâce aux précipitations minimales en carbure et au rôle de l'azote dans la stabilisation du chrome en solution.

De plus, dans les tests SCC accélérés (charge constante dans 10 % Nacl à pH 4),

Les temps de défaillance s'étendent à partir de 100 heures pour 304 à 250 heures pour 304L et 300 Heures de 304n - Démontrante les avantages tangibles de l'alliage à faible teneur en carbone et en azote.

5. Fabrication & Soudabilité

Formabilité: Les trois notes acceptent jusqu'à 50 % Réduction d'épaisseur du roulement à froid ou du dessin profond avec un risque minimal de fissuration.

Néanmoins, Le remontée du retour augmente légèrement avec l'ajout d'azote, nécessitant une compensation mineure d'outil pour 304n.

Sensibilité à la fissuration: Standard 304 exige un refroidissement rapide à travers la plage de sensibilisation de 450–850 ° C ou le recuit de solution post-affaire (1040 ° C × 15 min) Pour éviter la corrosion intergranulaire.

En revanche, 304L et 304N tolèrent les taux de refroidissement plus lents - même le refroidissement de l'air - sans sensibilisation,

réduisant ainsi la distorsion et éliminant des étapes de traitement thermique supplémentaires.

Machinabilité: Par rapport à 304, 304L machines avec des forces de coupe légèrement inférieures (5–10% de réduction),

tandis que la résistance plus élevée de 304n augmente l'usure des outils d'environ 10%.

En pratique, Les machinistes optimisent les paramètres - en utilisant des outils en carbure revêtus et des pressions élevées de liquide de refroidissement - pour équilibrer les taux d'élimination des matériaux et la durée de vie de l'outil.

6. Contrôle du traitement thermique et de la sensibilisation

L'AISI recommande des cycles de recuit de solution comme suit:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C, prise 15 la mine par 25 Épaisseur mm → Festion de l'eau
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C, prise 15 la mine par 25 Épaisseur mm → Festion de l'eau

En bonne place, aucune de ces notes ne subit de délétère 475 ° C fragilisation en raison de leur teneur en carbone faible ou stabilisée.

Cependant, Une exposition prolongée entre 350–550 ° C peut favoriser le chi (x) ou sigma (un) formation de phase, surtout dans des manches mal contrôlées; donc, Les concepteurs évitent le service statique dans cette gamme lorsque cela est possible.

7. Applications de l'industrie de 304 contre. 304L VS. 304N AFFAIRS INOXEUX

En pratique, De légères variations de la teneur en carbone et en azote se traduisent par des avantages de service distincts.

Ci-dessous, Nous examinons comment chaque note trouve sa niche et comment les données des installations du monde réel soulignent leurs performances.

304: Nourriture générale, Boisson & Utilisations architecturales

• Pourquoi 304 Excellent: Avec une combinaison équilibrée de résistance à la corrosion, Formabilité et coût (indice des coûts = 1.00), Taper 304 Perche à un soudage et à la formation modérés sans équipement spécialisé.
• Applications typiques:

• • Équipement de cuisine commerciale: Sur 80% des États-Unis. Éviers de qualité restaurant, Les comptoirs et les capuchons d'échappement spécifient 304 pour sa facilité de nettoyage et 0.1 finition de surface mm.
  • Revêtement architectural: Dans les climats tempérés, calibre mince 304 panneaux (0.5–1,0 mm) offrir des décennies de service - les enquêtes sur le terrain montrent < 0.5 μm / an perte de corrosion extérieure.
  • Réservoirs de transformation des aliments: Navires jusqu'à 10 m³ Utilisation 304 pour le mélange et le stockage; Hygiénique Finitions intérieures (Rampe < 0.4 μm) Prévenir la croissance bactérienne.

304L: Navires de pression soudés, Tuyauterie & Réservoirs chimiques

• Pourquoi 304L brille: Sa chimie à faible teneur en carbone (≤ 0.03 WT% c) élimine pratiquement la sensibilisation,
  Le rendre idéal pour les grands assemblages soudés où le traitement thermique post-soudé s'avère impossible.

  

• Applications typiques:

• • Pharmaceutique & Tuyauterie biotechnologique: Sur 60% des accessoires sanitaires dans les salles propres conformes aux API utilisent 304L,
    Assurer l'intégrité de la zone de soudure sous CIP fréquente (nettoyer à la place) faire des véhicules 90 ° C.
  • Vaisseaux de pression & Échangeurs de chaleur: Navires jusqu'à 5 m de diamètre Évitez la corrosion intergranulaire sans recuit de solution, réduire les coûts de fabrication jusqu'à 15%.
  • Réservoirs de stockage pour les acides doux: 304L réservoirs en stockant 5 WT% acide acétique à 25 ° C présente des taux de corrosion < 0.05 mm / an - 20% plus lent que le type 304 homologues.

304N: Équipement cryogénique, Composants de tirage profond & Pièces à froid

• Pourquoi 304n prévaut: Azote élevé (0.10–0,16% en poids) délivre à peu près 20% limite d'élasticité plus élevée (≈ 260 MPA) et amélioration de la résistance aux piqûres (Bois ≈ 20),
  tout en soutenant la ténacité à des températures jusqu'à –196 ° C.
• Applications typiques:

• • Valves cryogéniques & Raccords: En service liquide-azote, 304N conserve ≥ 80 Jarpy de la ténacité à –196 ° C,
    versus ~ 60 J pour 304L - Critique pour prévenir la fracture fragile.
  • Canettes de boissons en profondeur & Composants: Rapport des fabricants 10% Murs plus fins sans séparation, Réduire l'utilisation des matériaux par 5 g per canet.
  • Les pompes d'eau de mer & Écrans: 304Le Pren supérieur de N tolère continue 3.5 WT% NaCl Exposition,
    couper des intervalles de réparation de 6 mois (avec 304L) à 18 mois.

8. Notes équivalentes

9. Différences clés entre 304 contre. 304L VS. 304N

Caractéristiques	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Carbone maximal	0.08 WT%	0.03 WT%	0.04 WT%
Teneur en azote	≤ 0.10 WT%	≤ 0.10 WT%	0.10–0,16% en poids
Limite d'élasticité	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Élongation	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Bois	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Risque de sensibilisation	Fenêtre élevée - 450–850 ° C	Négligeable	Négligeable
Seuil de piqûres (Cl⁻)	~ 0.2 WT%	~ 0.2 WT%	~ 0.3 WT%
Recuit à la zone de soudure	Requis	Facultatif	Facultatif
Ténacité cryogénique	~ 60 J @ –196 °C	~ 70 J @ –196 °C	~ 80 J @ –196 °C
Indice de coût relatif	1.00	1.05	1.08

10. Conclusions

Acier inoxydable 304 contre. 304L VS. 304N chacun aborde des défis métallurgiques spécifiques. Standard 304 offre une force abordable mais exige un contrôle soigneux de la zone de soudure.

Grade 304L élimine pratiquement la sensibilisation, En faire le go-to pour les assemblées soudées.

Entre-temps, 304Le boost de l'azote de N augmente la résistance et la résistance aux piqûres - idéal pour un dessin profond et des environnements légèrement agressifs.

En pesant le carbone, azote, performance mécanique, et les données de corrosion, Les ingénieurs peuvent sélectionner l'alliage optimal de la série 300 pour n'importe quelle application.

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FAQ

Pourquoi choisir 304n sur 304 ou 304L?

304N ajoute 0,10 à 0,16% en poids azote, augmenter la limite d'élasticité de ~ 20 % (à ≈260 MPa), affiner la taille des grains,

et augmenter la résistance des piqûres (Bois ≈ 20 contre. ≈ 18) Pour de meilleures performances dans des environnements riches en chlorure ou cryogénique.

Ai-je besoin de solution recaper 304L après le soudage?

Dans la plupart des cas, Non. 304La faible teneur en carbone de L empêche la sensibilisation pendant les taux de refroidissement typiques,

Faire un recuit de solution post-soudante en option plutôt que obligatoire.

Quelle note offre la meilleure formabilité?

304L les tête avec ≥45 % élongation, Idéal pour le dessin et la flexion profonds. Standard 304 et 304n suivent avec ≥40 % et ≥35 % élongation, respectivement.

Puis-je utiliser 304n pour les applications cryogéniques?

Oui. 304N conserve une ténacité supérieure (≈ 80 J Charpy en V en V à –196 ° C) Comparé à 304L (≈ 70 J) et 304 (≈ 60 J), le rendre bien adapté au service de gaz liquide.

Comment les coûts se comparent-ils parmi les 304, 304L et 304N?

Par rapport au prix de base 304 (indice des coûts = 1.00), 304L porte généralement un 5 % prime (1.05) pour un contrôle faible en carbone, et 304n sur un 8 % prime (1.08) pour l'alliage d'azote.