“钢”和“铁”究竟是何物,有什么特性,又有什么关系,平时所见的304、304L、316、316L又是怎么来的,相互之间又有什么区别?
钢:以铁为主要元素、含碳量一般在2%以下,并含有其他元素的材料。——GB/T13304-91《钢分类》
铁:一种金属元素,原子序号26。铁材料有很强的铁磁性,并有良好的可塑性和导热性。
不锈钢:耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种。通常使用的钢种为304、304L、316、316L,是奥氏体不锈钢的300系列钢。
304不锈钢
性能介绍
304不锈钢是最普遍的钢种,作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象(无磁性,便用温度-196℃~800℃)。
适用范围
家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸)
汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品)
医疗器具,建材,化学,食品工业,农业,船舶部件等
304L不锈钢(L为低碳)
性能介绍
作为低碳的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304刚相似,但在焊接后或者消除应力后,其抗晶界腐蚀能力优秀;在未进行热处理的情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃~800℃。
适用范围
应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件。
316不锈钢
性能介绍
316不锈钢因添加钼,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。
适用范围
海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母。
316L不锈钢(L为低碳)
性能介绍
作为316钢种的低碳系列,除与316钢有相同的特性外,其抗晶界腐蚀性优。
适用范围
对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。
性能对比
化学组分
316和316L不锈钢是含钼不锈钢种。316L不锈钢中的钼含量略高于316不锈钢.由于钢中钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境。316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。
耐腐蚀性
316不锈钢耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。
一般来说,304不锈钢与316不锈钢在抗化学腐蚀性能方面差别不大,不过在某些特定介质下有所区别。
最初开发出的不锈钢为304,在特定情况下,这种材料对点腐蚀(PittingCorrosion)比较敏感。额外增加2-3%的钼可以减少这种敏感性,这样就诞生了316。此外,这些额外的钼还可以降低某些热有机酸的腐蚀。
316不锈钢几乎成为食品饮料行业标准材料。由于世界范围内钼元素的短缺及316不锈钢中镍含量更多,316不锈钢的价格比304不锈钢更贵。
点腐蚀是一种主要由不锈钢表面沉积腐蚀引起的现象,这是因为缺氧而不能形成氧化铬保护层。
尤其在小型阀门中,阀板上出现沉积的可能性很小,因此点腐蚀也很少发生。
在各种类型的水介质(蒸馏水、饮用水、河水、锅炉水、海水等)中,304不锈钢与316不锈钢的抗腐蚀性能几乎一样,除非介质中氯离子的含量非常高,此时316不锈钢就更合适。
在大多数情况下,304不锈钢与316不锈钢的抗腐蚀性能没有多大区别,但有些情况下也可能差别很大,需具体情况具体分析。一般来说阀门用户应该心中有数,因为他们会根据介质的情况选择容器和管道的材质,不建议向用户推荐材料。
耐热性
在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。
热处理
在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。
焊接
316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢,不需要进行焊后退火处理。
机械性能
在所有钢材中,奥氏体不锈钢的屈服点最低。因此从机械性能考虑,奥氏体不锈钢的并不是用在阀杆的最佳材料,因为要保证一定的强度,阀杆的直径就会加大。屈服点不能通过热处理来提高,但可以通过冷成型提高。
磁性
由于奥氏体不锈钢的广泛应用,给人们造成所有不锈钢都没有磁性的错误印象。对奥氏体不锈钢而言,基本可以理解为非磁性,经淬火的锻钢确实如此。但通过冷成型处理的304会多少带点磁性。对铸钢而言,如果是100%奥氏体不锈钢则没有磁性。
低碳类型的不锈钢
奥氏体不锈钢的抗腐蚀性能来自金属表面形成的氧化铬保护层。如果材料加热到450℃到900℃高温,材料的结构就会发生变化,沿晶体边缘会形成碳化铬。这样在晶体边沿就无法形成氧化铬保护层,从而导致抗腐蚀性能降低。这种腐蚀称为“晶间腐蚀”。
由此开发出了304L不锈钢和316L不锈钢来对抗这种腐蚀。304L不锈钢和316L不锈钢的含碳量都较低,因为碳含量减少,所以就不会产生碳化铬,也就不会生成晶间腐蚀。
应该说明的是,较高的晶间腐蚀敏感性并不意味着非低碳材料就更容易腐蚀。在高氯环境中,这种敏感性也越高。
请注意这种现象缘于高温(450℃-900℃)。通常焊接是达到这个温度的直接原因。对于软阀座常规蝶阀而言,由于我们并不在阀板上进行焊接操作,因此采用低碳不锈钢并没有多大意义,不过大多数规格书会要求304L不锈钢或316L不锈钢