904L нержавеющая сталь: свойства и ключевые применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
904L нержавеющая сталь — это высокоалюминированная аустенитная нержавеющая сталь, известная своей исключительной коррозионной стойкостью, особенно в кислых средах. Классифицируется как низкоуглеродная нержавеющая сталь, она содержит значительное количество никеля (до 25%) и хрома (около 20%), а также молибдена (4-5%) и меди (1-2%). Эта уникальная композиция улучшает общую коррозионную стойкость и механические свойства, что делает ее подходящей для различных требующих приложений.
Всеобъемлющий обзор
Нержавеющая сталь 904L в основном признана за свою высокую стойкость к коррозии, в частности к образованию ямок и коррозии в трещинах в хлоридных средах, что является значительным преимуществом в морской и химической переработке. Низкое содержание углерода минимизирует риск выпадения карбидов во время сварки, обеспечивая сохранение коррозионной стойкости в сварных участках.
Ключевые характеристики:
- Коррозионная стойкость: Отличная стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая серную кислоту, фосфорную кислоту и морскую воду.
- Механические свойства: Высокая прочность на растяжение и пластичность, что позволяет хорошо формовать и варить.
- Температурная стабильность: Сохраняет прочность и стойкость при повышенных температурах.
Преимущества:
- Исключительная стойкость к локализованной коррозии.
- Хорошая свариваемость и формуемость.
- Подходит для использования в экстремальных условиях.
Ограничения:
- Более высокая стоимость по сравнению с обычными нержавеющими сталями, такими как 304 и 316.
- Не так легко доступна, как более распространенные сорта.
904L занимает нишевую рыночную позицию и часто используется в таких отраслях, как химическая переработка, нефтегазовая отрасль и морские приложения благодаря своим превосходным характеристикам в жестких условиях.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Градация | Страна/Регион происхождения | Примечания/Замечания |
|---|---|---|---|
| UNS | N08904 | США | Ближайший эквивалент EN 1.4539 |
| AISI/SAE | 904L | США | Обычное используемое обозначение |
| ASTM | A240/A240M | США | Стандартная спецификация для нержавеющих стальных плит |
| EN | 1.4539 | Европа | Эквивалент UNS N08904 |
| JIS | SUS 904L | Япония | Похожие свойства, небольшие составные различия |
Различия между 904L и его эквивалентами, такими как 316L, в основном заключаются в более высоком содержании никеля и молибдена в 904L, что усиливает его стойкость к коррозии, особенно в кислых средах.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (Символ и название) | Процентный диапазон (%) |
|---|---|
| C (Углерод) | 0.020 макс |
| Cr (Хром) | 19.0 - 23.0 |
| Ni (Никель) | 23.0 - 28.0 |
| Mo (Молибден) | 4.0 - 5.0 |
| Cu (Медь) | 1.0 - 2.0 |
| Mn (Марганец) | 2.0 макс |
| Si (Кремний) | 1.0 макс |
| P (Фосфор) | 0.045 макс |
| S (Сера) | 0.030 макс |
Основные легирующие элементы в 904L включают никель, хром и молибден. Никель повышает прочность и пластичность стали, хром обеспечивает коррозионную стойкость, а молибден улучшает стойкость к образованию ямок и коррозии в трещинах.
Механические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Типичное значение/Диапазон (метрические - SI единицы) | Типичное значение/Диапазон (имперские единицы) | Справочный стандарт для метода испытания |
|---|---|---|---|---|
| Прочность на растяжение | Отожженная | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Предельная прочность (0,2% сдвиг) | Отожженная | 220 - 350 MPa | 32 - 51 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Отожженная | 40% мин | 40% мин | ASTM E8 |
| Твердость | Отожженная | 200 HB макс | 200 HB макс | ASTM E10 |
| Ударная прочность | - | 40 J при -196°C | 29.5 ft-lbf при -320°F | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает 904L подходящей для применений, требующих высокой прочности и пластичности, особенно в условиях, где коррозионная стойкость имеет критическое значение.
Физические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Значение (метрические - SI единицы) | Значение (имперские единицы) |
|---|---|---|---|
| Плотность | - | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Температура плавления | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Теплопроводность | 20 °C | 16.2 W/m·K | 112 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Удельная теплоемкость | 20 °C | 500 J/kg·K | 0.119 BTU/lb·°F |
| Электрическое сопротивление | 20 °C | 0.72 µΩ·m | 0.00000072 Ω·m |
Плотность и температура плавления 904L указывают на ее прочность, в то время как теплопроводность и удельная теплоемкость предполагают, что она может эффективно управлять теплом в различных приложениях.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Оценка стойкости | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 3-10% | 20-60 °C / 68-140 °F | Отличная | Риск образования ямок |
| Серная кислота | 10-30% | 20-50 °C / 68-122 °F | Хорошая | Риск локализованной коррозии |
| Фосфорная кислота | 20-50% | 20-60 °C / 68-140 °F | Отличная | Устойчив к образованию ямок и коррозии в трещинах |
| Морская вода | - | Окружающая температура | Отличная | Подходит для морских приложений |
904L демонстрирует исключительную стойкость к разнообразным коррозионным средам, особенно в кислых условиях. Ее показатели в средах, богатых хлоридами, заметно превосходят другие нержавеющие стали, такие как 316L, которые могут подвержены ямочной коррозии в аналогичных условиях.
Термостойкость
| Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Максимальная непрерывная температура эксплуатации | 400 °C | 752 °F | Подходит для высокотемпературных приложений |
| Максимальная прерывистая температура эксплуатации | 500 °C | 932 °F | Ограниченное воздействие высоких температур |
| Температура образования окалины | 800 °C | 1472 °F | Риск окисления при повышенных температурах |
При повышенных температурах 904L сохраняет свою прочность и коррозионную стойкость, что делает ее подходящей для применения в условиях высоких температур. Однако длительное воздействие температур выше 400 °C может привести к окислению и образованию окалины.
Свойства обработки
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Примечания |
|---|---|---|---|
| TIG | ER904L | Аргон | Отличные результаты при правильной технике |
| MIG | ER904L | Аргон + 2% CO2 | Хорошо для тонких участков |
| SMAW | E904L | - | Требуется предварительный подогрев для толстых участков |
904L обладает высокой свариваемостью, с минимальным риском трещин или потери коррозионной стойкости при использовании правильных техник. Предварительный подогрев может потребоваться для более толстых участков, чтобы избежать термических напряжений.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | 904L | AISI 1212 | Примечания/Советы |
|---|---|---|---|
| Относительный индекс обрабатываемости | 30% | 100% | Требует более медленных скоростей резания |
| Типичная скорость резания | 20 m/min | 50 m/min | Используйте карбидные инструменты для лучшего результата |
Обработка 904L может быть сложной из-за ее прочности и свойств упрочнения при работе. Использование соответствующего инструмента и более медленных скоростей резания может улучшить обрабатываемость.
Формуемость
904L обладает хорошей формуемостью, подходящей для холодных и горячих процессов обработки. Однако ее скорость упрочнения при обработке значительна, что требует тщательного контроля радиусов изгибов и технологий формовки, чтобы избежать трещин.
Термическая обработка
| Процесс обработки | Диапазон температур (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Растворное отжиг | 1020 - 1100 °C / 1868 - 2012 °F | 30 мин | Воздух или вода | Растворение карбидов, улучшенная коррозионная стойкость |
| Снятие напряжений | 300 - 400 °C / 572 - 752 °F | 1-2 часа | Воздух | Снижение остаточных напряжений |
Процессы термической обработки для 904L в основном сосредоточены на повышении ее коррозионной стойкости и снятии напряжений, возникающих в процессе обработки. Растворное отжиг имеет решающее значение для достижения оптимальной микроструктуры и свойств.
Типичные применения и конечные использования
| Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом применении | Причина выбора (кратко) |
|---|---|---|---|
| Химическая переработка | Теплообменники | Высокая коррозионная стойкость | Подходит для кислых сред |
| Нефть и газ | Морские платформы | Прочность и жесткость | Устойчивость к жестким морским условиям |
| Морская отрасль | Судостроение | Стойкость к образованию ямок | Идеально подходит для воздействия морской воды |
| Фармацевтика | Процессное оборудование | Убираемость и коррозионная стойкость | Соответствует строгим гигиеническим стандартам |
Другие применения включают:
- Пищевая промышленность: Оборудование, требующее высокой чистоты и коррозионной стойкости.
- Генерация энергии: Компоненты, подвергающиеся воздействию коррозионных сред.
904L выбирается для этих приложений благодаря своей превосходной коррозионной стойкости и механическим свойствам, обеспечивая долговечность и надежность в требовательных условиях.
Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения
| Особенность/Свойство | 904L | 316L | 310S | Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Высокая прочность на растяжение | Умеренная прочность на растяжение | Прочность при высоких температурах | 904L предлагает превосходную коррозионную стойкость |
| Ключевой аспект коррозии | Превосходно в кислых средах | Хорошо в нейтральных до слабо коррозионных средах | Хорошо при высоких температурах | 904L предпочтительнее для агрессивных условий |
| Свариваемость | Отличная | Хорошая | Умеренная | 904L требует осторожных сварочных техник |
| Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Плохая | 904L более жесткая, требует более медленных скоростей |
| Формуемость | Хорошая | Хорошая | Умеренная | 904L можно формовать, но с осторожностью |
| Приблизительная относительная стоимость | Выше | Умеренная | Умеренная | Стоимость может оправдываться производительностью |
| Типичная доступность | Ограниченная | Широко доступна | Широко доступна | 904L может потребовать специального источника |
При выборе 904L учитывайте ее рентабельность по сравнению с преимуществами производительности в коррозионных средах. Ее доступность может быть ограниченной по сравнению с более распространенными марками, что требует тщательного планирования для закупки.
В заключение, нержавеющая сталь 904L — это исключительный материал для приложений, требующих высокой коррозионной стойкости и механической прочности. Ее уникальные свойства делают ее предпочтительным выбором в различных отраслях, особенно там, где важна защита от воздействия тяжелых условий.