Нержавіюча сталь 304 проти 321: стандартні та стабілізовані аустенітні сплави

 

Які хімічні склади, механічні властивості та основне використання 304 і 321?
Клас 304 (UNS S30400) — класична аустенітна нержавіюча сталь 18/8. Марка 321 (UNS S32100) має аналогічну основу з 18% хрому та 9% нікелю, але додає титан (щонайменше в 5 разів перевищує вміст вуглецю) як стабілізуючий елемент. Ця добавка титану суттєво не змінює їхню механічну міцність або здатність до формування. 304 повсюдно використовується в харчовій промисловості, кухонному посуді та архітектурному застосуванні. 321 вказано для зварних вузлів в аерокосмічній галузі, вихлопних системах і хімічному обладнанні, де вони будуть піддаватися впливу високих температур.

Як стабілізація титану в 321 вирішує ключову слабкість стандарту 304?
Коли стандарт 304 нагрівається між 425-850 градусами, вуглець мігрує та поєднується з хромом на межах зерен. Це утворює карбіди хрому, виснажуючи навколишню область хрому та створюючи шлях для міжкристалічної корозії. У 321 титан має сильнішу спорідненість з вуглецем. Натомість він утворює стабільні карбіди титану, утримуючи весь хром у розчині для підтримки рівномірного захисного шару. Це запобігає «загниванню шва» в зоні термічного впливу.

У яких програмах обов’язково вказувати 321 замість більш поширеного 304?
Укажіть 321 для будь-якого компонента, який буде зварюватися та не підлягає-термічній-обробці-зварювання та згодом працюватиме в діапазоні температур утворення карбіду (наприклад, вихлопні колектори літаків, компенсаційні сильфони). Це також є обов’язковим для частин, які постійно працюють при високій -температурі (400-900 градусів), де тривалий вплив може призвести до сенсибілізації 304, наприклад, у певних трубах теплообмінника або частинах печі.

Чи є якісь недоліки у використанні 321 замість 304?
Головний недолік - висока вартість матеріалу через додавання титану. Під час зварювання, якщо екранування є невідповідним, титан може окислюватися та втрачати свій стабілізуючий ефект у зварювальному шві, що вимагає обережних процедур зварювання. Для застосувань, які не є зварювальними та не зазнають впливу високих-температур, використання 321 над 304 не дає функціональних переваг і лише додає непотрібні витрати.

Який остаточний простий орієнтир для вибору між цими двома класами?
Правило базується на температурі та зварюванні. Якщо ваш компонент буде зварюватись і згодом використовуватися при температурах вище 400 градусів або підтримуватися в діапазоні 425-850 градусів під час експлуатації, ви повинні використовувати 321. Для всіх інших застосувань загального призначення, що включають кімнатну температуру або іноді більш високу температуру без зварювання, 304 є правильним і більш економічним вибором.