のステンレス鋼 316 家族は顕著な腐食抵抗をもたらします, 機械的性能, と製造の汎用性.
しかし, 微妙な合金変化 - 炭素減少 316l（1.4404/1.4432）またはチタンの追加 316の（1.4571） - 溶接ゾーンの動作に劇的に影響を与える可能性があります, 高温環境, および専門的なアプリケーション.
この詳細な比較は、化学物質を解き放ちます, パフォーマンスメトリック, 実践的なトレードオフ, エンジニアがあらゆるサービス条件に最適なグレードを選択できるようにする.
1. 合金化学 & 安定化戦略
各学年の中心には馴染みのあるものがあります 16–18％クロム, 10–14％ニッケル, 2–3％モリブデン マトリックス. まだ, わずかなバリエーションが大きな影響をもたらします:
| 要素 | 316 | 316l | 316の |
|---|---|---|---|
| 炭素 (マックス) | 0.08% | 0.03% | 0.08% |
| チタン | - | - | 0.5–0.7％ |
| クロム | 16–18％ | 16–18％ | 16–18％ |
| ニッケル | 10–14％ | 10–14％ | 10–14％ |
| モリブデン | 2–3％ | 2–3％ | 2–3％ |
| 木材 (≈) | 20 | 20 | 20 |
- 316l (1.4404/316S1, 1.4432/316S13) 「低炭素」ステータスを達成します, c <0.03% 425〜815°Cの感作範囲でのクロムカルバイドの降水を防ぐため.
- 316の（1.4571）0.5〜0.7％のチタンを追加することにより、その保護をエミュレートします, 安定したチタンコルクリド化物を形成します (の(c, n)) クロム炭化物の前の隔離炭素が形成される可能性があります.
その結果, 316Lと316TIの両方が顆粒間腐食に抵抗します (IGC) 効果的に, 一方、変更されていません 316 熱入力と溶接後の治療の厳格な制御が必要です.
2. 耐食性 & 顆粒間攻撃
重要なアプリケーションのためにステンレス鋼を選択するとき, 耐食性, 特に顆粒間攻撃に対する抵抗 (Iga), 多くの場合、決定的な要因です.
その間 316, 316l (1.4404/316S11および1.4432/316S13), そして 316の（1.4571）ステンレス鋼は、非常に類似した化学基盤を共有しています, 腐食条件下での彼らの行動は、重要な方法で分岐します.
適切な材料選択を確保するため, 一般的な腐食の観点と局所的な腐食の両方の視点からのパフォーマンスを調べることが不可欠です, 経験的データによってサポートされています.
一般的な腐食挙動
3つのグレードすべて - 316, 316l, および316TI - 広範囲の環境での一般的な腐食に対する未解決の抵抗, 主にそれらの高いクロムによるものです (16–18％) とモリブデン (2–3％) コンテンツ.
中性塩化物溶液で, のような 3.5% 25°CでのNaCl, 臨床検査では、の腐食率が明らかになります 約 0.02 に 0.04 MM/年 3つのグレードすべてにわたって.
ポテンティオダイナミック偏光曲線は、の範囲で受動的な電流密度を示しています 0.02-0.05 Ma/cm², 安定した自己修復のパッシブフィルムの形成を示します.
産業酸性環境で, 希釈硫酸など (h₂so₄, 1 m), 減量テストは、すべてのグレードの同等の質量損失率を確認します, 平均化 0.015 g/cm²・h.
したがって, 水性媒体への汎用暴露の場合, その中には大きなパフォーマンスの違いがありません 316, 316l, および316ti.
顆粒間攻撃に対する抵抗 (Iga)
しかし, 材料が感作温度範囲にさらされると課題が生じます, 約 425°C〜815°C.
このウィンドウ内, 穀物境界でのクロムの枯渇が発生する可能性があります, 局所的な腐食につながります, 特に炭素がクロムと結合してクロム炭化物を形成する場合 (CR23C6).
パフォーマンスの比較については、以下に詳しく説明しています:
| 学年 | 炭素含有量 (%) | 感作のリスク | ASTM A262プラクティスEテスト (減量) |
|---|---|---|---|
| 316 | ≤ 0.08 | 高い | 0.015–0.025 g |
| 316l | ≤ 0.03 | 非常に低い | < 0.002 g |
| 316の | ≤ 0.08 + の | 非常に低い | < 0.001 g |
- 316 ステンレス鋼: 標準の炭素含有量を使用 (≤0.08％), 316 熱にさらされると、炭化クロムを容易に沈殿させます, 溶接後に迅速に消光または溶液が鳴らさない限り、顆粒間攻撃に対して脆弱にします.
- 316Lステンレス鋼: 「L」は「低炭素」を示します, 具体的には0.03％以下.
この大幅な減少は、ゆっくりした冷却中でも炭化クロムの降水量を最小限に抑えます, 感作に対する優れた抵抗を確保する.
ASTM A262プラクティスEは、最小限の減量を確認します, 溶接構造のための非常に信頼性の高い選択肢として316Lを確立する. - 316Tiステンレス鋼: 炭素制御に依存する代わりに, 316TIにはチタンが組み込まれています (〜0.5％) 炭化チタンを優先的に形成する (チック) および炭化物.
これらの化合物はより高い温度で形成され、穀物の境界からクロムを枯渇させません, IGAに対して材料を効果的に安定させます.
実際には, 316Lと316TIの両方が、ほとんどの産業用途で顆粒間腐食に同等の免疫を提供します.
それにもかかわらず, 安定化メカニズムは異なります, そして、これらの違いは機械的挙動に影響を与える可能性があります, 後で探求されたとおり.
3. 高温機械性能
サービスの温度が上がる場合 600 °C, 316の (1.4571) チタンの安定化により、優れた強度を示します:
| 温度 | 316l降伏強度 | 316TI降伏強度 |
|---|---|---|
| 650 °C | 〜60 MPa | 〜80 MPa |
| 700 °C | 〜45 MPa | 〜65 MPa |
| 750 °C | 〜30 MPa | 〜45 MPa |
さらに, クリープ破裂寿命 で 700 °Cは大まかに改善します 20–30％ と 1.4571 対 1.4404,
それを好む選択にします 炉のマッフル, 熱交換管, その他 連続サービスコンポーネント 600〜800°Cの範囲.
対照的に, 1.4404の強さは急速に上に落ちます 600 °C, 高温アプリケーションを制限します.
4. 製造, 形にする & 加工性
高温の利点にもかかわらず, 316の (1.4571) 日常の製造でトレードオフを提示します:
- 衝撃の靭性: -50°Cで, 316Ti Charpy v-notchエネルギーが落ちます 10–15 j, に比べ 20–25 j 316Lの場合 - 低温延性の低下を示しています.
- コールドフォーミング: チタンコルクリド化ピン穀物境界, 増加する労働率の増加 10–15％ 割れ前に達成可能なひずみを減らします.
- 加工性: ショップテストが表示されます 25% より高いツール摩耗 316tiを機械加工するとき, ハードTIによって駆動されます(c, n) 粒子.
逆に, 316l 優れています 深い描画, 紡糸, そして 機械加工, 優れた延性とより均一なチップ形成を誇る.
したがって, のために スタンプ付きコンポーネント, 深く描かれたシェル, または 大量の粗い機械加工, 316Lはしばしばより費用対効果が高いことを証明します.
5. 表面仕上げ & 研磨動作
ポリッシャーは注意する必要があります: 316の鏡の仕上げ中に「コメットテール」が縞模様になると時々現れる硬いコルクリトリド粒子 (Bsen 10088-2:1995 いいえ. 8).
対照的に, 316l (1.4404/1.4432) より均一な反射表面を生成します ra < 0.2 µm エレクトロ磨かれた仕上げで達成可能.
その結果, 要求の厳しいアプリケーション 建築の明るい仕上げ, 食品グレードのインテリア, または 医薬品 通常、316Lを支持します.
6. 局所腐食: ピッティング & SCC
一般的な腐食は、グレード全体に並べられる場合があります, しかし ピッティング抵抗 (ピッティング抵抗相当数で測定します, 木材) そして ストレス腐食亀裂 (SCC) しきい値は異なる場合があります:
- で 3.5% nacl at 25 °C, ピット開始のポテンシャルが超えています +500 MV vs. 316Lと316TIの両方のAG/AGCL.
- しかし, での長期浸漬テスト 50 °Cショー cm²あたりのピットが少ない 316L (≈2ピット/cm²) 316tiより (≈5ピット/cm²), おそらく残留硫黄または包含物が原因です.
- 沸騰するMgcl₂のSCCテストはaを示します 30 °C低いしきい値 316TI対316Lの場合, わずかに大きな感受性を示唆しています.
したがって, で 塩化物が豊富です, 高ストレス環境, 316Lはしばしば控えめなエッジを提供します 局所腐食抵抗.
7. 溶接性 & 熱の影響を受けたゾーンの動作
両方 316l (1.4404/1.4432) および316ti 溶接 標準の316L消耗品を使用するとすぐに. それにもかかわらず:
- 316lフィラー 溶接金属に堅牢な耐食性抵抗を供給し、溶接摂取リスクを排除します.
- 316の (1.4571) 構造 時々必要です ニオビウム安定化したフィラー (例えば。, EN ISO 1600-S NCR20NN) HAZの高温強度を維持するため.
- ナイフライン攻撃, 融合ラインに隣接する局所的な顆粒間腐食, 冷却が遅い場合は316TI HAZで発生する可能性があります。水腐食溶接アプリケーションで316Lを支持するもう1つの理由.
要約すれば, 溶接システム 頭痛が少なく、リワークの低下をご覧ください 316l溶接消耗品, 親の金属に関係なく.
8. コストに関する考慮事項 & 可用性
調達の観点から, 316l (1.4404/1.4432) 通常、コスト 10–15％少ない キログラムあたり 316の (1.4571), チタンの追加のプレミアムとより厳しい品質管理を反映する.
さらに, 316Lのグローバルストックは、316TIのグローバルストックを超えています 5:1, リードタイムの短縮とより広いミルの可用性を確保します.
その結果, のために 低い- 中程度のプロジェクトに, 316lしばしばパフォーマンスとエコノミーの最高のミックスを提供します.
9. アプリケーション & 選択マトリックス
| サービス条件 | 好ましいグレード | 根拠 |
|---|---|---|
| 室温, 溶接構造 | 316l | 優れたIGC耐性, タフネス, ファブリック性 |
| 連続600〜800°C暴露 | 316の | 降伏強度の向上, クリープライフ |
| 製薬 & 食品加工 | 316l | ミラー仕上げ, 低浸潤性表面 |
| 深く描かれた部品または紡績部品 | 316l | より高い延性, 低い作業の硬化 |
| 高塩化物オフショアコンポーネント | 316l | より良いピッティング/SCCしきい値 |
| 周期的な熱荷重を伴う圧力容器 | 316の | 安定した微細構造, 感作のリスクが低下します |
10. 間の重要な違い 316 VS 316L対316TIステンレス鋼
| カテゴリ | 316 | 316l | 316の |
|---|---|---|---|
| 炭素含有量 | ≤ 0.08% | ≤ 0.03% | ≤ 0.08% + チタンが追加されました |
| 安定化方法 | なし | 低炭素 | チタン (の) 安定した |
| 顆粒間腐食に対する耐性 | 適度 (溶接後) | 高い (溶接後でも) | 高い (高温でも) |
| 高温強度 (>600°C) | 貧しい | 貧しい | 素晴らしい |
| ピッティングとSCC抵抗 | 良い | 少し良い | 適度 |
| 溶接性 | 適度 (感作のリスク) | 素晴らしい (感作はありません) | 良い, ただし、特別なフィラーが必要です |
| 寒い作業性 | 良い | 素晴らしい | 適度 (延性が低い) |
| 表面仕上げ品質 (研磨) | 良い | 素晴らしい | 尾の尾の欠陥が生じる傾向があります |
| 料金 | ベースレベル | 5–10％より 316 | 15–20％316Lを超えています |
| 可用性 | 非常に一般的です | 非常に一般的です | あまり一般的ではありません (主にヨーロッパ) |
| 典型的なアプリケーション | 一般的な産業用途 | 溶接構造, 海兵隊, 医学 | 高テンプル機器, 排気, 圧力容器 |
11. 結論
実際に, 316l (1.4404/1.4432) として際立っています 汎用性の高い労働者, 優れた腐食抵抗を提供します, 溶接性, 延性, アプリケーションの大部分にわたる費用対効果.
対照的に, 316の (1.4571) 輝く 高温, クリープ感受性 環境, そのチタンの安定化により、強度と微細構造の完全性が維持される場合 600 °C.
サービス温度を慎重に計量することにより, 溶接要件, 表面仕上げの期待, および予算の制約.
エンジニアはこれらの洞察を活用して、理想的な316シリーズ合金を指定できます, コンポーネントのサービス寿命にわたるパフォーマンスと価値の両方を確保する.
