Autoritativ sammenligning av 304 vs. 304L vs.. 304N rustfrie stål

1. Introduksjon

Austenittiske rustfrie stål i 300-serien rangering blant de mest allsidige legeringene i moderne industri.

Spesielt, Type 304 fungerer som en arbeidshest, Balanserende korrosjonsmotstand, Formbarhet, og kostnad.

Ennå, Bruksområder som krever omfattende sveising eller forbedret styrke har drevet utviklingen av to derivater: Lavkarbon 304L og nitrogenforsterket 304N.

Følgelig, Ingeniører må skille mellom disse karakterene for å sikre pålitelighet og levetid i tjenesten.

Denne artikkelen leverer en original, Datadrevet analyse-spennende sammensetning, metallurgi, Mekanisk oppførsel, Korrosjonsytelse, fabrikasjon, varmebehandling, applikasjoner, og ekvivalenter - for å veilede informert materialvalg.

2. Kjemisk sammensetning & Metallurgi

Element	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Cr	18.0–20,0 vekt%	18.0–20,0 vekt%	18.0–20,0 vekt%
I	8.0–10,5 vekt%	8.0–12,0 vekt%	8.0–10,5 vekt%
C	≤ 0.08 vekt%	≤ 0.03 vekt%	≤ 0.04 vekt%
N	≤ 0.10 vekt%	≤ 0.10 vekt%	0.10–0,16 vekt%
Mn	≤ 2.0 vekt%	≤ 2.0 vekt%	≤ 2.0 vekt%
Og	≤ 1.0 vekt%	≤ 0.75 vekt%	≤ 1.0 vekt%

For det første, Karbon driver styrke, men også sensibilisering.

Standard 304 tillater opp til 0.08 vekt% c, som løfter avkastningsstyrken til ≈ 215 MPA, Likevel oppmuntrer krom -karbidutfelling i sensibiliseringsvinduet 450–850 ° C.

Derimot, 304L begrenser C til 0.03 vekt%, redusere sensibiliseringsrisiko nesten til null under typiske kjølesykluser.

Dessuten, 304N introduserer 0,10–0,16 vekt% nitrogen, utnytte Ns sterke styrking av solid oppløsning og austenittstabilisering:

Nitrogen øker avkastningsstyrken med opp til 20% (til ≈ 260 MPA) og foredler kornstørrelse med omtrent 10–15%, uten at det går ut over seighet.

Videre, Nitrogen forbedrer pittingmotstanden: hver 0.01 wt% n legger til omtrent 1 Tre (Pitting motstand ekvivalent antall = CR + 3.3 Mo + 16 N).

Slik, 304Ns pren klatrer fra ≈ 18 i 304 til ≈ 20, Oversettelse til høyere kloridgrenser før pitting initieres.

3. Mekaniske egenskaper til 304 vs. 304L vs.. 304N

Eiendom	304	304L	304N
Avkastningsstyrke (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Strekkfasthet (Rm)	505–735 MPa	485–680 MPa	530–760 MPa
Forlengelse (EN%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy v-ikke- @ –40 ° c	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Arbeidsherdig eksponent (n)	0.25	0.28	0.22

Ved omgivelsestemperaturer, 304N overgår begge deler 304 og 304L i avkastningsstyrke, På grunn av Nitrogens gitter -distortion effekt.

I tillegg, 304Jeg oppnår den høyeste forlengelsen (≥ 45 %), Noe som viser seg å være gunstig i dyp -tegning og strekkdannende operasjoner.

Overgang til å påvirke atferden, 304L leverer en gjennomsnittlig charpy seighet av 40 J ved –40 ° C, mens 304 og 304N -rekord 35 J og 30 J, henholdsvis-understreker 304Ls overlegne lavtemperatur seighet.

Når temperaturene overstiger 200 ° C., Alle tre karakterene beholder omtrent 80% av deres romtemperatur strekkfasthet opp til 400 ° C..

Imidlertid, 304N opprettholder krypmotstanden marginalt bedre - omtrent 15% lavere krypfrekvens i konstant belastningstester ved 300 ° C-Takk til nitrogens undertrykkelse av korngravning.

Endelig, utmattelsestester i 10⁶ - 10⁷ -sykluser avslører at nitrogens tilstedeværelse i 304N øker utmattelsesstyrkegrensen med omtrent 5%, Mens 304L stemmer overens.

4. Korrosjonsmotstand

Miljø	304	304L	304N
Generell korrosjon (Nøytral pH)	Glimrende	Glimrende	Glimrende
Sjøvannsspray (3.5 % NaCl)	Rettferdig (0.2 % groper)	Rettferdig (0.2 % groper)	God (0.3 % groper)
Pitting potensial (Epit, MV SCE)	+200	+220	+260
Intergranulær korrosjon (Haz)	Mottakelig	Motstandsdyktig	Motstandsdyktig
Klorid SCC -terskel	≤ 100 ° C.	≤ 120 ° C.	≤ 130 ° C.

I nøytrale eller mildt sure medier, Alle tre karakterene viser korrosjonshastighet nedenfor 0.1 mm/år.

Motsatt, i kloridrike miljøer, 304Ns forhøyede pren skyver det kritiske pittingpotensialet (Epit) til +260 MV SCE,

sammenlignet med +200 MV for 304 og +220 MV for 304L - Overfør til lavere pit -tetthet og forsinket begynnelse.

Likeledes, 304L og 304n eliminerer effektivt sveisesone intergranulært angrep som er vanlig for 304, Takket være minimal karbidutfelling og nitrogens rolle i å stabilisere krom i løsning.

Dessuten, I akselererte SCC -tester (konstant belastning inn 10 % NaCl ved pH 4),

Sviktstider strekker seg fra 100 timer for 304 til 250 timer for 304L og 300 Timer for 304N - og reduserer de konkrete fordelene med både lite karbon og nitrogenlegering.

5. Fabrikasjon & Sveisbarhet

Formbarhet: Alle tre karakterene godtar opp til 50 % Tykkelsesreduksjon i kald rulling eller dyp tegning med minimal risiko for sprekker.

Likevel, Springback øker litt med nitrogentilsetning, Krever mindre verktøykompensasjon for 304N.

Sveisesprekker følsomhet: Standard 304 krever rask avkjøling gjennom sensibiliseringsområdet 450–850 ° C (1040 ° C × 15 min) For å forhindre intergranulær korrosjon.

Derimot, 304L og 304N tåler langsommere kjølehastigheter - til og med luftkjøling - uten sensibilisering,

reduserer dermed forvrengning og eliminerer ytterligere varmebehandlingstrinn.

Maskinbarhet: I forhold til 304, 304L maskiner med marginalt lavere skjærekrefter (5–10% reduksjon),

mens 304Ns høyere styrke øker verktøyets slitasje omtrent 10%.

I praksis, Maskinister optimaliserer parametere - ved å bruke belagte karbidverktøy og forhøyet kjølevæsketrykk - for å balansere materialfjerningshastigheter og verktøyets levetid.

6. Varmebehandling og sensibiliseringskontroll

AISI anbefaler løsning med annealing av sykluser som følger:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C., holde 15 min per 25 mm tykkelse → vannslukking
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C., holde 15 min per 25 mm tykkelse → vannslukking

Viktigere, Ingen av disse karakterene gjennomgår skadelige 475 ° C -omfavnelse på grunn av deres lave eller stabiliserte karboninnhold.

Imidlertid, Langvarig eksponering mellom 350–550 ° C kan fremme chi (x) eller Sigma (en) Fasedannelse, Spesielt i dårlig kontrollerte heat; derfor, Designere unngår statisk service i dette området når det er mulig.

7. Bransjeapplikasjoner av 304 vs. 304L vs.. 304N rustfrie stål

I praksis, Lette variasjoner i karbon- og nitrogeninnhold oversettes til tydelige tjenestefordeler.

Under, Vi undersøker hvordan hver karakter finner sin nisje - og hvordan data fra virkelige installasjoner understreker deres ytelse.

304: Generell mat, Drikke & Arkitektoniske bruksområder

• Hvorfor 304 Excels: Med en balansert kombinasjon av korrosjonsmotstand, formbarhet og kostnader (Kostnadsindeks = 1.00), Type 304 Plasser til moderat sveising og forming uten spesialisert utstyr.
• Typiske applikasjoner:

• • Kommersielt kjøkkenutstyr: Over 80% av U.S.. Restaurantklassevasker, benkeplater og eksoshetter spesifiserer 304 for dets enkle rengjøring og 0.1 MM overflatebehandling.
  • Arkitektonisk kledning: I tempererte klima, tynngå 304 Paneler (0.5–1,0 mm) levere tiår med tjeneste - feltundersøkelser viser < 0.5 μm/år utvendig korrosjonstap.
  • Matbehandlingstanker: Fartøy opp til 10 M³ Bruk 304 for blanding og lagring; Hygienisk interiør finish (Ra < 0.4 μm) forhindre bakteriell vekst.

304L: Sveisede trykkbeholdere, Rør & Kjemiske stridsvogner

• Hvorfor 304L lyser: Dens kjemi med lite karbon (≤ 0.03 vekt% c) praktisk talt eliminerer sensibilisering,
  Gjør det ideelt for store sveisede samlinger der varmebehandling etter sveiset viser seg upraktisk.

  

• Typiske applikasjoner:

• • Farmasøytisk & Biotech -rør: Over 60% av sanitærbeslag i api-kompatible rene rom bruker 304l,
    Sikre sveisesoneintegritet under hyppig CIP (rent på stedet) sykluser kl 90 ° C..
  • Trykkfartøy & Varmevekslere: Fartøy opp til 5 m i diameter Unngå intergranulær korrosjon uten oppløsning av løsning, redusere fabrikasjonskostnadene med opp til 15%.
  • Lagringstanker for milde syrer: 304L Tanker lagring 5 vekt% eddiksyre ved 25 ° C viser korrosjonshastigheter < 0.05 mm/år - 20% tregere enn type 304 kolleger.

304N: Kryogent utstyr, Dyp-trekk-komponenter & Kaldtarbeidede deler

• Hvorfor 304N råder: Forhøyet nitrogen (0.10–0,16 vekt%) leverer grovt 20% Høyere avkastningsstyrke (≈ 260 MPA) og forbedret pittemotstand (Tre ≈ 20),
  mens du opprettholder seighet ved temperaturer ned til –196 ° C.
• Typiske applikasjoner:

• • Kryogene ventiler & Beslag: I flytende-nitrogentjeneste, 304N beholder ≥ 80 J Charpy seighet ved –196 ° C,
    kontra ~ 60 J for 304L - Kritisk for å forhindre sprø brudd.
  • Dyp-tegnet drikkebokser & Komponenter: Produsenter rapporterer 10% tynnere vegger uten å dele opp, redusere materialbruk av 5 g per boks.
  • Sjøvannspumpe -impellere & Skjermer: 304Ns høyere pren tåler kontinuerlig 3.5 WT% NaCl -eksponering,
    kutte reparasjonsintervaller fra 6 Måneder (med 304L) til 18 Måneder.

8. Tilsvarende karakterer

9. Sentrale forskjeller mellom 304 vs. 304L vs.. 304N

Karakteristisk	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Maks karbon	0.08 vekt%	0.03 vekt%	0.04 vekt%
Nitrogeninnhold	≤ 0.10 vekt%	≤ 0.10 vekt%	0.10–0,16 vekt%
Avkastningsstyrke	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Forlengelse	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Tre	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Sensibiliseringsrisiko	Høyt - 450–850 ° C -vindu	Ubetydelig	Ubetydelig
Pitting terskel (Cl⁻)	~ 0.2 vekt%	~ 0.2 vekt%	~ 0.3 vekt%
Sveisesone-annealing	Påkrevd	Valgfri	Valgfri
Kryogen seighet	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Relativ kostnadsindeks	1.00	1.05	1.08

10. Konklusjoner

Rustfritt stål 304 vs. 304L vs.. 304N adresserer hver spesifikke metallurgiske utfordringer. Standard 304 leverer rimelig styrke, men krever nøye sveisesone-kontroll.

Grad 304L eliminerer praktisk talt sensibilisering, Gjør det til å gå til sveisede samlinger.

I mellomtiden, 304Ns nitrogenøkning øker styrke og pittemotstand - ideell for dyp tegning og mildt sagt aggressive miljøer.

Ved å veie karbon, nitrogen, Mekanisk ytelse, og korrosjonsdata, Ingeniører kan velge den optimale 300-serie-legeringen for alle applikasjoner.

LangHe er det perfekte valget for dine produksjonsbehov hvis du trenger høy kvalitet rustfritt stål Castings.

Kontakt oss i dag!

 

Vanlige spørsmål

Hvorfor velge 304n over 304 eller 304L?

304N legger til 0,10–0,16 vekt% nitrogen, øke avkastningsstyrken med ~ 20 % (til ≈260 MPa), raffinering av kornstørrelse,

og heve pitting motstand (Tre ≈ 20 vs. ≈ 18) for bedre ytelse i kloridrike eller kryogene miljøer.

Må jeg løsning av anneal 304L etter sveising?

I de fleste tilfeller, ingen. 304Ls lave karboninnhold forhindrer sensibilisering under typiske kjølehastigheter,

gjør etter-sveiseløsning annealing valgfritt snarere enn obligatorisk.

Hvilken karakter tilbyr den beste formbarheten?

304L fører med ≥45 % forlengelse, Ideell for dyp tegning og bøying. Standard 304 og 304n følg med ≥40 % og ≥35 % forlengelse, henholdsvis.

Kan jeg bruke 304n til kryogene applikasjoner?

Ja. 304N beholder overlegen seighet (≈ 80 J Charpy V-hakk ved –196 ° C) sammenlignet med 304L (≈ 70 J) og 304 (≈ 60 J), gjør det godt egnet for flytende gassjeneste.

Hvordan sammenligner kostnadene mellom 304, 304L og 304N?

I forhold til basispris 304 (Kostnadsindeks = 1.00), 304Jeg bærer typisk en 5 % Premium (1.05) for lavkarbonkontroll, og 304n om en 8 % Premium (1.08) for nitrogenlegering.