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不锈钢“304”及其衍生牌号的标准化学成分
发布者: 发布时间:2012/1/4
 

不锈钢“304”及其衍生牌号的标准化学成分
编者按: 不锈钢牌号“304”(S30400)是美国不锈钢标准(如ASTM标准)中的牌号名称,它是18-8型Cr-Ni奥式体不锈钢的典型牌号,由于其具有优良的综合性能,用途十分广泛,其产销量占到奥式体不锈钢的80%左右。对304及其衍生牌号,美国材料和试验协会不锈钢牌号标准ASTM A959-04和日本JIS、我国GB、国际ISO、欧洲EN等不锈钢标准中都有明确的规定。但是,近期我国国内市场上出现了没有列入国内外标准的304衍生牌号(如304J5,含镍量只有4.3%),或者与日本JIS中的304J1、304J2名称相同但成分有出入的产品。对此,冶金材料标准专家伍千思写了这篇“不锈钢‘304’及其衍生牌号的标准化学成分”文章,详细介绍了国内外关于304及其衍生牌号的标准化学成分。
不锈钢牌号“304”(S30400)是美国不锈钢标准(如ASTM标准)中的牌号名称。在我国新制定的不锈钢牌号标准GB/T20878—2007中,与之对应的牌号是06Cr19Ni10(旧牌号为0Cr18Ni9)。这个牌号是著名的18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢的典型牌号。由于它具有优良的综合性能,用途十分广泛,因而其产量和消费量约占到了奥氏体不锈钢总量的80%左右。
304(06Cr19Ni10)钢的主要特性是:
具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸,如在浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中,具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
具有优良的冷热加工和成型性能。可以加工生产板、管、丝、带、型各种产品,适用于制造冷镦、深冲、深拉伸成型的零件。
低温性能较好。在-180℃条件下,强度、伸长率、断面收缩率都很好。由于没有脆性转变温度,常在低温下使用。
具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接,焊前焊后均不需热处理。
304钢也有性能上的不足之处:大截面尺寸钢件焊接后对晶间腐蚀敏感;在含Cl-水中(包括湿态大气)对应力腐蚀非常敏感;力学强度偏低,切削性能较差等。
由于304钢有性能上的不足,人们在生产和使用中想办法扬长避短,尽量发挥发展它的优良性能,克服它的不足之处。于是,通过研究开发,根据不同使用环境或条件的特定要求,对其化学成分进行调整,发展出了满足某些特性使用要求的304衍生牌号。
表1列出了美国材料和试验协会不锈钢牌号标准ASTM A959-04中的牌号304及其衍生牌号与日本JIS、我国GB、国际ISO、欧洲EN等不锈钢标准中相应牌号的对照。表2~表6分别列出了相应标准中各牌号的化学成分。

表1? 美国不锈钢标准牌号304及其衍生牌号与日本、中国、国际、欧洲标准中相应牌号对照

ASTM A959-04


: GB/T20878-2007
EN10088-1:2005
UNS代号 牌号 新牌号 旧牌号 牌号 数字代号
S30400 304 SUS304 06Cr19Ni10 0Cr18Ni9 X5CrNi18-9 X5CrNi18-10 1.4301
S30403 304L SUS304L 022Cr19Ni10 00Cr19Ni10 X2CrNi18-9
X2CrNi19-11 X2CrNi18-9
X2CrNi19-11 1.4307
1.4306
S30409 304H …… 07Cr19Ni10 …… X7CrNi18-9 …… ……
S30415 …… …… 05Cr19Ni10Si2CeN …… …… …… ……
S30430 …… SUSXM7 06Cr18Ni19Cu3 0Cr18Ni9Cu3 X3CrNiCu18-9-4 X3CrNiCu18-9-4 1.4567
S30432 …… …… …… …… …… …… ……
S30451 304N SUS304N1 06Cr19Ni10N 0Cr19Ni9N X5CrNiN18-8 X5CrNiN19-9 1.4315
S30452 XM-21 SUS304N2 06Cr19Ni9NbN 0Cr19Ni10NbN …… …… ……
S30453 304LN SUS304LN 022Cr19Ni10N 00Cr18Ni10N X2CrNiN18-9 X2CrNiN18-10 1.4311
S30454 304LHN …… …… …… …… …… ……
…… …… SUS304J1 …… …… …… …… ……
…… …… SUS304J2 …… …… …… …… ……
…… …… SUS304J3 06Cr18Ni9Cu2 0Cr18Ni9Cu2 …… …… ……
…… …… SUS304Cu …… …… …… …… ……
表2? ASTM A959-04中不锈钢304及其衍生牌号与化学成分

牌? 号 化? 学? 成? 分1)2)?? ,%
UNS代号 名称 C Si Mn Cr Ni N Cu 其它
S30400 304 0.08 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 — — —
S30403 304L 0.030 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~12.0 — — —
S30409 304H 0.04~0.10 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 — — —
S30415 … 0.04~0.06 1.00~2.00 0.80 18.0~19.0 9.0~10.0 0.12~0.18 — Ce0.03~0.08
S30430 … 0.03 1.00 2.00 17.0~19.0 8.0~10.0 — 3.0~4.0 —
S30432 … 0.07~0.13 0.30 0.50 17.0~19.0 7.5~10.5 0.05~0.12 2.5~3.5 Cb 0.20~0.60
A10.003~0.030
B0.001~0.010
S30451 304N 0.08 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 0.10~0.16 — —
S30452 XM-21 0.08 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~10.0 0.16~0.30 — —
S30453 304LN 0.030 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 0.10~0.16 — —
S30454 304LHN 0.03 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 0.16~0.30 — —
注:1)化学成分数值除范围标明外,其余均为最大值。
2)各牌号 P≤0.045%,S≤0.030%。
表3? JIS G4303、4304、4305—2005中不锈钢304及其衍生牌号与化学成分

牌号 化? 学? 成? 分1) 2)   %
C Si Mn Cr Ni N Cu 其它
SUS304 0.08 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~10.50 — — —
SUS304L 0.030 1.00 2.00 18.00~20.00 9.00~13.00 — — —
SUS304N1 0.08 1.00 2.50 18.00~20.00 7.00~10.50 0.10~0.25 — —
SUS304N2 0.08 1.00 2.50 18.00~20.00 7.50~10.50 0.15~0.30 — Nb≤0.15
SUS304LN 0.030 1.00 2.00 17.00~19.00 8.50~11.50 0.12~0.22 — —
SUS304J1 0.08 1.70 3.00 15.00~18.00 6.00~9.00 — 1.00~3.00 —
SUS304J2 0.08 1.70 3.00~5.00 15.00~18.00 6.00~9.00 — 1.00~3.00 —
SUS304J3 0.08 1.00 2.00 17.00~19.00 8.00~10.50 — 1.00~3.00 —
SUS304Cu 0.08 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~10.50 — 0.70~1.30 —
SUSXM7 0.08 1.00 2.00 17.00~19.00 8.50~10.50 — 3.00~4.00 —
注:1)化学成分数值除范围标明外,其余均为最大值。
2)各牌号?? P≤0.045%,S≤0.030%。
表4? GB/T20878-2007中对应不锈钢304及其衍生牌号与化学成分

新牌号 旧牌号 化?? 学?? 成?? 分1) 2)? ,?? % 对应

牌号
C Si Mn Cr Ni N Cu 其它
06Cr19Ni10 0Cr18Ni9 0.08 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~11.00 — — — 304
022Cr19Ni10 00Cr19Ni10 0.030 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~12.00 — — — 304L
07Cr19Ni10 … 0.04~
0.10 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~11.00 — — — 304H
05Cr19Ni10Si2 Ce N … 0.04~
0.06 1.00~
2.00 0.80 18.00~19.00 9.00~10.00 0.12~
0.18 — Ce0.03~
0.08 S30415
06Cr19Ni10N 0Cr19Ni9N 0.08 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~11.00 0.10~
0.16 — — 304N
06Cr19Ni9NbN 0Cr19Ni10NbN 0.08 1.00 2.50 18.00~20.00 7.50~10.50 0.15~
0.30 — Nb 0.15 XM-21
022Cr19Ni10N 00Cr18Ni10N 0.030 1.00 2.00 18.00~20.00 8.00~11.00 0.10~
0.16 — — 304LN
06Cr18Ni9Cu2 0Cr18Ni9Cu2 0.08 1.00 2.00 17.00~19.00 8.00~10.50 — 1.00~
3.00 — …
06Cr18Ni9Cu3 0Cr18Ni9Cu3 0.08 1.00 2.00 17.00~19.00 8.50~10.50 — 3.00~
4.00 — ……
注:1)化学成分数值除范围标明外,其余均为最大值。
2)各牌号P≤0.045%,S≤0.030%。
表5? ISO/TS15510:2003中不锈钢“304”及其衍生牌号与化学成分

牌号 化学成分1)2),% 对应

牌号
C Si Mn Cr Ni Cu N 其它
X5CrNi18-9 0.07 1.00 2.00 17.5~19.5 8.0~10.5 — 0.11 — 304
X2CrNi18-9 0.030 1.00 2.00 17.5~19.5 8.0~10.0 — 0.11 — 304L
X2CrNi19-11 0.030 1.00 2.00 18.0~20.0 10.0~12.0 — 0.11 — 304L
X7CrNi18-9 0.04~0.08 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~10.5 — 0.11 — 304H
X3CrNi18-9-4 0.04 1.00 2.00 17.0~19.0 8.0~10.5 3.0~4.0 0.11 — S30430
X5CrNi18-8 0.07 1.00 2.50 18.0~20.0 8.0~11.0 — 0.10~0.16 — S30451
X2CrNi18-9 0.030 1.00 2.00 17.5~19.5 8.0~10.0 — 0.12~0.22 — S30453
注(1)化学成分数值除范围标明外,其余均为最大值。
(2)各牌号P≤0.045%,S≤0.030%。为改善某种性能,硫含量可控制特定范围,如切削用钢控制为0.015%~0.030%,可焊性钢控制为0.008%~0.020%,抛光用钢控制为≤0.015%。
表6?? EN10088-1:2005中不锈钢“304”其衍生牌号与化学成分

牌? 号 化学成分1)2),% 对应
的牌号
名?? 称 数字代号 C Si Mn Cr Ni Cu N 其它
X5CrNi18-10 1.4301 0.07 1.00 2.00 17.5~19.5 8.0~10.5 — 0.11 — 304
X2CrNi18-9 1.4307 0.030 1.00 2.00 17.5~19.5 8.0~10.5 — 0.11 — 304L
X2CrNi19-11 1.4306 0.030 1.00 2.00 18.0~20.0 10.0~12.0 — 0.11 — 304L
X3CrNiCu18-9-4 1.4567 0.04 1.00 2.00 17.0~19.0 8.5~10.5 3.0~4.0 0.11 — S30430
X5CrNiN19-9 1.4315 0.06 1.00 2.00 18.0~20.0 8.0~11.0 — 0.12~0.22 — S30451
X2CrNiN18-10 1.4311 0.03 1.00 2.00 17.5~19.5 8.5~11.5 — 0.12~0.22 — S30453
注:1)化学成分数值除范围标明外,其余均为最大值。
2)各牌号P≤0.045%,S≤0.015%。对于棒材、条钢、钢丝、型钢、光亮产品及相当的半成品,最大硫含量可为0.030%。为改善特定性能,硫含量可控制在特定范围,如切削用钢可控制为0.015%~0.030%,可焊性钢可控制为0.008%~0.030%,抛光用钢控制为≤0.015%。
从表1看出,ASTMA959-04中,304及其衍生牌号共有10个。日本JIS标准中亦为10个,但能与ASTM牌号对应的则是6个,其它4个牌号(SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304Cu)应该是JIS自己开发的304衍生牌号。
综观304及衍生牌号的化学成分,可以认为,所谓衍生牌号就是对304的化学成分进行了某些调整,而产生了变异的304牌号。例如:
碳含量:降低或提高碳含量。304L为超低碳的304钢。降低碳含量可以改善耐蚀性能,特别是304钢对焊后的晶间腐蚀敏感性,在满足力学强度要求的条件下,可用于制造大截面尺寸的焊接件。304H,将碳含量提高到0.10%,增加304钢的强度,并使奥氏体更加稳定,比304钢更适于在低温环境和无磁部件方面使用。
氮含量:加入氮元素。304N(SUS304N1)、XM-21(SUS304N2)、304LN等都是。由于氮的固溶强化作用,提高了304和304L钢的强度,且不显著降低钢的塑性和韧性,同时钢的耐晶间腐蚀性、耐点蚀和缝隙腐蚀性都有进一步改善。
铜含量:加入一定含量的铜。铜使奥氏体更加稳定。一方面可以提高钢的不锈性和耐蚀性,特别是对还原性介质(如硫酸)的耐蚀性更好;另方面则降低钢的强度和冷加工硬化倾向,改善钢的塑性。如S30430(06Cr18Ni19Cu3、SUSXM7)、SUS304J3(06Cr18Ni19Cu2)等,这些钢与304比,在较小变形力的作用下,可获得更大的冷变形,更适于冷镦、冷挤压作紧固件用或深冲、拉伸等用途。
这里要特别提出的是,日本JIS标准中,304钢的衍生牌号有5个含铜,其中有3个牌号即SUS304Cu、SUS304J1、SUS304J2仅用于生产板带产品,而SUS304J1和SUS304J2两个牌号的化学成分,则在304的基础上作了较大调整(见表3),铬、镍含量都有所降低,Cr为15.00%~18.00%,Ni为6.00%~9.00%,还将Mn提高到3.00%或5.00%,Cu含量为1.00%~3.00%。这两个牌号有用锰或铜代镍的意思。这两种钢的板带可能是适用于作一般耐蚀条件下用的通过冷加工(如深冲、深拉伸变形)成型的部件或制品

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