不锈钢“304”及其衍生牌号的标准化学成分
伍千思 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,我们专门约请冶金材料标准***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。我们希望,企业如果生产日本JIS板材标准中的304J1、304J2,成分、性能必须符合其标准要求;生产者和经销商必须向用户指明这些产品的特定用途(如适用于作一般耐蚀条件下用的通过冷加工成型的部件或制品),我们不主张生产和销售没有列入国内外标准的304衍生牌号产品,以避免给消费者带来误解和损失。 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06Crl9Nil0(旧牌号为OCrl8Ni9)。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(06Crl9Nil0)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***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c1―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2一表6分别列出了相应标准中各牌号的化学成分。 从表1看出,AS***959―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, 其他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(06Crl8Nil9Cu3、SUSXM7)、SUS304J3(06Crl8Nil9Cu2)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%一9.00%,还将Mn提高到3.00%或5.00%,Cu含量为1.00%一3.00%。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。(摘自《不锈―市场与信息》) 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 JIS G4304:2005 64304:2005 GB/T20878―2007 1SO/Sl5510 ――2003 ENl0088―1:2005 UNS代号 牌号 G4305:2005 新牌号 旧牌号 牌号 数字代号 S30400 304 SUS304 06Crl9NilO OCrl8Ni9 X5CrNil8―9 X5CrNil8-10 1.4301 S30403 304L SUS304L 022Crl9NilO OOCrl9NilO X2CrNilS-9 X2CrNil9-11 X2CrNil8-9 X2CrNil9-11 1.4307 1.4306 S30409 304H 07Crl9Nil0 X7CrNil8―9 S30415 05Crl9Nil0Si2CeN S30430 SUSXM7 06CrlSNilgCu3 OCrl8Ni9Cu3 X3CrNiCul8―9-4 X3CrNiCulS-9―4 1.4567 S30432 S30451 304N SUS304N1 06Crl9Nil0N 0Crl9Ni9N XSCrNiNl8―8 X5CrNiNl9-9 1.4315 S30452 XM-21 SUS304N2 06Crl9NigNbN 0Crl9NilONbN S30453 304LN SUS304LN 022Crl9NilON OOCrl8NilON X2CrNiNl8―9 X2CrNiNl8-10 1.4311 S30454 304LHN SUS304J1 SUS304J2 SUS304丁3 06Ctl8Ni9Cu2 OCrl8Ni9Cu2 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 其他 S30400 304 0.08 1 2 18.0-20.0 8.0-11.0 0.12- 0.18 3.0-4.0 CeO.03-0.08 S30403 304L 0.03 1 2 18.0-20.0 8.0-12.0 S30409 304H 0.04-0.10 1 2 18.0-20.0 8.0-11.0 S30415 0.04-0.06 1.00-2.00 0.8 18.0-19.0 9.0-10.0 S30430 0.03 1 2 17.0-19.0 8.0-10.0 S30432 0.07-0.13 0.3 0.5 17.0―19.0 7.5~10.5 0.05―0.12 2.5―3.5 Cb 0.20―0.60 S30451 304N 0.08 1 2 18.0-20.0 8.0-11.0 0.10-0.16 A10.003―0.030 S30452 XM-21 0.08 1 2 18.0-20.0 8.0-10.0 0.16-0.30 B0.001―0.010 S30453 304LN 0.03 1 2 18.0-20.0 8.0-11.0 0.10-0.16 S30454 304LHN 0.03 1 2 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***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 化学成分1)2),% 牌号 C Si Mn Cr Ni N Cu 其他 SUS304 0.08 1 2 18.00-20.00 8.00-10.50 SUS304L 0.03 1 2 18.00-20.00 9.00-13.00 SUS304N1 0.08 1 2.5 18.00-20.00 7.00-10.50 0.10-0.25 SUS304N2 0.08 1 2.5 18.00-20.00 7.50-10.50 0.15-0.30 Nb≤0.15 SUS304LN 0.03 1 2 17.00-19.00 8.50-11.50 0.12-0.22 SUS304J1 0.08 1.7 3 15.00-18.00 6.00-9.00 1.00―3.00 SUS304J2 0.08 1.7 3.00―5.00 15.00-18.00 6.00-9.00 1.00―3.00 SUS304J3 0.08 1 2 17.00-19.00 8.00-10.50 1.00~3.00 SUS304Cu 0.08 1 2 18.00-20.00 8.00-10.50 0.70~1.30 SUSXM7 0.08 1 2 17.00-19.00 8.50-10.50 3.00~4.00 1)化学成分数值除范围标明外,其余均为***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 化学成分1)2),% 对应 新牌号 旧牌号 C Si Mn Cr Ni N Cu 其他 ASTM 牌号 06Crl9Nil0 OCrl8Ni9 0.08 1.00 2.00 18.00- 20.00 8.00- 11.00 304 022Crl9Nil0 OOCrl9Nil0 0.03 1.00 2.00 18.00- 20.00 8.00- 12.00 304L 07Crl9Nil0 0.04- 0.10 1.00 2.00 18.00- 20.00 8.00- 11.00 304H 05Crl9NilOSi2CeN 0.04- 0.06 1.00- 2.00 0.80 18.00- 19.00 9.00- 10.00 0.12- 0.18 CeO.03- 0.08 S30415 06Crl9NiiON OCrl9Ni9N 0.08 1.00 2.00 18.00- 20.00 8.00- 11.00 0.10- 0.16 304N 06Crl9Ni9NbN OCrl9NiiONbN 0.08 1.00 2.50 18.00- 20.00 7.50- 10.50 0.15- 0.30 Nb 0.15 XM-21 022Crl9NiiON OOCrl8NilON 0.030 1.00 2.00 18.00- 20.00 8.00- 11.00 0.10- 0.16 304LN 06Crl8Ni9Cu2 OCrl8Ni9Cu2 0.08 1.00 2.00 17.00- 19.00 8.00- 10.50 1.00- 3.00 06Crl8Ni9Cu3 OCrl8Ni9Cu3 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***值。 2)各牌号 P≤0.045%,S≤0.030% 表5 1S0/TSl5510:2003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 ASTN的 C Si Mn C2 Ni CU N 其他 牌号 X5CrNil8-9 0.07 1.00 2.00 17.5-19.5 8.0-10.5 3.0- 4.0 0.11 304 X2CrNil8―9 0.030 1.00 2.00 17.5-19.5 8.0-10.0 0.11 304L X2CrNil9―11 0.030 1.00 2.00 18.0-20.0 10.0―12.0 0.11 304L X7CrNil8―9 0.04-0.08 1.00 2.00 18.0-20.0 8.0―10.5 0.11 304H X3CrNil8-9-4 0.04 1.00 2.00 17.0-19.0 8.0―10.5 0.11 S30430 X5CrNil8―8 0.07 1.00 2.05 18.0-20.0 8.0―11.0 0.10-0.16 S30451 X2CrNil8―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***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% 焊性钢控制为0.008%~0.020%,抛光用钢控制为≤0.015%。 表6 ENl0088―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ASTM 名 称 数字 代号 C Si M1 C2 Ni Cu N 其他 的牌号 X5CrNil8-10 1.430l 0.07 1.00 2.00 17.5-19.5 8.0-10.5 0.1l 304 X2CrNil8-9 1.4307 0.030 1.00 2.00 17.5-19.5 8.0-10.5 0.1l 304L X2CrNil9-ll 1.4306 0.030 1.00 2.00 18.0-20.0 10.0-12.0 0.11 304L X3CrNiCul8-9-4 1.4567 0.04 1.00 2.00 17.0-19.0 8.5-10.5 3.0-4.0 0.11 S30430 X5CrNiNl9-9 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 1)化学成分数值除范围标明外,其余均为***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,***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%。
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