不锈钢性能

304H，304L和304不锈钢是18％Cr、8％Ni奥氏体不锈钢的几种变形品种，是304不锈钢家族中最常用与常见的不锈钢产品。

以上这些不锈钢品种具有下面一种或多种属性，用途广泛。属性包括：耐腐蚀性、防止污染、抗氧化性、易加工性、较佳成形性、外观精美、易清洁、强度高、重量低、低温环境下良好的强度和韧性。其中几乎都具有耐腐蚀性和较佳加工性。

304，304L，304H 的又被称为18Cr-8Ni不锈钢，存在形式多样，有板、卷、片、条。通常用于制造设备，应用领域包括但不限于：食物、医疗、卫生、冷冻、压力容器等。

正是通过氩氧脱碳技术使不锈钢以低成本实现低碳，为304成为了最常用的标准不锈钢提供有利条件。

304L主要用于焊接，因为它们作业时经常处于各种腐蚀环境中。

304H不锈钢是304不锈钢的改进品，它的碳含量在0.04-0.10之间，对于要暴露在温度800°F以上的零件，选用304H有助于改善高温下不锈钢强度。

不锈钢化学成分

以上表中的数据仅是典型的成分分析，不能作为最终产品成分的最大值或最小值。具体的不锈钢成分可能与以上数据不一致。

不锈钢耐腐蚀性

均匀腐蚀

奥氏体304不锈钢，在合适的氧化和还原环境中，耐腐蚀性较好。它们常被用于加工、处理食物饮料、热交换器、管道、油罐、奶制品设备和器具等。

这些不锈钢中铬含量占18-19％，有较强抗氧化性。下表是304不锈钢在稀硝酸环境下的氧化率：

不锈钢在稀硝酸环境下的氧化率

304、304L、304H对中度有机酸（如醋酸）和还原酸（如磷酸）也有抵抗性。18-8不锈钢镍含量9-11％，能抵抗中度还原环境。但在更强还原性的还原环境（如沸腾的稀盐酸和硫酸），腐蚀性太强。

有些时候低碳含量的304L不锈钢比高碳含量的304不锈钢的腐蚀率低。从甲酸，氨基磺酸，氢氧化钠得到的数据证明了这一点。其他时候304、304L、304H在大多数腐蚀环境下的性能都是相同的。需要注意的是在足以引起焊接和热影响区粒间腐蚀的环境中，更倾向使用304L不锈钢，因其低碳含量有助于抵抗粒间腐蚀。

粒间腐蚀

18-8奥氏体不锈钢处于800°F—1500°F (427°C至 816°C) 温度下，也许会导致碳化铬在晶界沉淀。其在苛刻环境下容易粒间腐蚀。304不锈钢中的碳成分导致其在气焊和热影响区焊接过程中的热状态下，会产生敏化。

不锈钢粒间腐蚀

应力腐蚀龟裂

304、304L、304H不锈钢是奥氏体不锈钢中最容易发生应力腐蚀龟裂的，因为他们的镍含量比较低。引起应力腐蚀龟裂的条件有：

（1）卤化物离子的存在（通常是氯化物）

（2）残余的张力

（3）温度超过120°F (49°C)

在不锈钢成形过程中的冷变形、拉幅成管板、焊接操作等都可以产生应力。退火、冷变形后的消除应力热处理都可减少应力，从而降低卤化物应力腐蚀龟裂可能性。在可能引起粒间腐蚀的环境中，低温退火状态下作业，最好选择低碳的304L不锈钢材料。

不锈钢应力腐蚀测试

点腐蚀/隙腐蚀

18-8不锈钢可很好应用在氯离子含量低的淡水中。在有缝隙的情况下，18-8不锈钢抗腐蚀极限是100ppm 的氯化物。高含量的氯化物可能引起隙腐蚀和点腐蚀。在低PH值，或者高温环境，应使用钼含量较高的不锈钢，如316。18-8不锈钢也不能被用在海洋环境。

不锈钢物理性能

密度：0.285 lb/in3 (7.90 g/cm3)

抗拉弹性模数：29 x 106 psi (200 GPa)

线性热膨胀系数：

不锈钢线性热膨胀

热传导：

不锈钢热传导

金属的总传导系数除了受金属的热传导性影响之外，还由其他因素决定。18-8不锈钢具有保持表面清洁的性能，和其他热传导系数高的金属相比，18-8不锈钢的热传导性能更好。

比热：

不锈钢比热

磁导率：

18-8不锈钢在退火状态下是无磁性的，磁导率在200H的情况下一般低于1.02。磁导率会因金属的成分不用而有所不同。通过冷作，可以提高磁导率。

不锈钢磁导率

不锈钢机械性能

室温下的机械性能

已退火的304和304L奥氏体不锈钢板，ASTM标准A240、ASME标准SA-240，要求的最低机械性能如下表所示：

不锈钢机械性能

低温和升温情况下的性能

低温和升温情况下的短期抗拉性能如下表所示。温度达到1000°F (538°C)或以上，要考虑应力龟裂，应力龟裂数据也在下表显示。

不锈钢低温性能

不锈钢升温性能

冲击阻力
已退火的奥氏体不锈钢即使在低温条件下，仍然能保持较高的冲击阻力，再加上低温硬度和加工性等性能，因此被用于处理液化天然气和其他低温环境下的作业。夏氏V形冲击实验的数据如下表所示：

不锈钢冲击阻力

疲劳强度
金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。奥氏体不锈钢的疲劳强度一般来说是抗拉强度的35％，在实际作业中，疲劳强度也会受其他因素影响，如：增加表面的平滑程度，可以增加疲劳强度，作业环境腐蚀性增加，则降低疲劳强度。

焊接

奥氏体不锈钢被认为是最容易焊接的不锈钢钢，可以用所有的融合物焊接，也可以进行电阻焊接。304、304L是典型的奥氏体不锈钢。

生产奥氏体不锈钢的焊接接点时要考虑两个因素：1）保持其耐腐蚀性，2）避免开裂。

材料被焊接过程中会形成温度阶梯，从熔池的熔化温度到离焊接点稍远的周围温度。被焊接材料的碳含量越高，焊接热循环就更容易导致碳化铬沉淀，对材料的耐腐蚀性有影响。为了保持材料的耐腐蚀性处于最好的水平，因此在已焊接状态下作业，应该选择低碳材料（304L）。另一种做法是，采用完全退火溶解碳化铬，使标准碳含量的材料恢复高水平的耐腐蚀性。

焊接完全奥氏体结构的金属，在焊接操作中更容易形成裂纹。因此，304和304L不锈钢中添加了少量的铁素体，降低材料的裂纹敏感性，达到重新固化的作用。

把18-8奥氏体不锈钢焊接到碳钢时，通常用309不锈钢（23％铬－13.5％镍）或镍基焊料。

不锈钢热处理

奥氏体不锈钢通过热处理可以清除冷成形产生的副作用和溶解沉淀的碳化铬。达到这两个要求的最好热处理方法是在1850°F 至 2050°F (1010°C 至 1121°C)的温度范围内进行固熔退火。从退火温度冷却下来1500-800°F (816°C - 427°C)，应该足以避免碳化铬再沉淀。

这些材料不能通过热处理达到硬化。

不锈钢清洁

不管腐蚀性怎么样，不锈钢在加工和使用过程中，都要保持其表面清洁。

在焊接时采用惰性气体加工，焊接过程中形成的锈皮和熔渣通过不锈钢刷清除。普通碳钢刷会在不锈钢的表面留下碳钢粒子，这些粒子最终会导致表面生锈。在要求严格的情况下，焊接区域要经过除锈溶液处理（如硝酸和氢氟酸混合溶液），可以洗掉焊接过程中形成的锈皮和熔渣。

轻工业用的材料，所需要的维护比较少，只有遮蔽区域有时需要用加压水清洗。重工业则建议经常清洗，去除积聚的灰尘，这些灰尘最终有可能引起腐蚀和损坏不锈钢的表面外观。

顽固的污渍和沉淀物可以用擦洗剂和纤维刷，海绵，不锈钢绒擦洗。不锈钢绒会在平滑的不锈钢表面留下永久的擦痕。

很多不锈钢都要定期清洗和消毒。设备通常用特制的苛性钠，有机溶剂，酸性溶液（入磷酸或硫酸）清洗。强还原酸（如氢氟酸或盐酸）可能对不锈钢造成损坏。

溶液清洗后，用清水彻底冲洗不锈钢。

适当的设计有助于清洗。带圆抹角，内圆角，无缝隙的设备，有利于清洗和表面抛光。