הסבר על 304 לעומת. 304L מול. 304H נירוסטה

דרגות 304, 304L ו-304H שייכות לאותה משפחת נירוסטה אוסטניטית וחולקות תכולת כרום וניקל כמעט זהה. מה שמפריד ביניהם זה פחמן. תכולת הפחמן שולטת כיצד הפלדה מתנהגת בשני מצבים: במהלך ריתוך, שבו עודף פחמן יכול להרוס את העמידות בפני קורוזיה, ובטמפרטורה גבוהה, כאשר הפחמן מספק חוזק זחילה. לכן הבחירה בין 304, 304L ו-304H היא החלטה לגבי שיטת הייצור וטמפרטורת השירות.

תוכן פחמן: ההבדל המגדיר

צִיוּן	UNS	פחמן (Wt%)	מטרה ראשית
304	S30400	0.08 מקסימום	אל חלד אוסטניטי-כללי
304L	S30403	מקסימום 0.030	בנייה מרותכת, מונעת רגישות
304H	S30409	0.04-0.10	חוזק-בטמפרטורה גבוהה ועמידות בזחילה

המקסימום של 0.08% של תקן 304 כבר מגביל את משקעי הקרביד ברוב היישומים. 304L מפחית עוד יותר את הפחמן ל-0.03%, שהוא הסף שמתחתיו משקעים של כרום קרביד בגבולות התבואה מדוכאים ביעילות במהלך הריתוך, כך ש-החום{4}}הפגוע בחום{5} שומר טיפול. 304H מעלה את הפחמן בכוונה ל-0.04-0.10%: יותר פחמן בתמיסה מוצקה מחזק את המטריצה האוסטניטית בטמפרטורה גבוהה, מה שמשפר את חוזק הזחילה והקרע מעל 500 מעלות בערך.

הרכב כימי לפי ASTM A240 / A213

כל שלושת הציונים חולקים את אותם טווחים עבור מרכיבי הסגסוג העיקריים. המגבלות להלן עוקבות אחר ASTM A240 עבור צלחת, גיליון ורצועה, ו-ASTM A213 עבור צינור ללא תפר:

אֵלֵמֶנט	304 (Wt%)	304L (Wt%)	304H (Wt%)
פחמן (C)	0.08 מקסימום	מקסימום 0.030	0.04-0.10
מנגן (Mn)	2.00 מקסימום	2.00 מקסימום	2.00 מקסימום
זרחן (P)	0.045 מקסימום	0.045 מקסימום	0.045 מקסימום
גופרית (S)	מקסימום 0.030	מקסימום 0.030	מקסימום 0.030
סיליקון (Si)	0.75 מקסימום	0.75 מקסימום	0.75 מקסימום
Chromium (Cr)	18.00-20.00	18.00-20.00	18.00-20.00
ניקל (ני)	8.00-10.50	8.00-10.50	8.00-10.50

מאפיינים מכניים (חישול)

נֶכֶס	304	304L	304H
חוזק מתיחה (MPa) דקות	515	485	515
חוזק תפוקה (MPa) דקות	205	170	205
התארכות (%) דקות	40	40	40

הערכים הם המינימום של ASTM A240 עבור צלחת, גיליון ורצועה מחושלים. בצורת צינור ל-A213, מינימום ההתארכות הוא 35%. החוזק המעט נמוך יותר של 304L משקף את הפחמן הנמוך שלו; המינימום הזהים של 304 ו-304H בטמפרטורת החדר מסתירים את ההבדל האמיתי, המופיע רק בטמפרטורה גבוהה, שבה 304H שומר על חוזק משמעותי יותר.

טיפול בחום והתנהגות-בטמפרטורה גבוהה

כל שלושת הציונים מסופקים במצב חישול-לפתרון. ASTM A240 מחייב בנוסף צלחת 304H לעבור טיפול בחום בטמפרטורה של לא פחות מ-1040 מעלות (1900 מעלות F) ובעל גודל גרגר ממוצע של No. 7 או גס יותר, מה שמבטיח את המיקרו-מבנה הגס-גרגר הקשור לעמידות טובה לזחילה. עבור צינור 304H, A213 מציין את אותו חישול מינימום של 1040 מעלות. במהלך ריתוך של 304 סטנדרטי, ויותר מכך של 304H, חשיפה בטווח של 425-870 מעלות יכולה לזרז קרבידים של כרום; 304L חסין בפועל, ולכן כלים מרותכים כבדים, מיכלים וצינורות מציינים 304L. בשירות רציף של-טמפרטורות גבוהות, 304H היא הדרגה המועדפת עבור צינורות מחמם-על של דוודים ומחממים מחדש, אלמנטים מחליפי חום וחלקי לחץ אחרים הפועלים מעל כ-500 מעלות.

בחירת הציון הנכון

בחר 304 ליישומים כלליים: ציוד מזון, כלי מטבח, עיטור אדריכלי, מיכלים וצנרת בסביבות מתונות. בחר 304L בכל מקום שבו מעורב ריתוך כבד, במיוחד עבור חלקים עבים, כלי כימיקלים ומזון מרותכים, וכל רכיב שאינו ניתן לטיפול בחום לאחר-ריתוך. בחר 304H עבור שירות לחץ- בטמפרטורה גבוהה כגון דוודים, מחממי-על, מחליפי חום וקווי תהליך שבהם חוזק הזחילה קובע את העיצוב. כאשר רכיב חייב להיות גם לרתך- וגם להפעיל חם, מעצבים לעתים קרובות משלבים מתכת בסיס 304L עם עיצוב קפדני, או בוחרים בדרגה מיוצבת כגון 321 עבור השירות החם ביותר.

שאלות נפוצות

ש1: מה ההבדל העיקרי בין 304, 304L ו-304H?
A1: תכולת הפחמן. 304L מוגבלת ל-0.03% לכל היותר עבור יכולת ריתוך ועמידות בפני קורוזיה לאחר-ריתוך; 304H נשמר ל-0.04-0.10% עבור חוזק בטמפרטורה גבוהה; סטנדרטי 304 יושב ביניהם לשימוש כללי.

ש 2: האם ניתן לרתך את כל שלושת הציונים?
ת2: כן. 304L הוא הקל ביותר מכיוון שהוא אינו גורם לרגישות. 304 ו-304H דורש שליטה על קלט חום, וחומר מילוי פחמן נמוך- כגון ER308L מומלץ עבור שלושתם.

ש 3: היכן מהנדסים צריכים להשתמש ב-304H?
A3: בשירותי לחץ-בטמפרטורה גבוהה: צינורות דוודים, מחממי-על, מחליפי חום וצנרת תהליכית חמה מעל כ-500 מעלות, כאשר חוזק הזחילה והעמידות בפני קנה מידה מצדיקים את הציון.

ש 4: האם 304L עולה יותר מ-304?
A4: מעט. דרישת הפחמן הנמוכה- מוסיפה עלות קטנה, אך ההבדל הוא צנוע ובדרך כלל מתגבר על חיסכון בייצור בבנייה מרותכת.

ש 5: האם 304 נירוסטה מגנטי?
A5: חישול 304 הוא בעצם לא-מגנטי. עבודה קרה או ריתוך יכולים ליצור כמויות קטנות של מרטנזיט, לייצר מגנטיות קלה שאינה סימן לחומר פגום.