不銹鋼性能

304H，304L和304不銹鋼是18％Cr、8％Ni奧氏體不銹鋼的幾種變形品種，是304不銹鋼家族中最常用與常見的不銹鋼產(chǎn)品。

以上這些不銹鋼品種具有下面一種或多種屬性，用途廣泛。屬性包括：耐腐蝕性、防止污染、抗氧化性、易加工性、較佳成形性、外觀精美、易清潔、強(qiáng)度高、重量低、低溫環(huán)境下良好的強(qiáng)度和韌性。其中幾乎都具有耐腐蝕性和較佳加工性。

304，304L，304H 的又被稱為18Cr-8Ni不銹鋼，存在形式多樣，有板、卷、片、條。通常用于制造設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域包括但不限于：食物、醫(yī)療、衛(wèi)生、冷凍、壓力容器等。

正是通過氬氧脫碳技術(shù)使不銹鋼以低成本實(shí)現(xiàn)低碳，為304成為了最常用的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼提供有利條件。

304L主要用于焊接，因?yàn)樗鼈冏鳂I(yè)時(shí)經(jīng)常處于各種腐蝕環(huán)境中。

304H不銹鋼是304不銹鋼的改進(jìn)品，它的碳含量在0.04-0.10之間，對(duì)于要暴露在溫度800°F以上的零件，選用304H有助于改善高溫下不銹鋼強(qiáng)度。

不銹鋼化學(xué)成分

以上表中的數(shù)據(jù)僅是典型的成分分析，不能作為最終產(chǎn)品成分的最大值或最小值。具體的不銹鋼成分可能與以上數(shù)據(jù)不一致。

不銹鋼耐腐蝕性

均勻腐蝕

奧氏體304不銹鋼，在合適的氧化和還原環(huán)境中，耐腐蝕性較好。它們常被用于加工、處理食物飲料、熱交換器、管道、油罐、奶制品設(shè)備和器具等。

這些不銹鋼中鉻含量占18-19％，有較強(qiáng)抗氧化性。下表是304不銹鋼在稀硝酸環(huán)境下的氧化率：

不銹鋼在稀硝酸環(huán)境下的氧化率

304、304L、304H對(duì)中度有機(jī)酸（如醋酸）和還原酸（如磷酸）也有抵抗性。18-8不銹鋼鎳含量9-11％，能抵抗中度還原環(huán)境。但在更強(qiáng)還原性的還原環(huán)境（如沸騰的稀鹽酸和硫酸），腐蝕性太強(qiáng)。

有些時(shí)候低碳含量的304L不銹鋼比高碳含量的304不銹鋼的腐蝕率低。從甲酸，氨基磺酸，氫氧化鈉得到的數(shù)據(jù)證明了這一點(diǎn)。其他時(shí)候304、304L、304H在大多數(shù)腐蝕環(huán)境下的性能都是相同的。需要注意的是在足以引起焊接和熱影響區(qū)粒間腐蝕的環(huán)境中，更傾向使用304L不銹鋼，因其低碳含量有助于抵抗粒間腐蝕。

粒間腐蝕

18-8奧氏體不銹鋼處于800°F—1500°F (427°C至 816°C) 溫度下，也許會(huì)導(dǎo)致碳化鉻在晶界沉淀。其在苛刻環(huán)境下容易粒間腐蝕。304不銹鋼中的碳成分導(dǎo)致其在氣焊和熱影響區(qū)焊接過程中的熱狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生敏化。

不銹鋼粒間腐蝕

應(yīng)力腐蝕龜裂

304、304L、304H不銹鋼是奧氏體不銹鋼中最容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕龜裂的，因?yàn)樗麄兊逆嚭勘容^低。引起應(yīng)力腐蝕龜裂的條件有：

（1）鹵化物離子的存在（通常是氯化物）

（2）殘余的張力

（3）溫度超過120°F (49°C)

在不銹鋼成形過程中的冷變形、拉幅成管板、焊接操作等都可以產(chǎn)生應(yīng)力。退火、冷變形后的消除應(yīng)力熱處理都可減少應(yīng)力，從而降低鹵化物應(yīng)力腐蝕龜裂可能性。在可能引起粒間腐蝕的環(huán)境中，低溫退火狀態(tài)下作業(yè)，最好選擇低碳的304L不銹鋼材料。

不銹鋼應(yīng)力腐蝕測(cè)試

點(diǎn)腐蝕/隙腐蝕

18-8不銹鋼可很好應(yīng)用在氯離子含量低的淡水中。在有縫隙的情況下，18-8不銹鋼抗腐蝕極限是100ppm 的氯化物。高含量的氯化物可能引起隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕。在低PH值，或者高溫環(huán)境，應(yīng)使用鉬含量較高的不銹鋼，如316。18-8不銹鋼也不能被用在海洋環(huán)境。

不銹鋼物理性能

密度：0.285 lb/in3 (7.90 g/cm3)

抗拉彈性模數(shù)：29 x 106 psi (200 GPa)

線性熱膨脹系數(shù)：

不銹鋼線性熱膨脹

熱傳導(dǎo)：

不銹鋼熱傳導(dǎo)

金屬的總傳導(dǎo)系數(shù)除了受金屬的熱傳導(dǎo)性影響之外，還由其他因素決定。18-8不銹鋼具有保持表面清潔的性能，和其他熱傳導(dǎo)系數(shù)高的金屬相比，18-8不銹鋼的熱傳導(dǎo)性能更好。

比熱：

不銹鋼比熱

磁導(dǎo)率：

18-8不銹鋼在退火狀態(tài)下是無磁性的，磁導(dǎo)率在200H的情況下一般低于1.02。磁導(dǎo)率會(huì)因金屬的成分不用而有所不同。通過冷作，可以提高磁導(dǎo)率。

不銹鋼磁導(dǎo)率

不銹鋼機(jī)械性能

室溫下的機(jī)械性能

已退火的304和304L奧氏體不銹鋼板，ASTM標(biāo)準(zhǔn)A240、ASME標(biāo)準(zhǔn)SA-240，要求的最低機(jī)械性能如下表所示：

不銹鋼機(jī)械性能

低溫和升溫情況下的性能

低溫和升溫情況下的短期抗拉性能如下表所示。溫度達(dá)到1000°F (538°C)或以上，要考慮應(yīng)力龜裂，應(yīng)力龜裂數(shù)據(jù)也在下表顯示。

不銹鋼低溫性能

不銹鋼升溫性能

沖擊阻力
已退火的奧氏體不銹鋼即使在低溫條件下，仍然能保持較高的沖擊阻力，再加上低溫硬度和加工性等性能，因此被用于處理液化天然氣和其他低溫環(huán)境下的作業(yè)。夏氏V形沖擊實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下表所示：

不銹鋼沖擊阻力

疲勞強(qiáng)度
金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。奧氏體不銹鋼的疲勞強(qiáng)度一般來說是抗拉強(qiáng)度的35％，在實(shí)際作業(yè)中，疲勞強(qiáng)度也會(huì)受其他因素影響，如：增加表面的平滑程度，可以增加疲勞強(qiáng)度，作業(yè)環(huán)境腐蝕性增加，則降低疲勞強(qiáng)度。

焊接

奧氏體不銹鋼被認(rèn)為是最容易焊接的不銹鋼鋼，可以用所有的融合物焊接，也可以進(jìn)行電阻焊接。304、304L是典型的奧氏體不銹鋼。

生產(chǎn)奧氏體不銹鋼的焊接接點(diǎn)時(shí)要考慮兩個(gè)因素：1）保持其耐腐蝕性，2）避免開裂。

材料被焊接過程中會(huì)形成溫度階梯，從熔池的熔化溫度到離焊接點(diǎn)稍遠(yuǎn)的周圍溫度。被焊接材料的碳含量越高，焊接熱循環(huán)就更容易導(dǎo)致碳化鉻沉淀，對(duì)材料的耐腐蝕性有影響。為了保持材料的耐腐蝕性處于最好的水平，因此在已焊接狀態(tài)下作業(yè)，應(yīng)該選擇低碳材料（304L）。另一種做法是，采用完全退火溶解碳化鉻，使標(biāo)準(zhǔn)碳含量的材料恢復(fù)高水平的耐腐蝕性。

焊接完全奧氏體結(jié)構(gòu)的金屬，在焊接操作中更容易形成裂紋。因此，304和304L不銹鋼中添加了少量的鐵素體，降低材料的裂紋敏感性，達(dá)到重新固化的作用。

把18-8奧氏體不銹鋼焊接到碳鋼時(shí)，通常用309不銹鋼（23％鉻－13.5％鎳）或鎳基焊料。

不銹鋼熱處理

奧氏體不銹鋼通過熱處理可以清除冷成形產(chǎn)生的副作用和溶解沉淀的碳化鉻。達(dá)到這兩個(gè)要求的最好熱處理方法是在1850°F 至 2050°F (1010°C 至 1121°C)的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固熔退火。從退火溫度冷卻下來1500-800°F (816°C - 427°C)，應(yīng)該足以避免碳化鉻再沉淀。

這些材料不能通過熱處理達(dá)到硬化。

不銹鋼清潔

不管腐蝕性怎么樣，不銹鋼在加工和使用過程中，都要保持其表面清潔。

在焊接時(shí)采用惰性氣體加工，焊接過程中形成的銹皮和熔渣通過不銹鋼刷清除。普通碳鋼刷會(huì)在不銹鋼的表面留下碳鋼粒子，這些粒子最終會(huì)導(dǎo)致表面生銹。在要求嚴(yán)格的情況下，焊接區(qū)域要經(jīng)過除銹溶液處理（如硝酸和氫氟酸混合溶液），可以洗掉焊接過程中形成的銹皮和熔渣。

輕工業(yè)用的材料，所需要的維護(hù)比較少，只有遮蔽區(qū)域有時(shí)需要用加壓水清洗。重工業(yè)則建議經(jīng)常清洗，去除積聚的灰塵，這些灰塵最終有可能引起腐蝕和損壞不銹鋼的表面外觀。

頑固的污漬和沉淀物可以用擦洗劑和纖維刷，海綿，不銹鋼絨擦洗。不銹鋼絨會(huì)在平滑的不銹鋼表面留下永久的擦痕。

很多不銹鋼都要定期清洗和消毒。設(shè)備通常用特制的苛性鈉，有機(jī)溶劑，酸性溶液（入磷酸或硫酸）清洗。強(qiáng)還原酸（如氫氟酸或鹽酸）可能對(duì)不銹鋼造成損壞。

溶液清洗后，用清水徹底沖洗不銹鋼。

適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)有助于清洗。帶圓抹角，內(nèi)圓角，無縫隙的設(shè)備，有利于清洗和表面拋光。