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      316不銹鋼與316L有什么區別

      不銹鋼一般屬性

      316L與316不銹鋼是奧氏體不銹鋼,它們以鉬元素為形成基礎,它們與304不銹鋼相比,抗一般腐蝕及點腐蝕、裂隙腐蝕性更好、延展性更高、抗應力腐蝕性能更強、耐壓強度及耐高溫性能更好。在要求更佳抗一般腐蝕和點腐蝕性能的領域,317L比316或316L更棒,因為317L含鉬量達3-4%,316和316L的含鉬量只有2-3%。

      316 不銹鋼和316L 和317L銅-鎳-鉬不銹鋼還有非常好的加工性及成形性。

      不銹鋼化學成分

      化學成分ASTM A240, ASME SA-240如下表所示

      不銹鋼成分


      不銹鋼成分


      不銹鋼耐腐蝕性

      一般腐蝕

      316不銹鋼、316L不銹鋼和317L不銹鋼在普通環境下的耐腐蝕性比304不銹鋼更好。不腐蝕18-8不銹鋼的媒介,同樣不會腐蝕含鉬的不銹鋼。但含鉬的不銹鋼對硝酸之類的高氧化性酸耐腐蝕性不強。

      在硫酸溶液中,316和317L比別的鉻-鎳類型不銹鋼等級耐腐蝕性更強。在溫度高達120°F(38°C) 的條件下,這兩個等級不銹鋼對高濃度溶液都有很好的耐腐蝕性。但是,在實際的使用中,酸濃度對腐蝕速率的影響相當大,需要注意。

      含鉬不銹鋼316和317L,對別的各種環境都有一定的耐腐蝕性。以下的腐蝕數據表明,這些不銹鋼在沸騰的20%磷酸溶液中,表現出優越的耐腐蝕性。它們也被廣泛應用于處理熱有機酸和脂肪酸。食物,醫藥產品的制作和處理,一般用到含鉬的不銹鋼,因為這樣可以盡量削減金屬污染。

      一般來說,在相同的環境條件下,316,316L可以看成和317L的性能相當。但是在可以引起焊接,熱影響區晶間腐蝕的環境下例外。在這樣的媒介,316L和317L更常被選用,由于含碳量低,能夠提高耐晶間腐蝕性。

      不銹鋼一般腐蝕


      不銹鋼一般腐蝕


      點腐蝕/隙腐蝕

      鉻,鉬,氮含量增加,可以提高奧氏體不銹鋼在氯化物或其他鹵素離子環境下的耐點腐蝕/隙腐蝕性。點腐蝕通過PREN(點蝕當量)來計算,PRE = Cr+3.3Mo+16N。316,316L的PREN=24.2, 304的PREN=19.0, 這就反映了316(或316L)耐點腐蝕性比304好。317L,鉬含量達31%,PREN=29.7,說明比316耐點腐蝕性更好。

      304不銹鋼在含100ppm 氯化物的水環境下,具有耐點腐蝕和耐隙腐蝕性。含鉬的316和317L,分別在含2000ppm和5000ppm氯化物的水環境下,具有耐點腐蝕和耐隙腐蝕性。盡管這兩種不銹鋼在海水環境下(氯化物含量19000ppm)使用取得一定成效,但是不建議這樣使用。2507不銹鋼,鉬含量4%,鉻含量25%,鎳含量7%是專門用于咸水環境的。316,317L只適用某些海洋環境的應用,如船只導軌,海洋附近建筑物外墻等。316,317L不銹鋼在100小時5%鹽霧測試中,都沒有出現腐蝕。

      粒間腐蝕

      316,317L不銹鋼處于800°F至 1500°F (427°C至 816°C)溫度下,可能引起碳化鉻在晶界沉淀。這類不銹鋼暴露在苛刻環境下,容易形成粒間腐蝕。但是短暫暴露的時候,如焊接時, 317L由于較高的鉻,鉬含量,比316更能抵御粒間腐蝕。當焊接厚度超過11.1mm時,即使是317L不銹鋼,也需要做退火處理才行。

      如果焊接后不能做退火處理或需要做低溫應力消除處理時,采用316L和317L可以有效避免粒間腐蝕。在焊態和暴露在800 to 1500°F (427 to 826°C)溫度范圍內,這兩種不銹鋼有耐腐蝕性。需要做應力消除處理的容器,在此溫度范圍內做短時間處理,不會影響金屬正常的耐腐蝕性能。L等級的大型鋼材經過退火后,無需做高溫加速冷卻處理。

      316L,317L和對應的高碳含量不銹鋼相比,具有同等的耐腐蝕性和機械性能,在容易產生粒間腐蝕的應用中,這兩種不銹鋼更是具有額外的優勢。在焊接和應力消除遇到的短暫熱力,盡管不足以引起粒間腐蝕,但是值得注意的是,連續或者長期暴露在800到 1500°F (427 到826°C)的溫度范圍內,對這兩種不銹鋼來說都是有害的。在1100到1500°F (593 到 816°C)溫度范圍下做應力消除處理,可能對這類不銹鋼引起輕微脆裂。

      不銹鋼粒間腐蝕


      不銹鋼粒間腐蝕


      應力腐蝕龜裂

      在鹵化環境下,奧氏體不銹鋼容易受應力腐蝕龜裂的影響。盡管316,317L由于含有鉬,比18Cr-8Ni不銹鋼一定程度上具有較好的耐應力腐蝕龜裂性,但是它們仍然是比較容易受影響的。產生應力腐蝕龜裂的條件包括:(1)鹵化物的存在(一般來說是氯化物);(2)殘余張應力;(3)溫度超過120°F (49°C)。

      焊接過程中,冷變形或熱循環可以產生應力。退火,應力消除熱處理可以有效減少應力,因此,減低了材料對鹵化物應力腐蝕龜裂的敏感性。低碳的L等級,在耐應力腐蝕龜裂方面沒有特殊優勢,但是在應力消除狀態下作業時,L等級是仍然是首選,因為這樣的環境下可能引起粒間腐蝕。

      不銹鋼腐蝕


      不銹鋼鹵化物腐蝕


      抗氧化性

      316,317L具有可觀的抗氧化性,在大氣環境下,溫度即使到達1600 至1650°F (871 至 899°C),銹皮產生率也比較低。一般來說,316的性能稍次于304不銹鋼,因為304的鉻含量稍高(18%,316鉻含量16%)。氧化率通常受大氣和作業環境所影響,因此無法提供確切的氧化率供參考。

      不銹鋼物理性能

      結構

      適當退火后,317,316不銹鋼主要是奧氏體。少量鐵素體或許會出現。當從800 至 1500°F (427 至 816°C),慢慢冷卻,會產生碳化物沉淀,這時結構由奧氏體和碳化物構成。

      熔化范圍: 2450 to 2630°F (1390 to 1440°C)

      密度: 0.29 lb/in3 (8.027 g/cm3)

      抗拉彈性模數:29 x 106 psi (200 Gpa)

      剪切模量:11.9 x 106 psi (82 Gpa)

      線性熱膨脹系數:

      線性熱膨脹系數


      不銹鋼線性熱膨脹系數


      熱傳導

      金屬的總傳導系數除了由金屬的熱傳導性決定以外,還取決于其他因素。18-8不銹鋼不銹鋼具有保持表面清潔的性能,和其他熱傳導系數高的金屬相比,18-8不銹鋼的熱傳導性能往往更好。

      比熱

      不銹鋼熱傳導


      不銹鋼熱傳導


      電阻率

      不銹鋼電阻率


      不銹鋼電阻率


      磁導率

      奧氏體不銹鋼在退火狀態和完全奧氏體狀態下是無磁性的。316,317L在退火狀態下,在200H情況下,磁導率一般低于1.02。冷變形材料的磁導率因金屬成分的不同和冷變形程度的不同而有所不同,但是通常來說,都比退火材料的磁導率高。

      不銹鋼機械性能

      室溫下的機械性能
      已退火的316,316L,317L奧氏體不銹鋼板,ASTM標準A240, ASME標準SA-240,要求的最低機械性能如下表所示:

      不銹鋼機械性能


      不銹鋼機械性能


      冷作的作用
      奧氏體不銹鋼在室溫或者微升溫環境下冷變形,可增加強度,但是同時也降低了延伸率。316,316L,317L的平軋產品通常是退火狀態下的。

      成分分析

      不銹鋼成分


      不銹鋼成分


      316(樣本抗拉測試程序)

      316不銹鋼


      316不銹鋼抗拉樣本測試1


      316不銹鋼


      316不銹鋼抗拉樣本測試2


      應力破壞和蠕變特性

      溫度在1000°F (538°C)以上,奧氏體不銹鋼應注意蠕變和應力破壞,蠕變強度和應力破壞強度在不同研究者的報告中有不同的數值。

      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特性,因此被廣泛應用于低溫環境下作業。夏氏V形沖擊試驗的數據如下表所示:

      不銹鋼沖擊


      不銹鋼沖擊試驗


      疲勞強度
      金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度或疲勞極限。奧氏體不銹鋼的疲勞強度一般來說是抗拉強度的35%。在實際作業中,疲勞強度也會受其他因素影響,如:腐蝕情況,應力形式,表面平滑度等。因此,無法給出疲勞極限的確切數值。

      熱處理

      退火

      退火狀態下的奧氏體不銹鋼可以直接使用。在加工中或加工后,可能需要做熱處理,用于去除冷成型產生的副作用和溶解沉淀的碳化鉻。316,317L固溶退火在1900 至 2150°F (1040 至 1175°C)溫度范圍內完成,然后根據材料的厚度,決定進行空氣冷卻還是水淬。材料要迅速從1500 至 800°F (816 至 427°C)冷卻下來,避免碳化鉻再沉淀以及提供最佳的耐腐蝕性。材料從退火溫度冷卻到暗熱的時間應少于3分鐘。

      316,317L不能通過熱處理硬化。

      鍛造

      不銹鋼鍛造


      不銹鋼鍛造


      不銹鋼加工

      奧氏體不銹鋼,包括316,317L,通常被加工成各種各樣的部件。加工方法有穿孔,成形等,所用設備和加工碳鋼的設備基本上一樣。奧氏體不銹鋼的可觀延展性,通過彎曲,拉伸,深拉等方法,很容易達到成形。然而,奧氏體不銹鋼本身強度和硬化性能較大,因此加工奧氏體不銹鋼的功率要求比碳鋼大得多。

      焊接

      奧氏體不銹鋼被認為是最容易焊接的不銹鋼,可以用所有的融合物焊接,也可以進行電阻焊接。焊接點要考慮兩個重要因素1)避免硬化裂紋;2)保持焊口和熱影響區的耐腐蝕性。

      焊接完全奧氏體結構的金屬,在焊接操作中更容易形成裂紋。因此,316,316L,317L不銹鋼中添加了少量的鐵素體,降低材料的裂紋敏感性。

      在腐蝕環境下使用的焊接件,建議使用低碳的316L和317L焊基金屬和焊料。焊接金屬含碳量越高,越容易產生碳化物沉淀(敏化作用),這可能導致粒間腐蝕。低碳的L等級,可以有效降低和避免敏化作用。

      高鉬含量的焊堆在苛刻的環境下,由于鉬的微偏析,可能導致耐腐蝕性下降。要克服這種副作用,應該提高焊料的鉬含量。317L在某些苛刻的應用中,焊堆的鉬含量要達到4%或者更高。904L不銹鋼(AWS ER 385, 4.5% Mo)或625不銹鋼(AWS ERNiCrMo-3, 9% Mo)常被用做這種焊料。

      在焊接區域應該避免銅和鋅的污染,因此這兩種成分會形成低熔點的化合物,導致焊接裂紋。


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