Comparação autorizada de 304 vs.. 304L vs.. 304N aços inoxidáveis

1. Introdução

Aços inoxidáveis ​​austeníticos na classificação de 300 séries entre as ligas mais versáteis da indústria moderna.

Em particular, Tipo 304 Serve como um cavalo de trabalho, Equilibrando a resistência à corrosão, Formabilidade, e custo.

Ainda, Aplicações que requerem soldagem extensa ou força aprimorada impulsionaram a evolução de dois derivativos: 304L de baixo carbono e 304n fortalecido por nitrogênio.

Consequentemente, Os engenheiros devem distinguir entre essas notas para garantir confiabilidade e longevidade no serviço.

Este artigo entrega um original, Análise orientada a dados-composição de espuma, metalurgia, comportamento mecânico, desempenho de corrosão, fabricação, tratamento térmico, Aplicações, e equivalentes - para orientar a seleção de material informada.

2. Composição química & Metalurgia

Elemento	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Cr	18.0–20,0% em peso	18.0–20,0% em peso	18.0–20,0% em peso
Em	8.0–10,5% em peso	8.0–12.0% em peso	8.0–10,5% em peso
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%
E	≤ 1.0 WT%	≤ 0.75 WT%	≤ 1.0 WT%

Primeiramente, Carbono aciona a força, mas também a sensibilização.

Padrão 304 permite até 0.08 WT% c, que eleva a força de escoamento a ≈ 215 MPA, No entanto, incentiva a precipitação de cromo -carbida na janela de sensibilização de 450-850 ° C.

Por contraste, 304L limita C a 0.03 WT%, Reduzir o risco de sensibilização quase zero durante os ciclos de resfriamento típicos.

Além disso, 304N apresenta 0,10-0,16% em peso de nitrogênio, Capitalizando o forte fortalecimento da resolução sólida de N de N:

Nitrogênio aumenta a força de escoamento de até 20% (para ≈ 260 MPA) e refina o tamanho de grão em cerca de 10 a 15%, sem comprometer a resistência.

Além disso, O nitrogênio aumenta a resistência à coroa: cada 0.01 wt% n adiciona aproximadamente 1 Madeira (Número equivalente de resistência ao pitting = CR = Cr + 3.3 MO + 16 N).

Por isso, 304N de N sobe de ≈ 18 em 304 para ≈ 20, Traduzindo -se em limiares de cloreto mais altos antes de colocar iniciados.

3. Propriedades mecânicas de 304 vs.. 304L vs.. 304N

Propriedade	304	304L	304N
Força de escoamento (Rp0.2)	~ 215 MPa	~ 205 MPa	~ 260 MPa
Resistência à tracção (Rm)	505–735 MPA	485–680 MPa	530–760 MPa
Alongamento (UM%)	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Charpy V-Notch @ –40 ° C	≥ 30 J	≥ 35 J	≥ 25 J
Expoente de endurecimento do trabalho (n)	0.25	0.28	0.22

A temperaturas ambiente, 304N supera os dois 304 e 304L em força de escoamento, Devido ao efeito de distorção da treliça do nitrogênio.

Além disso, 304L alcança o maior alongamento (≥ 45 %), o que se mostra benéfico em operações de decreto e formação de trechos.

Transição para o comportamento de impacto, 304L oferece uma resistência charpy média de 40 J a –40 ° C, enquanto 304 e 304N Record 35 J e 30 J, respectivamente-a mais que cena a tenacidade superior de baixa temperatura da 304L.

Quando as temperaturas excedem 200 ° c, Todas as três séries mantêm aproximadamente 80% de sua resistência à tração à temperatura ambiente até 400 ° c.

No entanto, 304N mantém a resistência à fluência marginalmente melhor - aproximadamente 15% menor taxa de fluência em testes de carga constante em 300 ° C-Obrigado à supressão de nitrogênio de deslizamento de grãos.

Finalmente, Testes de fadiga em ciclos de 10 ⁶ - 10⁷ revelam que a presença do nitrogênio em 304n aumenta o limite de força da fadiga por cerca de 5%, Enquanto 304L corresponde ao desempenho da fadiga da linha de base 304.

4. Resistência à corrosão

Ambiente	304	304L	304N
Corrosão geral (PH neutro)	Excelente	Excelente	Excelente
Spray da água do mar (3.5 % NaCl)	Justo (0.2 % Pits)	Justo (0.2 % Pits)	Bom (0.3 % Pits)
Potencial de pitting (Epita, MV SCE)	+200	+220	+260
Corrosão intergranular (HAZ)	Suscetível	Resistente	Resistente
Limiar de cloreto SCC	≤ 100 ° c	≤ 120 ° c	≤ 130 ° c

Em meio neutro ou levemente ácido, Todas as três séries exibem taxas de corrosão abaixo 0.1 mm/ano.

Por outro lado, em ambientes ricos em cloreto, 304N de N de N de N impulsiona seu potencial de pitada crítica (Epita) para +260 MV SCE,

comparado com +200 MV para 304 e +220 MV para 304L - translating para reduzir a densidade do poço e início tardio.

Da mesma maneira, 304L e 304N eliminam efetivamente o ataque intergranular da zona de solda comum a 304, Graças à precipitação mínima do carboneto e ao papel do nitrogênio na estabilização do cromo na solução.

Além disso, Nos testes SCC acelerados (carga constante em 10 % NaCl em pH 4),

Os tempos de falha se estendem de 100 horas para 304 para 250 horas para 304L e 300 Horário para 304n - demonstrando os benefícios tangíveis da liga de baixo carbono e nitrogênio.

5. Fabricação & Soldabilidade

Formabilidade: Todas as três séries aceitam até 50 % Redução de espessura no rolamento frio ou desenho profundo com risco mínimo de rachadura.

No entanto, Springback aumenta ligeiramente com a adição de nitrogênio, exigindo menor compensação de ferramentas para 304N.

Sensibilidade à rachadura de solda: Padrão 304 exige refrigeração rápida através da faixa de sensibilização de 450 a 850 ° C ou recozimento da solução pós-soldado (1040 ° C × 15 min) Para evitar a corrosão intergranular.

Por contraste, 304L e 304n toleram taxas de resfriamento mais lentas - até o resfriamento do ar - sem sensibilização,

reduzindo assim a distorção e eliminando etapas adicionais de tratamento térmico.

MACHINABILIDADE: Em relação a 304, 304L máquinas com forças de corte marginalmente mais baixas (5–10% Redução),

Enquanto a força mais alta da 304N aumenta o desgaste da ferramenta por cerca de 10%.

Na prática, Os maquinistas otimizam os parâmetros - usando ferramentas de carboneto revestidas e pressões elevadas de líquido de arrefecimento - para equilibrar as taxas de remoção de materiais e a vida útil da ferramenta.

6. Tratamento térmico e controle de sensibilização

O AISI recomenda ciclos de recozimento da solução da seguinte forma:

• 304 & 304L: 1 040 ° C ± 5 ° c, segurar 15 meu per 25 mm espessura → extinção de água
• 304N: 1 060 ° C ± 5 ° c, segurar 15 meu per 25 mm espessura → extinção de água

Importante, Nenhuma dessas séries sofre deletério 475 ° C fraabilização devido ao seu teor de carbono baixo ou estabilizado.

No entanto, A exposição prolongada entre 350 e 550 ° C pode promover o Chi (x) ou Sigma (um) Formação de fase, especialmente em aquecimentos mal controlados; portanto, Os designers evitam o serviço estático nesse intervalo quando possível.

7. Aplicações do setor de 304 vs.. 304L vs.. 304N aços inoxidáveis

Na prática, Pequenas variações no teor de carbono e nitrogênio se traduzem em vantagens distintas de serviço.

Abaixo, Examinamos como cada nota encontra seu nicho - e como os dados das instalações do mundo real ressaltam seu desempenho.

304: Comida de uso geral, Bebida & Usos arquitetônicos

• Por que 304 Se destaca: Com uma combinação equilibrada de resistência à corrosão, formabilidade e custo (Índice de custo = 1.00), Tipo 304 acomoda soldagem moderada e formação sem equipamentos especializados.
• Aplicações típicas:

• • Equipamento de cozinha comercial: Sobre 80% dos EUA. Pia de restaurante, bancadas e exaustores especificam 304 por sua facilidade de limpeza e 0.1 MM acabamento superficial.
  • Revestimento arquitetônico: Em climas temperados, bitada fina 304 painéis (0.5–1,0 mm) entregar décadas de serviço - pesquisas de campo mostram < 0.5 perda de corrosão externa μM/ano.
  • Tanques de processamento de alimentos: Navios que estão até 10 M³ Use 304 Para mistura e armazenamento; Acabamentos internos higiênicos (Ra < 0.4 μm) Evite o crescimento bacteriano.

304L: Vasos de pressão soldados, Tubulação & Tanques químicos

• Por que 304L brilha: Sua química de baixo carbono (≤ 0.03 WT% c) praticamente elimina a sensibilização,
  Torná-lo ideal para grandes conjuntos soldados, onde o tratamento térmico pós-soldado se mostra impraticável.

  

• Aplicações típicas:

• • Farmacêutico & Tipagem de biotecnologia: Sobre 60% de acessórios sanitários em quartos limpos compatíveis com API empregam 304L,
    Garantir a integridade da zona de solda sob CIP frequente (limpo no local) ciclos em 90 ° c.
  • Vasos de pressão & Trocadores de calor: Navios que estão até 5 m de diâmetro Evite a corrosão intergranular sem recozimento da solução, reduzindo os custos de fabricação até 15%.
  • Tanques de armazenamento para ácidos leves: 304L Tanks armazenando 5 WT% de ácido acético em 25 ° C exibe taxas de corrosão < 0.05 mm/ano - 20% mais lento que o tipo 304 contrapartes.

304N: Equipamento criogênico, Componentes de desenho profundo & Peças de trabalho frio

• Por que 304n prevalece: Nitrogênio elevado (0.10–0.16 wt%) entrega aproximadamente 20% maior força de escoamento (≈ 260 MPA) e melhor resistência ao pitting (Madeira ≈ 20),
  Ao sustentar a resistência em temperaturas até –196 ° C.
• Aplicações típicas:

• • Válvulas criogênicas & Acessórios: Em serviço de nitrogênio líquido, 304N retém ≥ 80 J Charpy Toenness em –196 ° C,
    versus ~ 60 J para 304L - crítico para impedir a fratura quebradiça.
  • Latas de bebidas desenhadas profundas & Componentes: Relatório dos fabricantes 10% paredes mais finas sem se separar, Reduzindo o uso de material por 5 g por lata.
  • Impeladores da bomba da água do mar & Telas: 304Nas mais altas de n tolera contínuas 3.5 WT% de exposição à NaCl,
    cortando intervalos de reparo de 6 meses (com 304L) para 18 meses.

8. Notas equivalentes

9. Principais diferenças entre 304 vs.. 304L vs.. 304N

Característica	304 (S30400)	304L (S30403)	304N (S30453)
Max Carbon	0.08 WT%	0.03 WT%	0.04 WT%
Teor de nitrogênio	≤ 0.10 WT%	≤ 0.10 WT%	0.10–0.16 wt%
Força de escoamento	~ 215 MPA	~ 205 MPA	~ 260 MPA
Alongamento	≥ 40 %	≥ 45 %	≥ 35 %
Madeira	≈ 18	≈ 18	≈ 20
Risco de sensibilização	Alta - 450-850 ° C Janela	Insignificante	Insignificante
Limiar de picada (Cl⁻)	~ 0.2 WT%	~ 0.2 WT%	~ 0.3 WT%
Recozimento da zona de solda	Obrigatório	Opcional	Opcional
Tenacidade criogênica	~ 60 J @ –196 ° C	~ 70 J @ –196 ° C	~ 80 J @ –196 ° C
Índice de Custo Relativo	1.00	1.05	1.08

10. Conclusões

Aço inoxidável 304 vs.. 304L vs.. 304N cada um aborda desafios metalúrgicos específicos. Padrão 304 oferece força acessível, mas exige controle cuidadoso da zona de solda.

A grau 304L praticamente elimina a sensibilização, tornando-o o objetivo para os conjuntos soldados.

Enquanto isso, 304O impulso de nitrogênio de N aumenta a força e a resistência de cortes - ideal para desenho profundo e ambientes levemente agressivos.

Pesando carbono, azoto, desempenho mecânico, e dados de corrosão, Os engenheiros podem selecionar a liga ideal de 300 séries para qualquer aplicativo.

LangHe é a escolha perfeita para suas necessidades de fabricação se você precisar de alta qualidade aço inoxidável peças fundidas.

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Perguntas frequentes

Por que escolher 304N sobre 304 ou 304L?

304N adiciona 0,10-0,16% em peso de nitrogênio, aumentar a força de escoamento em ~ 20 % (a ~ 260 MPa), Refinando o tamanho do grão,

e elevando a resistência ao pitting (Madeira ≈ 20 vs.. ≈ 18) Para um melhor desempenho em ambientes ricos ou criogênicos ricos em cloreto.

Preciso solucionar o recozimento 304L após a soldagem?

Na maioria dos casos, não. 304O baixo teor de carbono de L evita a sensibilização durante taxas de resfriamento típicas,

Tornando a solução pós-solda, recozimento opcional, em vez de obrigatório.

Qual grau oferece a melhor formabilidade?

304L Leads com ≥45 % alongamento, ideal para desenho profundo e flexão. Padrão 304 e 304n Siga com ≥40 % e ≥35 % alongamento, respectivamente.

Posso usar 304N para aplicações criogênicas?

Sim. 304N mantém resistência superior (≈ 80 J Charpy V-Notch a –196 ° C) comparado a 304L (≈ 70 J) e 304 (≈ 60 J), tornando-o adequado para serviço de gás líquido.

Como os custos se comparam entre 304, 304L e 304N?

Em relação ao preço base 304 (Índice de custo = 1.00), 304Lipicamente carrega um 5 % Premium (1.05) Para controle de baixo carbono, e 304n sobre um 8 % Premium (1.08) para liga de nitrogênio.