編者按: 不銹鋼牌號“304”(S30400)是美國不銹鋼標準(如ASTM標準)中的牌號名稱,它是18-8型Cr-Ni奧式體不銹鋼的典型牌號,由于其具有優良的綜合性能,用途十分廣泛,其產銷量占到奧式體不銹鋼的80%左右。對304及其衍生牌號,美國材料和試驗協會不銹鋼牌號標準ASTM A959-04和日本JIS、我國GB、國際ISO、歐洲EN等不銹鋼標準中都有明確的規定。但是,近期我國國內市場上出現了沒有列入國內外標準的304衍生牌號(如304J5,含鎳量只有4.3%),或者與日本JIS中的304J1、304J2名稱相同但成分有出入的產品。對此,冶金材料標準專家伍千思寫了這篇“不銹鋼‘304’及其衍生牌號的標準化學成分”文章,詳細介紹了國內外關于304及其衍生牌號的標準化學成分。
不銹鋼牌號“304”(S30400)是美國不銹鋼標準(如ASTM標準)中的牌號名稱。在我國新制定的不銹鋼牌號標準GB/T20878—2007中,與之對應的牌號是06Cr19Ni10(舊牌號為0Cr18Ni9)。這個牌號是著名的18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼的典型牌號。由于它具有優良的綜合性能,用途十分廣泛,因而其產量和消費量約占到了奧氏體不銹鋼總量的80%左右。
304(06Cr19Ni10)鋼的主要特性是:
具有優良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對氧化性酸,如在濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中,具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
具有優良的冷熱加工和成型性能。可以加工生產板、管、絲、帶、型各種產品,適用于制造冷鐓、深沖、深拉伸成型的零件。
低溫性能較好。在-180℃條件下,強度、伸長率、斷面收縮率都很好。由于沒有脆性轉變溫度,常在低溫下使用。
具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接,焊前焊后均不需熱處理。
304鋼也有性能上的不足之處:大截面尺寸鋼件焊接后對晶間腐蝕敏感;在含Cl-水中(包括濕態大氣)對應力腐蝕非常敏感;力學強度偏低,切削性能較差等。
由于304鋼有性能上的不足,人們在生產和使用中想辦法揚長避短,盡量發揮發展它的優良性能,克服它的不足之處。于是,通過研究開發,不銹鋼加工廠,根據不同使用環境或條件的特定要求,對其化學成分進行調整,發展出了滿足某些特性使用要求的304衍生牌號。
表1列出了美國材料和試驗協會不銹鋼牌號標準ASTM A959-04中的牌號304及其衍生牌號與日本JIS、我國GB、國際ISO、歐洲EN等不銹鋼標準中相應牌號的對照。表2~表6分別列出了相應標準中各牌號的化學成分。
表1? 美國不銹鋼標準牌號304及其衍生牌號與日本、中國、國際、歐洲標準中相應牌號對照
ASTM A959-04
:
:
: GB/T20878-2007
EN10088-1:2005
UNS代號 牌號 新牌號 舊牌號 牌號 數字代號
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中不銹鋼304及其衍生牌號與化學成分
牌? 號 化? 學? 成? 分1)2)?? ,%
UNS代號 名稱 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)化學成分數值除范圍標明外,其余均為最大值。
2)各牌號 P≤0.045%,S≤0.030%。
表3? JIS G4303、4304、4305—2005中不銹鋼304及其衍生牌號與化學成分
牌號 化? 學? 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)化學成分數值除范圍標明外,其余均為最大值。
2)各牌號?? P≤0.045%,S≤0.030%。
表4? GB/T20878-2007中對應不銹鋼304及其衍生牌號與化學成分
新牌號 舊牌號 化?? 學?? 成?? 分1) 2)? ,?? % 對應
牌號
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)化學成分數值除范圍標明外,其余均為最大值。
2)各牌號P≤0.045%,S≤0.030%。
表5? ISO/TS15510:2003中不銹鋼“304”及其衍生牌號與化學成分
牌號 化學成分1)2),% 對應
的
牌號
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)化學成分數值除范圍標明外,其余均為最大值。
(2)各牌號P≤0.045%,S≤0.030%。為改善某種性能,硫含量可控制特定范圍,如切削用鋼控制為0.015%~0.030%,可焊性鋼控制為0.008%~0.020%,拋光用鋼控制為≤0.015%。
表6?? EN10088-1:2005中不銹鋼“304”其衍生牌號與化學成分
牌? 號 化學成分1)2),% 對應
的牌號
名?? 稱 數字代號 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)化學成分數值除范圍標明外,其余均為最大值。
2)各牌號P≤0.045%,S≤0.015%。對于棒材、條鋼、鋼絲、型鋼、光亮產品及相當的半成品,最大硫含量可為0.030%。為改善特定性能,硫含量可控制在特定范圍,如切削用鋼可控制為0.015%~0.030%,可焊性鋼可控制為0.008%~0.030%,拋光用鋼控制為≤0.015%。
從表1看出,ASTMA959-04中,304及其衍生牌號共有10個。日本JIS標準中亦為10個,但能與ASTM牌號對應的則是6個,其它4個牌號(SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304Cu)應該是JIS自己開發的304衍生牌號。
綜觀304及衍生牌號的化學成分,可以認為,所謂衍生牌號就是對304的化學成分進行了某些調整,而產生了變異的304牌號。例如:
碳含量:降低或提高碳含量。304L為超低碳的304鋼。降低碳含量可以改善耐蝕性能,特別是304鋼對焊后的晶間腐蝕敏感性,在滿足力學強度要求的條件下,可用于制造大截面尺寸的焊接件。304H,將碳含量提高到0.10%,增加304鋼的強度,并使奧氏體更加穩定,比304鋼更適于在低溫環境和無磁部件方面使用。
氮含量:加入氮元素。304N(SUS304N1)、XM-21(SUS304N2)、304LN等都是。由于氮的固溶強化作用,提高了304和304L鋼的強度,且不顯著降低鋼的塑性和韌性,同時鋼的耐晶間腐蝕性、耐點蝕和縫隙腐蝕性都有進一步改善。
銅含量:加入一定含量的銅。銅使奧氏體更加穩定。一方面可以提高鋼的不銹性和耐蝕性,特別是對還原性介質(如硫酸)的耐蝕性更好;另方面則降低鋼的強度和冷加工硬化傾向,改善鋼的塑性。如S30430(06Cr18Ni19Cu3、SUSXM7)、SUS304J3(06Cr18Ni19Cu2)等,這些鋼與304比,在較小變形力的作用下,可獲得更大的冷變形,更適于冷鐓、冷擠壓作緊固件用或深沖、拉伸等用途。
這里要特別提出的是,日本JIS標準中,304鋼的衍生牌號有5個含銅,其中有3個牌號即SUS304Cu、SUS304J1、SUS304J2僅用于生產板帶產品,而SUS304J1和SUS304J2兩個牌號的化學成分,則在304的基礎上作了較大調整(見表3),鉻、鎳含量都有所降低,Cr為15.00%~18.00%,Ni為6.00%~9.00%,還將Mn提高到3.00%或5.00%,Cu含量為1.00%~3.00%。這兩個牌號有用錳或銅代鎳的意思。這兩種鋼的板帶可能是適用于作一般耐蝕條件下用的通過冷加工(如深沖、深拉伸變形)成型的部件或制品