Gred Keluli Tahan Karat Diterangkan: 304 lwn 316 lwn 430 lwn 2205

Apa gred keluli tahan karat benar-benar memberitahu anda

"Gred" tahan karat ialah resipi piawai dan tingkap sifat (pemprosesan struktur mikro kimia) yang meramalkan tingkah laku kakisan, kekuatan, kebolehbentukan, kebolehkimpalan, kemagnetan dan kos.

Pada tahap paling mudah, keluli tahan karat menahan karat kerana ia mengandungi kromium yang mencukupi untuk membentuk filem oksida pasif yang nipis dan sembuh sendiri. Dalam kebanyakan piawaian, tahan karat ditakrifkan sebagai ≥10.5% kromium secara jisim. Lebih banyak kromium secara amnya meningkatkan rintangan pengoksidaan; penambahan seperti molibdenum dan nitrogen meningkatkan rintangan pitting klorida; nikel menstabilkan austenit dan meningkatkan keliatan dan kebolehbentukan.

Walau bagaimanapun, "tahan karat" bukanlah "kalis noda." Klorida (garam), celah-celah, air bertakung, suhu tinggi, atau kemasan yang buruk boleh memecahkan kepasifan dan menyebabkan pitting, kakisan celah, pewarnaan teh, retak kakisan tegasan, atau kakisan antara butiran. Memilih gred yang betul adalah tentang memadankan aloi dengan realiti pendedahan dan fabrikasi.

Cara nama gred berfungsi (AISI, UNS, EN 1.xxxx)

Label gred berbeza mengikut rantau, tetapi mereka memetakan kepada definisi bahan asas yang sama. Anda biasanya akan melihat:

• AISI/ASTM 3 digit (cth., 304, 316, 430): trengkas digunakan secara meluas untuk keluarga biasa.
• UNS (cth., S30400, S31603): kod jelas digunakan merentas standard; “03” selalunya menunjukkan karbon rendah (cth., 316L = S31603).
• EN (cth., 1.4301 untuk 304, 1.4404 untuk 316L): biasa di Eropah.

Mengapa "L", "H", dan gred yang stabil penting

Karbon rendah (“L”) gred (304L, 316L) mengurangkan risiko pemekaan (pembentukan kromium karbida pada sempadan butiran) selepas kimpalan atau pendedahan suhu tinggi, yang membantu mencegah kakisan antara butiran dalam banyak persekitaran perkhidmatan.

Karbon tinggi (“H”) gred (mis., 304H) menyokong kekuatan suhu tinggi (rayapan) yang lebih baik tetapi boleh meningkatkan risiko pemekaan jika tidak diurus.

Distabilkan gred (321 dengan Ti, 347 dengan Nb) direka bentuk untuk menahan pemekaan semasa perkhidmatan suhu tinggi atau kimpalan di mana kimia "L" sahaja mungkin tidak mencukupi.

Keluarga tahan karat yang sebenarnya anda akan pilih

Kebanyakan keputusan pemilihan tahan karat adalah benar-benar keputusan mikrostruktur. Setiap keluarga mempunyai pertukaran yang berbeza:

Austenit (siri 300: 304, 316)

• Kebolehbentukan dan keliatan yang sangat baik (walaupun pada suhu rendah).
• Secara amnya bukan magnet dalam keadaan anil (boleh menjadi sedikit magnet selepas kerja sejuk).
• Terdedah kepada hakisan pitting/celah klorida dan retakan kakisan tegasan klorida dalam keadaan panas dan masin.

Feritik (400 siri seperti 430)

• Magnetik, biasanya kos yang lebih rendah (sedikit/tiada nikel).
• Rintangan yang baik terhadap kakisan dan pengoksidaan atmosfera; rintangan klorida terhad berbanding 316 dan banyak gred dupleks.
• Selalunya kurang boleh dibentuk daripada 304; kebolehkimpalan boleh menjadi lebih ketat untuk bahagian tebal.

Martensitik (410, 420)

• Boleh dirawat haba untuk kekerasan yang lebih tinggi dan rintangan haus.
• magnetik; biasanya rintangan kakisan lebih rendah daripada 304/316.
• Digunakan untuk kutleri, aci, bahagian injap, dan komponen haus apabila kekerasan penting.

Dupleks (2205 dan seterusnya)

• Struktur ferit austenit campuran: kekuatan tinggi dan rintangan klorida yang lebih baik.
• Selalunya kira-kira 2× kekuatan hasil daripada 304/316 dalam keadaan biasa, membolehkan bahagian yang lebih nipis.
• Kimpalan memerlukan input haba dan kawalan pengisi yang lebih ketat untuk mengekalkan keseimbangan fasa dan prestasi kakisan.

Pengerasan kerpasan (17-4PH)

• Kekuatan tinggi melalui rawatan haba penuaan; biasa dalam komponen aeroangkasa/perindustrian.
• Rintangan kakisan selalunya antara 304 dan 316 bergantung pada keadaan dan persekitaran.

304 vs 316 bukanlah soalan sebenar: fokus pada klorida dan celah

Pendekatan pemilihan tahan karat praktikal bermula dengan pemacu kegagalan yang paling biasa: pendedahan klorida, celah/genangan, suhu dan keadaan permukaan. Gred "betul" boleh berubah jika anda mempunyai celah yang ketat, biofouling, pembasahan sekejap atau kemasan yang kasar.

Gunakan PREN untuk membandingkan rintangan pitting (cepat, tidak sempurna)

Metrik saringan biasa ialah Nombor Bersamaan Rintangan Pitting (PREN):

PREN ≈ %Cr 3.3×%Mo 16×%N

Nilai PREN biasa (nilai tepat bergantung pada julat piawai tertentu dan kimia haba):

PREN adalah alat perbandingan, bukan jaminan. Prestasi sebenar sangat bergantung pada suhu, ketersediaan oksigen, celah, mendapan, kualiti kimpalan dan kemasan permukaan. Namun, bagi kebanyakan pembeli, perkara utama ialah: 316 ialah peningkatan yang bermakna daripada 304 dalam klorida, dan 2205 ialah perubahan langkah sekali lagi .

Contoh semakan realiti pantas

Jika anda menyatakan pengikat, susur tangan atau kurungan berhampiran pantai atau sekitar kolam, 304 sering menghasilkan pewarnaan teh atau pitting di mana mendapan garam duduk dan kekal basah. Beralih kepada 316 biasanya meningkatkan hayat penampilan kerana molibdenum meningkatkan daya tahan terhadap serangan setempat. Jika bahagian tersebut mempunyai celah-celah yang ketat (sambungan pusingan, gasket, akar benang) atau nampak klorida hangat, dupleks 2205 boleh menjadi pilihan yang lebih mantap walaupun kos bahan yang lebih tinggi.

Gred biasa dijelaskan dengan peraturan praktikal "pilih apabila..."

Jika anda hanya ingat satu peraturan: klorida celah-celah kehangatan adalah di mana "tahan karat standard" gagal dahulu. Itulah sebabnya banyak peningkatan dunia sebenar pergi 304 → 316L → 2205 (atau lebih tinggi) apabila keterukan garam meningkat.

Perbezaan sifat mekanikal yang mengubah reka bentuk

Gred bukan sahaja berbeza dalam rintangan kakisan. Kekuatan dan kekakuan mempengaruhi ketebalan, berat dan herotan. Contoh kekuatan hasil suhu bilik biasa (tertib magnitud; bentuk produk dan perkara keadaan):

• 304/316 anil: sekitar 200–250 MPa hasil (banyak spesifikasi menyenaraikan minimum berhampiran 205–215 MPa).
• 2205 dupleks: biasanya ada 450 MPa menghasilkan minimum, membolehkan bahagian nipis untuk beban yang sama.
• 17-4PH (berumur): boleh melebihi 900–1100 MPa hasil bergantung kepada keadaan rawatan haba.

Implikasi praktikal: jika anda mereka bentuk kurungan, bingkai atau bahagian yang mengandungi tekanan, dupleks mungkin mengurangkan ketebalan, masa kimpalan dan pesongan. Itu boleh mengimbangi kos aloi setiap paun yang lebih tinggi—dengan syarat anda boleh mengarangnya dengan betul.

Kejutan kemagnetan dan kerja sejuk

Gred feritik dan martensit adalah magnet. Gred Austenit biasanya bukan magnet dalam bentuk anil, tetapi kerja sejuk (membengkok, menggelek, membentuk) boleh menyebabkan kemagnetan separa. Jika kemagnetan adalah keperluan yang ketat (cth., interaksi penderia), nyatakan tindak balas magnet yang boleh diterima daripada menganggap "304 bukan magnet."

Kimpalan dan fabrikasi: di mana gred yang baik gagal dalam amalan

Banyak masalah kakisan tahan karat dikesan kembali kepada fabrikasi dan bukannya gred asas. Gred yang sama boleh berfungsi dengan sangat berbeza bergantung pada prosedur kimpalan, penyingkiran warna haba, kemasan permukaan dan reka bentuk celah.

Gunakan kawalan fabrikasi ini sebagai senarai semak

• Pilih gred "L". untuk fabrikasi yang dikimpal melainkan anda mempunyai sebab untuk tidak melakukannya (membantu mengurangkan risiko pemekaan).
• Keluarkan warna haba (jeruk/pasif) dalam perkhidmatan kritikal kakisan; warna haba boleh menjadi titik lemah untuk pitting.
• Elakkan pencemaran besi daripada alatan keluli karbon; besi bebas boleh berkarat dan mengotorkan permukaan tahan karat.
• Reka bentuk celah-celah (kimpalan berterusan, sambungan tertutup, laluan longkang) di mana klorida atau bahan kimia pembersih boleh diletakkan.
• Untuk dupleks (2205), kawal input haba dan suhu interpass; kawalan yang lemah boleh mengurangkan rintangan kakisan dan keliatan.

Contoh mudah: mengapa selesai penting

Permukaan yang kasar dan tercalar mengekalkan mendapan garam dan menggalakkan serangan setempat. Jika penampilan dan prestasi pembersihan penting, nyatakan kemasan dan rejimen pembersihan—bukan gred sahaja. Dalam kebanyakan kes seni bina, menaik taraf kemasan (dan menghapuskan celah) boleh mengatasi lompatan gred yang dilakukan tanpa perubahan reka bentuk.

Pendedahan haba dan bahan kimia: pilih gred "pakar" yang betul

Jika pendedahan utama anda ialah suhu tinggi (pengoksidaan, penskalaan, risiko pemekaan) atau bahan kimia tertentu (asid, pembersih berklorin), pembingkaian 304/316 yang biasa mungkin salah.

Apabila haba adalah penggerak utama

• Untuk suhu tinggi yang berterusan dengan pengimpalan yang terlibat, pertimbangkan gred stabil seperti 321/347 (rintangan pemekaan dalam perkhidmatan).
• Untuk rintangan pengoksidaan suhu yang sangat tinggi, gred Cr/Ni tinggi seperti 310 sering digunakan.
• Elakkan menganggap 316 adalah "sentiasa lebih baik daripada 304" pada suhu; pemilihan bergantung pada pengoksidaan, kekuatan, dan pertimbangan pemekaan.

Apabila bahan kimia menjadi penggerak utama

Keserasian kimia terlalu luas untuk satu jadual, tetapi anda boleh menggunakan aliran kerja yang selamat: tentukan kepekatan, suhu, pengudaraan dan bahan cemar; kemudian rujuk data rintangan kimia dan nyatakan gred yang disokong ujian. Sebagai nota praktikal, pembersih dan peluntur yang mengandungi klorida adalah pembunuh tahan karat yang kerap dalam perkhidmatan makanan dan penyelenggaraan bangunan; dalam kes tersebut, kawalan proses dan pembilasan boleh penting seperti aloi.

Matriks pemilihan gred praktikal (persekitaran → senarai pendek)

Gunakan ini sebagai titik permulaan untuk membina spesifikasi anda. Sentiasa sahkan terhadap paras klorida tepat anda, suhu, bahan kimia pembersih dan tahap keterukan celah.

Prinsip keputusan: jika anda tidak dapat menghapuskan celah-celah atau mendapan dan klorida hadir, tingkatkan gred dan tingkatkan perincian —melakukan satu sahaja menyebabkan banyak projek gagal.

Pemeriksaan perolehan: elakkan penggantian "setara" yang menjadi bumerang

Penggantian berlaku kerana tahan karat sering dibeli dengan gred singkatan sahaja. Untuk mengawal risiko, masukkan semakan ini dalam spesifikasi atau nota PO anda:

1. Nyatakan sebutan penuh (cth., 316L / UNS S31603 / EN 1.4404) untuk mengurangkan kekaburan.
2. Tentukan bentuk dan keadaan produk (helaian, pinggan, bar, tiub; anil, kerja sejuk, berumur) kerana sifat berbeza dengan ketara.
3. Sebutkan keperluan kemasan permukaan jika penampilan kakisan penting (kaedah kekasaran dan kemasan mempengaruhi pengekalan deposit).
4. Untuk kimpalan, nyatakan gred L atau gred stabil, jangkaan pembersihan selepas kimpalan dan kriteria penerimaan untuk warna haba.
5. Jika perkhidmatan klorida adalah kritikal, pertimbangkan untuk memerlukan kawalan kimia berkaitan PREN minimum (atau senarai gred yang diluluskan) dan bukannya "304 atau setara."

Ralat mahal yang biasa adalah menerima "setara" aloi rendah untuk bahagian luar kosmetik. Penjimatan kos awal selalunya hilang apabila pewarnaan membawa kepada kerja pembersihan, kerja semula atau penggantian.

Kesimpulan cepat: cara paling mudah untuk memilih dengan yakin

Untuk menukar "gred keluli tahan karat yang dijelaskan" menjadi pilihan yang yakin, lakukan ini mengikut urutan:

• Tentukan pendedahan: klorida (garam), suhu, kitaran basah/kering, dan sama ada mendapan akan mengendap.
• Kenal pasti celah: benang, sambungan pusingan, gasket, zon bawah deposit, poket bertakung.
• Pilih peringkat kakisan: 304 (jinak) → 316L (klorida sederhana) → 2205 (klorida hangat/celah) → aloi yang lebih tinggi untuk air laut/air garam panas.
• Kawalan fabrikasi kunci: Gred L untuk kimpalan, keluarkan warna haba, elakkan pencemaran besi, nyatakan kemasan.
• Jika kekuatan mendorong ketebalan, pertimbangkan gred dupleks atau PH—tetapi nyatakan keadaan dan sahkan keperluan kakisan.

Garis bawah: pemilihan gred tahan karat bukan tentang memilih aloi "terbaik"—ia adalah tentang memilih aloi yang sepadan dengan keterukan klorida, risiko celah, suhu dan kualiti fabrikasi anda.