Autorytowe porównanie 304 vs.. 304L vs. 304N stali nierdzewne

1. Wstęp

Austenityczne stale nierdzewne w 300 seriach wśród najbardziej wszechstronnych stopów we współczesnym przemyśle.

Zwłaszcza, Typ 304 Służy jako koń roboczy, Równoważenie odporności na korozję, Formalność, i koszt.

Już, Zastosowania wymagające obszernego spawania lub zwiększonej wytrzymałości spowodowały ewolucję dwóch pochodnych: niskoemisyjne 304L i siły azotowe 304N.

Więc, Inżynierowie muszą rozróżnić te oceny, aby zapewnić niezawodność i długowieczność w służbie.

Ten artykuł zawiera oryginał, Analiza oparta na danych-kompozycja spanowania, metalurgia, Zachowanie mechaniczne, Wydajność korozji, produkcja, obróbka cieplna, Zastosowania, oraz równoważniki - prowadzić poinformowany wybór materiałów.

2. Skład chemiczny & Metalurgia

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

Po pierwsze, węgiel napędza wytrzymałość, ale także uczulenie.

Standard 304 zezwala na 0.08 wt% c, który podnosi granicę plastyczności do ≈ 215 MPA, Jednak zachęca do opadów chrom -karbid w oknie uczulenia 450–850 ° C.

W przeciwieństwie do tego, 304L ogranicza C do 0.03 wt%, Zmniejszenie ryzyka uczulenia prawie do zera podczas typowych cykli chłodzenia.

Ponadto, 304N wprowadza 0,10–0,16% wag. Azotu, Wykorzystanie silnego wzmocnienia stałej stałej i stabilizacji austenitu N:

Azot podnosi granicę plastyczności 20% (do ≈ 260 MPA) i udoskonala wielkość ziarna o około 10–15%, bez uszczerbku dla wytrzymałości.

Ponadto, Azot zwiększa odporność na wżery: każdy 0.01 wt% n dodaje z grubsza 1 Drewno (Liczba równoważna oporności wżery = Cr + 3.3 Mo + 16 N).

Zatem, 304Pren n wspina się z ≈ 18 W 304 do ≈ 20, przekładanie na wyższe progi chlorkowe przed inicjami.

3. Właściwości mechaniczne 304 vs.. 304L vs. 304N

Nieruchomość	304	304L	304N
Granica plastyczności (RP0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie (Rm)	505–735 MPA	485–680 MPa	530–760 MPa
Wydłużenie (A%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy V-Notch @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Wykładnik do hardowania pracy (N)	0.25	0.28	0.22

W temperaturach otoczenia, 304N przewyższa oba 304 i 304 l w granicach plastyczności, Ze względu na efekt kratowy azotu.

Ponadto, 304L osiąga najwyższe wydłużenie (≥ 45 %), co okazuje się korzystne w operacjach głębokich i rozciągających.

Przejście do zachowania wpływu, 304L zapewnia przeciętną Charpy Hugeness 40 J w –40 ° C, mając na uwadze, że 304 i rekord 304N 35 J i 30 J, Odpowiednio-Zniszczenie najwyższej wytrzymałości w niskiej temperaturze 304L.

Gdy temperatury przekraczają 200 ° C., Wszystkie trzy oceny zatrzymują się z grubsza 80% ich siły rozciągania w temperaturze pokoju 400 ° C..

Jednakże, 304N utrzymuje odporność na pełzanie nieznacznie lepszą - a niesie 15% niższa szybkość pełzania w testach o stałym obciążeniu na 300 ° C-dzięki tłumieniu azotu przez ziarno.

Wreszcie, Testy zmęczeniowe w cyklach 10⁶–10⁷ ujawniają, że obecność azotu w 304N zwiększa granicę siły zmęczenia o 5%, podczas gdy 304L pasuje do podstawowej wydajności zmęczenia 304.

4. Odporność na korozję

Środowisko	304	304L	304N
Ogólna korozja (Neutralne pH)	Doskonały	Doskonały	Doskonały
Spray wodociągowy (3.5 % NaCl)	Sprawiedliwy (0.2 % doły)	Sprawiedliwy (0.2 % doły)	Dobry (0.3 % doły)
Potencjał wżerowy (Epit, MV Sce)	+200	+220	+260
Korozja międzygranowa (Haz)	Podatny	Odporny	Odporny
Próg chlorkowy SCC	≤ 100 ° C.	≤ 120 ° C.	≤ 130 ° C.

W neutralnych lub lekko kwaśnych pożywkach, Wszystkie trzy oceny wykazują poniżej wskaźniki korozji 0.1 MM/Rok.

Odwrotnie, w środowiskach bogatych w chlorek, 304Podwyższony pren N popycha swój krytyczny potencjał wżery (Epit) Do +260 MV Sce,

w porównaniu do +200 MV dla 304 I +220 MV dla 304L - przesyłanie do niższej gęstości dołu i opóźnionego początku.

Podobnie, 304L i 304N skutecznie eliminują atak międzykroczystego strefy spoiny 304, Dzięki minimalnym opadom węglika i roli azotu w stabilizacji chromu w roztworze.

Ponadto, W przyspieszonych testach SCC (stałe obciążenie 10 % NaCl przy ph 4),

Czasy awarii rozciągają się od 100 godziny 304 Do 250 godziny dla 304L i 300 Godziny dla 304N - stawia namacalne korzyści zarówno o niskim stopniu węgla, jak i azotu.

5. Produkcja & Spawalność

Formalność: Wszystkie trzy oceny akceptują 50 % Zmniejszenie grubości w zimno lub głębokie rysunek z minimalnym ryzykiem pękania.

Niemniej jednak, Springback nieznacznie wzrasta wraz z dodaniem azotu, Wymaganie drobnej rekompensaty narzędzi za 304N.

Wrażliwość na pękanie spoiny: Standard 304 Wymaga szybkiego chłodzenia przez zakres uczulenia 450–850 ° C lub wyżarzanie roztworu po spawaniu (1040 ° C × 15 min) Aby zapobiec korozji międzygranowej.

W przeciwieństwie do tego, 304L i 304N tolerują wolniejsze szybkości chłodzenia - nawet chłodzenie powietrza - bez uczulenia,

w ten sposób zmniejszając zniekształcenie i eliminując dodatkowe etapy obróbki cieplnej.

Maszyna: Względne 304, 304L Maszyny o nieznacznie niższych siłach tnących (5–10% redukcja),

podczas gdy wyższa wytrzymałość 304N zwiększa zużycie narzędzia o około 10%.

W rzeczywistości, Machinistki optymalizują parametry - wykorzystanie powlekanych narzędzi do węglików i podwyższonych ciśnień chłodziwa - w celu zrównoważenia prędkości usuwania materiałów i żywotności narzędzia.

6. Kontrola obróbki cieplnej i uczulenia

AISI zaleca cykle wyżarzania rozwiązania w następujący sposób:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° C., trzymać 15 Mój za 25 Grubość mm → hartowanie wodne
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° C., trzymać 15 Mój za 25 Grubość mm → hartowanie wodne

Co ważne, Żadna z tych klas nie podlega szkodliwym 475 ° C kruchość z powodu niskiej lub stabilizowanej zawartości węgla.

Jednakże, Przedłużona ekspozycja między 350–550 ° C może promować chi (X) lub Sigma (A) Tworzenie fazy, szczególnie w źle kontrolowanych ciepłach; W związku z tym, Projektanci unikają statycznej obsługi w tym zakresie, jeśli to możliwe.

7. Zastosowania branżowe 304 vs.. 304L vs. 304N stali nierdzewne

W rzeczywistości, Niewielkie różnice w zawartości węgla i azotu przekładają się na wyraźne zalety serwisowe.

Poniżej, Badamy, w jaki sposób każda klasa znajduje swoją niszę - i jak dane z instalacji światowych podkreślają ich wydajność.

304: Pokarm ogólny, Napój & Zastosowania architektoniczne

• Dlaczego 304 Excels: Z zrównoważoną kombinacją odporności na korozję, formalność i koszty (Wskaźnik kosztów = 1.00), Typ 304 Obejmuje umiarkowane spawanie i formowanie bez specjalistycznego sprzętu.
• Typowe zastosowania:

• • Komercyjny sprzęt kuchenny: Nad 80% USA. Zlewy do restauracji, Określają blaty i kaptura wydechowe 304 ze względu na łatwość czyszczenia i 0.1 Wykończenie powierzchni MM.
  • Architektoniczne okładziny: W klimacie umiarkowanym, cienki rozmieszczenie 304 panele (0.5–1,0 mm) Dostarczaj dziesięciolecia usług - pokazy badań pola < 0.5 μm/rok utrata korozji zewnętrznej.
  • Zbiorniki przetwarzające żywność: Naczynia do 10 użycie mow 304 do mieszania i przechowywania; Higieniczne wykończenia wnętrz (Ra < 0.4 μm) Zapobiegaj wzrostowi bakterii.

304L: Spawane naczynia ciśnieniowe, Rurociąg & Zbiorniki chemiczne

• Dlaczego 304l świeci: Jego chemia niskoemisyjna (≤ 0.03 wt% c) Praktycznie eliminuje uczulenie,
  czyniąc go idealnym do dużych spawanych zespołów, w których po spawaniu ciepła okazuje się niepraktyczne.

  

• Typowe zastosowania:

• • Farmaceutyczny & Rurociągi biotechnologiczne: Nad 60% złączek sanitarnych w czystych pokojach zgodnych z interfejsem API zatrudniają 304L,
    Zapewnienie integralności strefy spoiny w przypadku częstego CIP (czyste miejsce) cykle przy 90 ° C..
  • Naczynia ciśnieniowe & Wymienniki ciepła: Naczynia do 5 M o średnicy Unikaj korozji międzygranowej bez wyżarzania roztworu, Zmniejszenie kosztów wytwarzania do 15%.
  • Zbiorniki magazynowe dla łagodnych kwasów: 304L Manki przechowywania 5 wt% kwas octowy na 25 ° C wykazują szybkości korozji < 0.05 MM/rok - 20% wolniej niż typ 304 odpowiedniki.

304N: Sprzęt kriogeniczny, Komponenty głębokie & Części zimne

• Dlaczego przeważa 304n: Podwyższony azot (0.10–0,16% wag.) dostarcza z grubsza 20% Wyższa granica plastyczności (≈ 260 MPA) i poprawa oporności na wżery (Drewno ≈ 20),
  podtrzymując wytrzymałość w temperaturach do -196 ° C.
• Typowe zastosowania:

• • Zawory kriogeniczne & Armatura: W serwisie Liquid-Nitrogen, 304N zachowuje ≥ 80 J Charpy Hurentness w –196 ° C,
    versus ~ 60 J dla 304L - krytyczny dla zapobiegania kruchemu złamaniu.
  • Głęboko narysowane puszki napojów & Komponenty: Raport producentów 10% cieńsze ściany bez podziału, Zmniejszenie użycia materiałów przez 5 g za puszkę.
  • Nieprawy pompy morskiej & Ekrany: 304Nowsze PREN toleruje ciągłe 3.5 WT% Narażenie NaCl,
    odstępy naprawy z 6 miesiące (z 304L) Do 18 miesiące.

8. Równoważne oceny

9. Kluczowe różnice między 304 vs.. 304L vs. 304N

Charakterystyczny	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Max Carbon	0.08 wt%	0.03 wt%	0.04 wt%
Zawartość azotu	≤ 0.10 wt%	≤ 0.10 wt%	0.10–0,16% wag.
Granica plastyczności	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Wydłużenie	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Drewno	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Ryzyko uczulenia	Wysokie - 450–850 ° C okno	Nieistotny	Nieistotny
Próg wżerowy (Cl⁻)	~ 0.2 wt%	~ 0.2 wt%	~ 0.3 wt%
Ograniczenie strefy spawalniczej	Wymagany	Fakultatywny	Fakultatywny
Cryogeniczna wytrzymałość	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Względny wskaźnik kosztów	1.00	1.05	1.08

10. Wnioski

Stal nierdzewna 304 vs.. 304L vs. 304N każdy dotyczy określonych wyzwań metalurgicznych. Standard 304 zapewnia przystępną siłę, ale wymaga starannej kontroli strefy spawalniczej.

Klasa 304L praktycznie eliminuje uczulenie, sprawiając, że jest to spawane zespoły.

Tymczasem, 304Nobocz azotu N podnosi wytrzymałość i odporność na wżery - idealne dla głębokiego rysunku i lekko agresywne środowiska.

Ważenie węgla, azot, Wydajność mechaniczna, i dane o korozji, Inżynierowie mogą wybrać optymalny stop serii 300 dla dowolnej aplikacji.

LangHe jest idealnym wyborem dla twoich potrzeb produkcyjnych, jeśli potrzebujesz wysokiej jakości stal nierdzewna odlewy.

Skontaktuj się z nami już dziś!

 

FAQ

Dlaczego warto wybrać 304N 304 lub 304L?

304N dodaje 0,10–0,16% wag. Azotu, Zwiększenie granicy plastyczności o ~ 20 % (do ≈260 MPa), Rafinacja wielkości ziarna,

i podnoszenie oporu wżery (Drewno ≈ 20 vs.. ≈ 18) Aby uzyskać lepszą wydajność w środowiskach bogatych w chlorek lub kriogeniczne.

Czy muszę roztwisować wyżarzanie 304L po spawaniu?

W większości przypadków, NIE. 304Niska zawartość węgla L zapobiega uczuleniu podczas typowych szybkości chłodzenia,

Wykonanie roztworu po rozszerzeniu opcjonalnym, a nie obowiązkowym.

Która ocena oferuje najlepszą formalność?

304L prowadzi z ≥45 % wydłużenie, Idealny do głębokiego rysunku i zginania. Standard 304 i 304N następuje z ≥40 % i ≥35 % wydłużenie, odpowiednio.

Czy mogę użyć 304N do zastosowań kriogenicznych?

Tak. 304N Zachowuje doskonałą wytrzymałość (≈ 80 J Charpy V-notota w –196 ° C) w porównaniu do 304L (≈ 70 J) I 304 (≈ 60 J), dzięki czemu jest odpowiednia do serwisu płynnego.

Jak koszty są porównywane między 304, 304L i 304N?

W stosunku do ceny podstawowej 304 (Wskaźnik kosztów = 1.00), 304L Zazwyczaj nosi 5 % premia (1.05) do kontroli niskiej węglowej, i 304N o 8 % premia (1.08) do stopu azotu.