304不銹鋼中的合金元素

作者：中鼎閥門 時間：2024-12-08 15:20:56 閱讀：

304不銹鋼分為304、304L和304H系列，它們的碳含量不同，304L的碳含量最低，304H的碳含量最高。304L不銹鋼的碳含量為0.03%或更低，而304H不銹鋼的碳含量在0.04%至0.1%之間。304H 系列較高的碳含量使其具有更強的耐熱性和更高的屈服強度。

304不銹鋼中的合金元素

鐵

所有不銹鋼的鐵 (Fe) 含量至少為 50%。在奧氏體不銹鋼中，該百分比根據金屬的延展性和可加工性而變化。與所有形式的鋼一樣，不銹鋼是一種鐵基合金，通過添加各種合金進行調整和重新配置。

碳

在不銹鋼中使用碳可以提高其強度和硬度，但會降低其耐腐蝕性。因此，奧氏體不銹鋼中的碳含量保持在低于 0.1% 的較低水平。奧氏體不銹鋼中碳的存在受到嚴格控制，因為碳含量的增加會影響鉻含量并引起敏化，從而形成碳化鉻。當該反應發生時，鉻含量不會上升到不銹鋼表面形成氧化鉻層。正如不銹鋼 304L 所發現的那樣，降低碳含量可提高不銹鋼 304 的延展性。

鉻

鉻是 304 不銹鋼中的重要元素，因為它能夠形成鈍化層，使 304 不銹鋼不生銹、不腐蝕。在鋼中添加鉻，當鉻含量超過10%時，鋼就轉變成不銹鋼。當鉻上升到鋼的表面時，它形成鈍化非反應層。對于奧氏體不銹鋼，鉻與其他合金元素平衡形成奧氏體微觀結構。

鎳

奧氏體不銹鋼中添加鎳是為了幫助形成和穩定奧氏體組織，使不銹鋼具有良好的強度、塑性和韌性。鎳擴大奧氏體相區，最小含量為8%至9%。鎳對奧氏體不銹鋼機械性能的影響取決于它如何幫助保持奧氏體結構的穩定性。

錳

錳與鎳一樣，是一種奧氏體形成元素，可提高不銹鋼 304 的強度、韌性和淬透性。它充當脫氧劑，減少制造過程中的氧含量，并使其在冶煉和加工過程中更容易形成牢固的分子間結合。增加延展性。錳可以去除鐵水中的硫，從而降低硫雜質引起的不銹鋼的脆性。此外，錳的存在可以增加熱處理后不銹鋼的硬度。

磷

與其他一些合金一樣，304 不銹鋼中添加了磷以提高其強度。添加磷可能是有益的，也可能是有害的。磷的積極因素是它提高了304不銹鋼的強度。磷的缺點是它削弱了304不銹鋼的耐腐蝕性并增加了其在焊接過程中斷裂的可能性。

硫

硫被精心添加到不銹鋼 304 中，以提高不銹鋼 304 的機械加工性。與所有金屬一樣，硫是 304 不銹鋼生產過程中的殘留物，會導致金屬變脆并影響其可焊性和耐高溫性。與磷一樣，硫會降低 304 不銹鋼的耐腐蝕性，這就是監測和控制其存在的原因。

硅

硅是一種脫氧劑，以殘留物形式存在于合金中。少量時，它可以提高不銹鋼 304 的強度，但在高溫下大量時，它會導致金屬間化合物的形成。添加硅可改善硫酸作用下的耐腐蝕性、抗氧化性，并可作為鐵素體穩定劑。

氮

氮與鎳一樣，是奧氏體形成元素，可提高 304 不銹鋼中奧氏體相的穩定性。添加氮后，顯著提高了 304 不銹鋼的屈服強度及其抗點蝕能力。氮與錳有助于奧氏體微觀結構的形成，并且在該過程中比碳、鎳和錳更有效。氮含量的增加提高了不銹鋼的強度并降低了其敏化敏感性。

304L級

304L不銹鋼牌號的主要特點是其碳含量較低，為0.03%，這使得304L牌號的性能產生了顯著差異。盡管 304 和 304L 非常相似，但它們的機械性能存在重要差異。304L 牌號的拉伸強度為 586 MPa (85 ksi)，屈服強度為 241 MPa (35 ksi) 的 0.2%，這使得 304L 牌號的結構比 304 牌號弱。

盡管有其缺點，304L 牌號仍與 304 牌號一樣廣泛使用，因為它能夠消除焊接過程中的碳化物析出，這使得它可以在嚴重腐蝕環境中的焊接條件下使用。使用 304L 牌號無需對焊接接頭進行退火，從而節省時間、金錢和精力。

304H級

304H 級不銹鋼的高碳含量使其在超過 427°C (800°F) 的溫度下具有額外的強度。304H 牌號具有與 304 和 304L 相同的耐腐蝕性，因為其化學成分調整的因素是碳含量。盡管高碳含量有利于提高 304H 牌號的強度，但這種提高的缺點是 304H 在焊接過程中熱影響區容易析出碳化物。304H 級可以輕松焊接和制造。

由于 304H 牌號具有延展性，因此可以進行冷加工，從而提高其強度和硬度。304H 牌號通過在 750°C 至 1150°C（1652°F 至 2102°F）溫度下熱加工并在 1038°C (1900°F) 下退火而成。304H 級的加工過程經過仔細控制，以避免碎裂，并以低速、潤滑、鋒利的工具和高性能設備完成。