304不锈钢中的合金元素

作者： 美国MILLER米勒阀门中国运营中心 时间：2023-10-16 15:22:49 阅读：29

304不锈钢分为304、304L和304H系列，它们的碳含量不同，304L的碳含量最低，304H的碳含量最高。304L不锈钢的碳含量为0.03%或更低，而304H不锈钢的碳含量在0.04%至0.1%之间。304H 系列较高的碳含量使其具有更强的耐热性和更高的屈服强度。

304不锈钢中的合金元素

铁

所有不锈钢的铁 (Fe) 含量至少为 50%。在奥氏体不锈钢中，该百分比根据金属的延展性和可加工性而变化。与所有形式的钢一样，不锈钢是一种铁基合金，通过添加各种合金进行调整和重新配置。

碳

在不锈钢中使用碳可以提高其强度和硬度，但会降低其耐腐蚀性。因此，奥氏体不锈钢中的碳含量保持在低于 0.1% 的较低水平。奥氏体不锈钢中碳的存在受到严格控制，因为碳含量的增加会影响铬含量并引起敏化，从而形成碳化铬。当该反应发生时，铬含量不会上升到不锈钢表面形成氧化铬层。正如不锈钢 304L 所发现的那样，降低碳含量可提高不锈钢 304 的延展性。

铬

铬是 304 不锈钢中的重要元素，因为它能够形成钝化层，使 304 不锈钢不生锈、不腐蚀。在钢中添加铬，当铬含量超过10%时，钢就转变成不锈钢。当铬上升到钢的表面时，它形成钝化非反应层。对于奥氏体不锈钢，铬与其他合金元素平衡形成奥氏体微观结构。

镍

奥氏体不锈钢中添加镍是为了帮助形成和稳定奥氏体组织，使不锈钢具有良好的强度、塑性和韧性。镍扩大奥氏体相区，最小含量为8%至9%。镍对奥氏体不锈钢机械性能的影响取决于它如何帮助保持奥氏体结构的稳定性。

锰

锰与镍一样，是一种奥氏体形成元素，可提高不锈钢 304 的强度、韧性和淬透性。它充当脱氧剂，减少制造过程中的氧含量，并使其在冶炼和加工过程中更容易形成牢固的分子间结合。增加延展性。锰可以去除铁水中的硫，从而降低硫杂质引起的不锈钢的脆性。此外，锰的存在可以增加热处理后不锈钢的硬度。

磷

与其他一些合金一样，304 不锈钢中添加了磷以提高其强度。添加磷可能是有益的，也可能是有害的。磷的积极因素是它提高了304不锈钢的强度。磷的缺点是它削弱了304不锈钢的耐腐蚀性并增加了其在焊接过程中断裂的可能性。

硫

硫被精心添加到不锈钢 304 中，以提高不锈钢 304 的机械加工性。与所有金属一样，硫是 304 不锈钢生产过程中的残留物，会导致金属变脆并影响其可焊性和耐高温性。与磷一样，硫会降低 304 不锈钢的耐腐蚀性，这就是监测和控制其存在的原因。

硅

硅是一种脱氧剂，以残留物形式存在于合金中。少量时，它可以提高不锈钢 304 的强度，但在高温下大量时，它会导致金属间化合物的形成。添加硅可改善硫酸作用下的耐腐蚀性、抗氧化性，并可作为铁素体稳定剂。

氮

氮与镍一样，是奥氏体形成元素，可提高 304 不锈钢中奥氏体相的稳定性。添加氮后，显着提高了 304 不锈钢的屈服强度及其抗点蚀能力。氮与锰有助于奥氏体微观结构的形成，并且在该过程中比碳、镍和锰更有效。氮含量的增加提高了不锈钢的强度并降低了其敏化敏感性。

304L级

304L不锈钢牌号的主要特点是其碳含量较低，为0.03%，这使得304L牌号的性能产生了显着差异。尽管 304 和 304L 非常相似，但它们的机械性能存在重要差异。304L 牌号的拉伸强度为 586 MPa (85 ksi)，屈服强度为 241 MPa (35 ksi) 的 0.2%，这使得 304L 牌号的结构比 304 牌号弱。

尽管有其缺点，304L 牌号仍与 304 牌号一样广泛使用，因为它能够消除焊接过程中的碳化物析出，这使得它可以在严重腐蚀环境中的焊接条件下使用。使用 304L 牌号无需对焊接接头进行退火，从而节省时间、金钱和精力。

304H级

304H 级不锈钢的高碳含量使其在超过 427°C (800°F) 的温度下具有额外的强度。304H 牌号具有与 304 和 304L 相同的耐腐蚀性，因为其化学成分调整的因素是碳含量。尽管高碳含量有利于提高 304H 牌号的强度，但这种提高的缺点是 304H 在焊接过程中热影响区容易析出碳化物。304H 级可以轻松焊接和制造。

由于 304H 牌号具有延展性，因此可以进行冷加工，从而提高其强度和硬度。304H 牌号通过在 750°C 至 1150°C（1652°F 至 2102°F）温度下热加工并在 1038°C (1900°F) 下退火而成。304H 级的加工过程经过仔细控制，以避免碎裂，并以低速、润滑、锋利的工具和高性能设备完成。