Perbandingan berwibawa 304 vs. 304L vs. 304N keluli tahan karat

1. Pengenalan

Keluli tahan karat Austenitic dalam kedudukan 300-siri di kalangan aloi yang paling serba boleh dalam industri moden.

Khususnya, Jenis 304 berfungsi sebagai pekerja keras, Mengimbangi rintangan kakisan, Kebolehbaburan, dan kos.

Namun, Aplikasi yang memerlukan kimpalan yang luas atau kekuatan yang dipertingkatkan telah mendorong evolusi dua derivatif: 304L karbon rendah dan nitrogen yang dikuatkuasakan 304N.

Akibatnya, Jurutera mesti membezakan antara gred ini untuk memastikan kebolehpercayaan dan umur panjang dalam perkhidmatan.

Artikel ini menyampaikan asal, Komposisi analisis yang didorong oleh data, metalurgi, tingkah laku mekanikal, prestasi kakisan, fabrikasi, rawatan haba, aplikasi, dan setara -untuk membimbing pemilihan bahan yang dimaklumkan.

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%
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%
Mn	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%	≤ 2.0 wt%
Dan	≤ 1.0 wt%	≤ 0.75 wt%	≤ 1.0 wt%

Pertama, Karbon memacu kekuatan tetapi juga pemekaan.

Standard 304 membenarkan sehingga 0.08 wt% c, yang meningkatkan kekuatan hasil kepada ≈ 215 MPA, namun menggalakkan pemendakan kromium -karbida dalam tetingkap pemekaan 450-850 ° C.

Sebaliknya, 304L had c ke 0.03 wt%, Mengurangkan risiko pemekaan hampir menjadi sifar semasa kitaran penyejukan biasa.

Selain itu, 304N memperkenalkan 0.10-0.16 wt% nitrogen, memanfaatkan pengukuhan solat kuat N yang kuat dan penstabilan austenit:

Nitrogen menimbulkan kekuatan hasil sehingga sampai 20% (kepada ≈ 260 MPA) dan menyempurnakan saiz bijian sebanyak kira -kira 10-15%, tanpa menjejaskan ketangguhan.

Tambahan pula, nitrogen meningkatkan rintangan pitting: masing -masing 0.01 wt% n menambah kira -kira 1 Kayu (Nombor setara rintangan pitting = cr + 3.3 Mo + 16 N).

Justeru, 304N's Pren memanjat dari ≈ 18 dalam 304 kepada ≈ 20, menterjemahkan ke dalam ambang klorida yang lebih tinggi sebelum membuat permulaan.

3. Sifat mekanikal 304 vs. 304L vs. 304N

Harta benda	304	304L.	304N
Kekuatan hasil (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Kekuatan tegangan (Rm)	505-735 MPa	485-680 MPa	530-760 MPa
Pemanjangan (%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy v-notch @ -40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Eksponen pengerasan kerja (n)	0.25	0.28	0.22

Pada suhu ambien, 304N mengatasi kedua -duanya 304 dan kekuatan hasil 304L, Kerana kesan pengikatan kekisi Nitrogen.

Di samping itu, 304Saya mencapai pemanjangan tertinggi (≥ 45 %), yang membuktikan bermanfaat dalam operasi yang mendalam dan membentuk pembentukan.

Peralihan ke tingkah laku kesan, 304Saya memberikan purata ketangguhan charpy 40 J pada -40 ° C, sedangkan 304 dan rekod 304n 35 J dan 30 J, masing-masing-ketangguhan suhu rendah 304L.

Apabila suhu melebihi 200 ° C., Ketiga -tiga gred tersebut tetap kasar 80% kekuatan tegangan suhu bilik mereka sehingga 400 ° C..

Namun begitu, 304N mengekalkan rintangan rayap sedikit lebih baik -jauh lebih dekat 15% kadar rayap yang lebih rendah dalam ujian beban berterusan di 300 ° C-Terima kasih kepada penindasan nitrogen dari gelongsor gandum.

Akhirnya, Ujian keletihan dalam kitaran 10 ⁶ -10 10 menunjukkan bahawa kehadiran nitrogen dalam 304N meningkatkan had kekuatan keletihan dengan kira -kira 5%, Walaupun 304L sepadan dengan prestasi keletihan asas 304.

4. Rintangan kakisan

Persekitaran	304	304L.	304N
Kakisan Umum (PH neutral)	Cemerlang	Cemerlang	Cemerlang
Semburan air laut (3.5 % NaCl)	Adil (0.2 % lubang)	Adil (0.2 % lubang)	Baik (0.3 % lubang)
Potensi pitting (Epit, mv sce)	+200	+220	+260
Kakisan intergranular (HAZ)	Terdedah	Tahan	Tahan
Ambang scc klorida	≤ 100 ° C.	≤ 120 ° C.	≤ 130 ° C.

Dalam media neutral atau sedikit berasid, Ketiga gred menunjukkan kadar kakisan di bawah 0.1 mm/tahun.

Sebaliknya, dalam persekitaran yang kaya dengan klorida, 304Pren tinggi N mendorong potensi pitting kritikal (Epit) ke +260 mv sce,

berbanding dengan +200 mv untuk 304 dan +220 MV untuk 304L -translating ke kepadatan lubang yang lebih rendah dan permulaan yang ditangguhkan.

Begitu juga, 304L dan 304N berkesan menghapuskan serangan intergranular zon kimpalan yang biasa berlaku 304, Terima kasih kepada pemendakan karbida minimum dan peranan nitrogen dalam menstabilkan kromium dalam penyelesaian.

Selain itu, dalam ujian SCC dipercepatkan (Beban berterusan dalam 10 % NaCl di ph 4),

Masa kegagalan meluas dari 100 jam untuk 304 ke 250 jam untuk 304L dan 300 Jam untuk 304N -Menunjukkan manfaat ketara dari kedua -dua karbon rendah dan pengaliran nitrogen.

5. Fabrikasi & Kebolehkalasan

Kebolehbaburan: Ketiga -tiga gred menerima sehingga 50 % Pengurangan ketebalan dalam rolling sejuk atau lukisan dalam dengan risiko minimum retak.

Walaupun begitu, Springback meningkat sedikit dengan penambahan nitrogen, Memerlukan pampasan alat kecil untuk 304N.

Sensitiviti retak kimpalan: Standard 304 Menuntut penyejukan pesat melalui julat pemekaan 450-850 ° C atau penyelesaian pasca kimpalan (1040 ° C × 15 min) untuk mengelakkan kakisan intergranular.

Sebaliknya, 304L dan 304n mentolerir kadar penyejukan yang lebih perlahan -walaupun penyejukan udara -tanpa pemekaan,

dengan itu mengurangkan herotan dan menghapuskan langkah-langkah rawatan haba tambahan.

Kebolehkerjaan: Berbanding dengan 304, 304Mesin L dengan daya pemotongan yang lebih rendah (5-10% pengurangan),

manakala kekuatan yang lebih tinggi 304n meningkatkan alat dengan kira -kira 10%.

Dalam amalan, Machinists mengoptimumkan parameter -menggunakan alat karbida bersalut dan tekanan penyejuk yang tinggi -untuk mengimbangi kadar penyingkiran bahan dan hayat alat.

6. Rawatan haba dan kawalan pemekaan

AISI mengesyorkan Penyelesaian Penyepuh Kitaran seperti berikut:

• 304 & 304L.: 1 040 ° C ± 5 ° C., tahan 15 Tambang setiap 25 ketebalan mm → pelepasan air
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C., tahan 15 Tambang setiap 25 ketebalan mm → pelepasan air

Yang penting, tidak ada gred ini yang merosakkan 475 ° C embrittlement kerana kandungan karbon yang rendah atau stabil.

Namun begitu, Pendedahan yang berpanjangan antara 350-550 ° C boleh mempromosikan CHI (x) atau Sigma (a) Pembentukan fasa, terutamanya dalam pemanasan yang tidak terkawal; oleh itu, pereka mengelakkan perkhidmatan statik dalam julat ini apabila mungkin.

7. Aplikasi industri 304 vs. 304L vs. 304N keluli tahan karat

Dalam amalan, sedikit variasi dalam kandungan karbon dan nitrogen diterjemahkan ke dalam kelebihan perkhidmatan yang berbeza.

Di bawah, Kami mengkaji bagaimana setiap gred mencari niche -dan bagaimana data dari pemasangan dunia nyata menggariskan prestasi mereka.

304: Makanan tujuan umum, Minuman & Penggunaan seni bina

• Kenapa 304 Cemerlang: Dengan gabungan rintangan kakisan yang seimbang, kebolehbaburan dan kos (Indeks kos = 1.00), Jenis 304 Menempatkan kimpalan dan pembentukan yang sederhana tanpa peralatan khusus.
• Aplikasi biasa:

• • Peralatan dapur komersial: Berakhir 80% daripada U.S.. Tenggelam gred restoran, Countertop dan Tudung Ekzos Tentukan 304 untuk kemudahan pembersihan dan 0.1 kemasan permukaan mm.
  • Pelapisan seni bina: Di iklim sederhana, Tinjauan nipis 304 panel (0.5-1.0 mm) Menyampaikan dekad perkhidmatan -bidang Survei Survei < 0.5 kehilangan kakisan luaran μm/tahun.
  • Tangki pemprosesan makanan: Kapal sehingga 10 m³ Gunakan 304 untuk pencampuran dan penyimpanan; kemasan dalaman yang bersih (Ra < 0.4 μm) mencegah pertumbuhan bakteria.

304L.: Kapal tekanan yang dikimpal, Paip & Tangki kimia

• Mengapa 304L bersinar: Kimia rendah karbon (≤ 0.03 wt% c) hampir menghapuskan kepekaan,
  menjadikannya sesuai untuk perhimpunan yang dikimpal besar di mana rawatan haba pasca kimpalan membuktikan tidak praktikal.

  

• Aplikasi biasa:

• • Farmaseutikal & Pipa Bioteknologi: Berakhir 60% kelengkapan kebersihan di bilik bersih yang mematuhi API menggunakan 304L,
    memastikan integriti zon kimpalan di bawah CIP yang kerap (bersih di tempat) kitaran di 90 ° C..
  • Kapal tekanan & Penukar haba: Kapal sehingga 5 m diameter mengelakkan kakisan intergranular tanpa penyelesaian penyepuhlindapan, mengurangkan kos fabrikasi sehingga sehingga 15%.
  • Tangki simpanan untuk asid ringan: 304L Tanks menyimpan 5 wt% asid asetik pada 25 ° C mempamerkan kadar kakisan < 0.05 mm/tahun -20% lebih perlahan daripada jenis 304 rakan sejawat.

304N: Peralatan kriogenik, Komponen-komponen yang mendalam & Bahagian kerja sejuk

• Mengapa 304n berlaku: Nitrogen yang tinggi (0.10-0.16 wt%) menyampaikan kira -kira 20% kekuatan hasil yang lebih tinggi (≈ 260 MPA) dan rintangan pitting yang lebih baik (Kayu ≈ 20),
  Semasa mengekalkan ketangguhan pada suhu hingga -196 ° C.
• Aplikasi biasa:

• • Injap kriogenik & Kelengkapan: Dalam perkhidmatan cecair-nitrogen, 304N mengekalkan ≥ 80 J charpy ketangguhan pada -196 ° C,
    berbanding ~ 60 J untuk 304L -kritikal untuk mencegah patah rapuh.
  • Tin minuman yang mendalam & Komponen: Laporan Pengilang 10% dinding nipis tanpa berpecah, mengurangkan penggunaan bahan dengan 5 g per tin.
  • Impellers pam air laut & Skrin: 304Pren yang lebih tinggi N bertoleransi berterusan 3.5 Pendedahan WT% NaCl,
    memotong selang pembaikan dari 6 bulan (dengan 304L) ke 18 bulan.

8. Gred setara

9. Perbezaan 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 hasil	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Pemanjangan	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Kayu	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Risiko pemekaan	Tetingkap tinggi 450-850 ° C.	Diabaikan	Diabaikan
Ambang pitting (Cl⁻)	~ 0.2 wt%	~ 0.2 wt%	~ 0.3 wt%
Weld-Zone Annealing	Diperlukan	Pilihan	Pilihan
Ketangguhan kriogenik	~ 60 J @ -196 ° C	~ 70 J @ -196 ° C	~ 80 J @ -196 ° C
Indeks kos relatif	1.00	1.05	1.08

10. Kesimpulan

Keluli tahan karat 304 vs. 304L vs. 304N setiap menangani cabaran metalurgi tertentu. Standard 304 memberikan kekuatan yang berpatutan tetapi menuntut kawalan zon kimpalan yang berhati-hati.

Gred 304L hampir menghapuskan pemekaan, Menjadikannya untuk Perhimpunan yang dikimpal.

Sementara itu, 304Nitrogen Boost N menimbulkan kekuatan dan rintangan pitting -ideal untuk lukisan yang mendalam dan persekitaran yang agak agresif.

Dengan menimbang karbon, nitrogen, prestasi mekanikal, dan data kakisan, Jurutera boleh memilih aloi 300-siri optimum untuk sebarang aplikasi.

Langhe adalah pilihan yang sesuai untuk keperluan pembuatan anda jika anda memerlukan berkualiti tinggi keluli tahan karat Castings.

Hubungi kami hari ini!

 

Soalan Lazim

Mengapa Pilih 304n 304 atau 304L?

304N menambah 0.10-0.16 wt% nitrogen, meningkatkan kekuatan hasil sebanyak ~ 20 % (kepada ≈260 MPa), Saiz bijirin menyempurnakan,

dan menimbulkan rintangan pitting (Kayu ≈ 20 vs. ≈ 18) untuk prestasi yang lebih baik dalam persekitaran yang kaya dengan klorida atau kriogenik.

Adakah saya perlu penyelesaian anneal 304L selepas kimpalan?

Dalam kebanyakan kes, tidak. 304Kandungan karbon rendah L menghalang pemekaan semasa kadar penyejukan biasa,

Membuat Penyelesaian Pasca Kimpalan Penyepuhlar dan bukannya wajib.

Gred mana yang menawarkan kebolehbaburan terbaik?

304L membawa dengan ≥45 % pemanjangan, Sesuai untuk lukisan dan lenturan yang mendalam. Standard 304 dan 304n mengikuti dengan ≥40 % dan ≥35 % pemanjangan, masing -masing.

Bolehkah saya menggunakan 304n untuk aplikasi kriogenik?

Ya. 304N mengekalkan ketangguhan unggul (≈ 80 J Charpy v-notch pada -196 ° C) berbanding dengan 304L (≈ 70 J) dan 304 (≈ 60 J), menjadikannya sesuai untuk perkhidmatan gas cecair.

Bagaimana kos membandingkan antara 304, 304L dan 304n?

Relatif kepada harga asas 304 (Indeks kos = 1.00), 304L biasanya membawa a 5 % premium (1.05) untuk kawalan rendah karbon, dan 304n mengenai 8 % premium (1.08) Untuk pengaduan nitrogen.