Perbandingan otoritatif 304 vs.. 304L vs.. 304N baja tahan karat

1. Perkenalan

Baja tahan karat austenitic di peringkat 300-seri di antara paduan paling serbaguna dalam industri modern.

Secara khusus, Jenis 304 berfungsi sebagai pekerja keras, Menyeimbangkan resistensi korosi, Kemampuan formulir, dan biaya.

Belum, Aplikasi yang membutuhkan pengelasan luas atau peningkatan kekuatan telah mendorong evolusi dua turunan: 304N Low-karbon 304L dan Nitrogen diperkuat 304N.

Akibatnya, Insinyur harus membedakan di antara nilai -nilai ini untuk memastikan keandalan dan umur panjang dalam layanan.

Artikel ini memberikan yang asli, Analisis berbasis data-Komposisi spanning, metalurgi, perilaku mekanis, kinerja korosi, pembuatan, perlakuan panas, aplikasi, dan setara - untuk memandu pemilihan materi yang terinformasi.

2. Komposisi Kimia & Metalurgi

Elemen	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Cr	18.0–20.0 wt%	18.0–20.0 wt%	18.0–20.0 wt%
Di dalam	8.0–10.5 wt%	8.0–12.0 wt%	8.0–10.5 wt%
C	≤ 0.08 wt%	≤ 0.03 wt%	≤ 0.04 wt%
N	≤ 0.10 wt%	≤ 0.10 wt%	0.10–0.16 wt%
M N	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%
Dan	≤ 1.0 wt%	≤ 0.75 wt%	≤ 1.0 wt%

Pertama, karbon mendorong kekuatan tetapi juga sensitisasi.

Standar 304 mengizinkan hingga 0.08 wt% c, yang meningkatkan kekuatan hasil menjadi ≈ 215 MPa, Namun mendorong presipitasi kromium -karbida di jendela sensitisasi 450-850 ° C.

Sebaliknya, 304L membatasi c 0.03 wt%, Mengurangi risiko sensitisasi hampir menjadi nol selama siklus pendinginan khas.

Lebih-lebih lagi, 304N memperkenalkan 0,10-0,16% berat nitrogen, Memanfaatkan penguatan solid -solution N yang kuat dan stabilisasi austenit N:

Nitrogen meningkatkan kekuatan hasil hingga 20% (ke ≈ 260 MPa) dan memurnikan ukuran butir sekitar 10-15%, tanpa mengorbankan ketangguhan.

Lebih-lebih lagi, Nitrogen meningkatkan resistensi pitting: setiap 0.01 WT% n menambahkan secara kasar 1 Kayu (Bilangan setara resistansi pitting = cr + 3.3 Mo + 16 N).

Dengan demikian, 304Pren N naik dari ≈ 18 di dalam 304 ke ≈ 20, Menerjemahkan ke dalam ambang batas klorida yang lebih tinggi sebelum mengadu domba.

3. Sifat mekanis dari 304 vs.. 304L vs.. 304N

Milik	304	304L	304N
Kekuatan luluh (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Kekuatan tarik (Rm)	505–735 MPa	485–680 MPa	530–760 MPa
Pemanjangan (A%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy v-notch @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Eksponen Kerajaan Kerja (N)	0.25	0.28	0.22

Pada suhu sekitar, 304N mengungguli keduanya 304 dan 304L dalam kekuatan luluh, karena efek kisi nitrogen.

Selain itu, 304L mencapai perpanjangan tertinggi (≥ 45 %), yang terbukti menguntungkan dalam operasi yang mendalam dan peregangan.

Transisi ke perilaku berdampak, 304L memberikan ketangguhan charpy rata -rata 40 J at –40 ° C, sedangkan 304 dan catatan 304n 35 J dan 30 J, masing-masing-mendukung ketangguhan suhu rendah 304L yang unggul.

Saat suhu melebihi 200 ° C., Ketiga nilai itu terus berlanjut 80% dari kekuatan tarik suhu kamar mereka hingga 400 ° C..

Namun, 304N mempertahankan ketahanan creep sedikit lebih baik - kira -kira 15% Laju creep yang lebih rendah dalam tes beban konstan di 300 ° C-Terima kasih atas penindasan nitrogen terhadap geser batas butir.

Akhirnya, Tes kelelahan dalam siklus 10⁶ -10⁷ mengungkapkan bahwa keberadaan nitrogen pada 304N meningkatkan batas kekuatan kelelahan sekitar sekitar 5%, Sementara 304L cocok dengan kinerja kelelahan baseline 304.

4. Resistensi korosi

Lingkungan	304	304L	304N
Korosi Umum (PH netral)	Bagus sekali	Bagus sekali	Bagus sekali
Semprotan air laut (3.5 % NaCl)	Adil (0.2 % lubang)	Adil (0.2 % lubang)	Bagus (0.3 % lubang)
Potensi pitting (Epit, mv sce)	+200	+220	+260
Korosi intergranular (Haz)	Rentan	Resisten	Resisten
Ambang SCC klorida	≤ 100 ° C.	≤ 120 ° C.	≤ 130 ° C.

Dalam media netral atau sedikit asam, Ketiga nilai menunjukkan tingkat korosi di bawah ini 0.1 mm/tahun.

Sebaliknya, di lingkungan yang kaya klorida, 304Peningkatan Pren N mendorong potensi pitting kritisnya (Epit) ke +260 mv sce,

dibandingkan dengan +200 MV untuk 304 Dan +220 MV untuk 304L - Translasi ke kepadatan lubang yang lebih rendah dan onset tertunda.

Juga, 304L dan 304N secara efektif menghilangkan serangan intergranular las-zona yang umum 304, Berkat presipitasi karbida minimal dan peran nitrogen dalam menstabilkan kromium dalam larutan.

Lebih-lebih lagi, dalam tes SCC yang dipercepat (beban konstan di 10 % NaCl pada pH 4),

Waktu kegagalan diperpanjang dari 100 jam untuk 304 ke 250 Jam untuk 304L dan 300 Jam untuk 304N - menunjukkan manfaat nyata dari paduan rendah karbon dan nitrogen.

5. Pembuatan & Kemampuan las

Kemampuan formulir: Ketiga nilai itu menerima hingga 50 % Pengurangan ketebalan dalam rolling dingin atau gambar dalam dengan risiko retak minimal.

Namun demikian, Springback sedikit meningkat dengan penambahan nitrogen, membutuhkan kompensasi alat kecil untuk 304n.

Sensitivitas retak las: Standar 304 menuntut pendinginan cepat melalui rentang sensitisasi 450-850 ° C atau anil solusi pasca-keluhan (1040 ° C × 15 Min) untuk mencegah korosi intergranular.

Sebaliknya, 304L dan 304n mentolerir laju pendinginan yang lebih lambat - bahkan pendinginan udara - tanpa sensitisasi,

dengan demikian mengurangi distorsi dan menghilangkan langkah-langkah perawatan panas tambahan.

Kemampuan mesin: Relatif terhadap 304, 304Mesin L dengan kekuatan pemotongan yang sedikit lebih rendah (5–10% pengurangan),

sementara kekuatan 304N yang lebih tinggi meningkatkan keausan pahat sekitar 10%.

Dalam praktiknya, Machinists mengoptimalkan parameter - menggunakan alat karbida yang dilapisi dan tekanan pendingin yang ditinggikan - untuk menyeimbangkan tingkat penghapusan material dan masa pakai pahat.

6. Perlakuan panas dan kontrol sensitisasi

AISI merekomendasikan siklus anil siklus sebagai berikut:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C., memegang 15 milikku per 25 ketebalan mm → pendinginan air
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C., memegang 15 milikku per 25 ketebalan mm → pendinginan air

Penting, Tak satu pun dari nilai -nilai ini mengalami hal yang buruk 475 ° C embrittlement karena kandungan karbon yang rendah atau stabil.

Namun, Paparan yang berkepanjangan antara 350-550 ° C dapat mempromosikan chi (X) atau Sigma (A) pembentukan fase, Terutama di panas yang dikendalikan dengan buruk; Karena itu, Desainer menghindari layanan statis dalam kisaran ini jika memungkinkan.

7. Aplikasi Industri 304 vs.. 304L vs.. 304N baja tahan karat

Dalam praktiknya, Variasi sedikit dalam kandungan karbon dan nitrogen diterjemahkan ke dalam keuntungan layanan yang berbeda.

Di bawah, Kami memeriksa bagaimana setiap kelas menemukan ceruknya - dan bagaimana data dari instalasi dunia nyata menggarisbawahi kinerja mereka.

304: Makanan tujuan umum, Minuman & Penggunaan Arsitektur

• Mengapa 304 Unggul: Dengan kombinasi yang seimbang dari resistensi korosi, kemampuan bentuk dan biaya (indeks biaya = 1.00), Jenis 304 mengakomodasi pengelasan dan pembentukan sedang tanpa peralatan khusus.
• Aplikasi khas:

• • Peralatan dapur komersial: Lebih 80% dari A.S.. Wastafel kelas restoran, tudung countertops dan knalpot menentukan 304 untuk kemudahan pembersihan dan 0.1 Finish permukaan mm.
  • Cladding arsitektur: Di daerah beriklim sedang, pengukur tipis 304 panel (0.5–1.0 mm) Memberikan Dekade Layanan - Survei Lapangan Pertunjukan < 0.5 Kehilangan korosi eksterior μm/tahun.
  • Tangki pemrosesan makanan: Kapal hingga 10 penggunaan m³ 304 untuk pencampuran dan penyimpanan; Selesai interior yang higienis (Ra < 0.4 μm) mencegah pertumbuhan bakteri.

304L: Kapal tekanan yang dilas, Perpipaan & Tangki kimia

• Mengapa 304L bersinar: Kimia rendah karbonnya (≤ 0.03 wt% c) hampir menghilangkan kepekaan,
  menjadikannya ideal untuk rakitan las besar di mana perlakuan panas pasca-kelelajah terbukti tidak praktis.

  

• Aplikasi khas:

• • Farmasi & Pipa Biotek: Lebih 60% Fitting pembersih di kamar bersih yang sesuai dengan API mempekerjakan 304L,
    memastikan integritas zona las di bawah CIP yang sering (bersih di tempat) siklus di 90 ° C..
  • Kapal Tekanan & Penukar panas: Kapal hingga 5 M dengan diameter M hindari korosi intergranular tanpa larutan anil, Mengurangi biaya fabrikasi hingga 15%.
  • Tangki penyimpanan untuk asam ringan: 304L tangki penyimpanan 5 dengan% asam asetat di 25 ° C menunjukkan laju korosi < 0.05 mm/tahun - 20% lebih lambat dari jenis 304 rekan -rekan.

304N: Peralatan Cryogenic, Komponen yang dalam-dalam & Bagian yang bekerja dingin

• Mengapa 304n menang: Peningkatan nitrogen (0.10–0.16 wt%) memberikan secara kasar 20% kekuatan luluh yang lebih tinggi (≈ 260 MPa) dan peningkatan perlawanan pitting (Kayu ≈ 20),
  Sambil mempertahankan ketangguhan pada suhu hingga –196 ° C.
• Aplikasi khas:

• • Katup cryogenic & Perlengkapan: Dalam layanan nitrogen cair, 304N mempertahankan ≥ 80 J Charpy ketangguhan di –196 ° C,
    versus ~ 60 J untuk 304L - Kritis untuk mencegah patah tulang rapuh.
  • Kaleng minuman yang ditarik dalam & Komponen: Laporan Produsen 10% Dinding yang lebih tipis tanpa pemisahan, Mengurangi penggunaan material oleh 5 g per kaleng.
  • Impeler pompa air laut & Layar: 304Pren yang lebih tinggi N yang lebih tinggi mentolerir terus menerus 3.5 WT% paparan NaCl,
    Memotong interval perbaikan dari 6 bulan (dengan 304L) ke 18 bulan.

8. Nilai yang setara

9. Perbedaan utama antara 304 vs.. 304L vs.. 304N

Ciri	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Max Carbon	0.08 wt%	0.03 wt%	0.04 wt%
Kandungan nitrogen	≤ 0.10 wt%	≤ 0.10 wt%	0.10–0.16 wt%
Kekuatan luluh	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Pemanjangan	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Kayu	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Risiko Sensitisasi	Jendela tinggi - 450–850 ° C.	Diabaikan	Diabaikan
Ambang pitting (Cl⁻)	~ 0.2 wt%	~ 0.2 wt%	~ 0.3 wt%
Anil las-zona	Diperlukan	Opsional	Opsional
Ketangguhan Cryogenic	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Indeks Biaya Relatif	1.00	1.05	1.08

10. Kesimpulan

Baja Tahan Karat 304 vs.. 304L vs.. 304N Masing -masing mengatasi tantangan metalurgi tertentu. Standar 304 memberikan kekuatan yang terjangkau tetapi menuntut kontrol zona las yang cermat.

Kelas 304L secara virtual menghilangkan sensitisasi, menjadikannya tujuan untuk rakitan yang dilas.

Sementara itu, 304Peningkatan nitrogen N meningkatkan kekuatan dan ketahanan pitting - ideal untuk menggambar yang dalam dan lingkungan yang agak agresif.

Dengan menimbang karbon, nitrogen, kinerja mekanis, dan data korosi, Insinyur dapat memilih paduan 300-seri yang optimal untuk aplikasi apa pun.

Langhe adalah pilihan yang sempurna untuk kebutuhan manufaktur Anda jika Anda membutuhkan berkualitas tinggi baja tahan karat casting.

Hubungi kami hari ini!

 

FAQ

Mengapa Memilih 304n Lebih 304 atau 304L?

304N menambahkan 0,10-0,16% berat nitrogen, meningkatkan kekuatan luluh ~ 20 % (ke ≈260 MPa), Ukuran gandum yang menyempurnakan,

dan meningkatkan perlawanan pitting (Kayu ≈ 20 vs.. ≈ 18) Untuk kinerja yang lebih baik di lingkungan kaya klorida atau kriogenik.

Apakah saya perlu solusi anneal 304l setelah pengelasan?

Dalam kebanyakan kasus, TIDAK. 304Konten karbon rendah L mencegah sensitisasi selama laju pendinginan khas,

Membuat solusi pasca-keluhan anil opsional daripada wajib.

Kelas mana yang menawarkan bentuk kemampuan terbaik?

304L mengarah dengan ≥45 % pemanjangan, Ideal untuk menggambar dan membungkuk yang dalam. Standar 304 dan 304n ikuti dengan ≥40 % dan ≥35 % pemanjangan, masing -masing.

Dapatkah saya menggunakan 304n untuk aplikasi cryogenic?

Ya. 304N mempertahankan ketangguhan yang unggul (≈ 80 J Charpy V-Notch di –196 ° C) dibandingkan dengan 304L (≈ 70 J) Dan 304 (≈ 60 J), membuatnya cocok untuk layanan gas cair.

Bagaimana biaya dibandingkan 304, 304L dan 304n?

Relatif terhadap harga dasar 304 (indeks biaya = 1.00), 304L biasanya membawa a 5 % premi (1.05) untuk kontrol rendah karbon, dan 304n tentang sebuah 8 % premi (1.08) untuk paduan nitrogen.