不锈钢316L的耐腐蚀性能
不锈钢316L的耐腐蚀性能316L<UNS S31603>是以钼为基础的奥氏体不锈钢, 这个不锈钢与常规的铬-镍奥氏体如304 合金相比,具有更好的抗一般腐蚀与点腐蚀、 裂隙腐蚀性.这些合金具有更高的延展性、抗应力腐蚀性能、耐压强度与耐高温性能.
一般属性
316<UNS S31600>, 316L<S31603>, 317L<S31703> 是以钼为基础的奥氏体不锈钢, 与常规的铬-镍奥氏体如304 合金相比,具有更好的抗一般腐蚀与点腐蚀、 裂隙腐蚀性.这些合金具有更高的延展性、抗应力腐蚀性能、耐压强度与耐高温性能.在要求更佳抗一般腐蚀和点腐蚀性能的应用中,317L比316或316L更受欢迎,因为317L含钼量达3-4％,316和316L的含钼量只有2-3％.316 合金和316L 和317L铜-镍-钼合金还具有奥氏体不锈钢的典型特征,即良好的加工性与成形性.
耐腐蚀
一般腐蚀
和18-8不锈钢相比,316,316L和317L在大气环境下和其他温和环境下具有更佳的耐腐蚀性.一般来说,不腐蚀18-8不锈钢的媒介,都不会腐蚀含钼的等级.唯一例外的是高氧化性酸,如硝酸,含钼的不锈钢对这种酸的耐腐蚀性较弱.在硫酸溶液中,316和317L比其他铬-镍类型的等级具有更良好的耐腐蚀性.在温度高达120°F〔38°C〕的条件下,这两个等级对高浓度溶液都有良好的耐腐蚀性.当然,使用期间的测试是必不可少的,因为作业条件和酸性污染物可能严重影响腐蚀速率.浓缩含硫气体时,这两种等级比其他类型的不锈钢具有更好的耐腐蚀性.然而,在这样的应用中,酸浓度对腐蚀速率的影响相当大,这一因素要慎重考虑.含钼不锈钢316和317L,对其他各种环境都有一定的耐腐蚀性.以下的腐蚀数据表明,这些合金在沸腾的20%磷酸溶液中,表现出优越的耐腐蚀性.它们也被广泛应用于处理热有机酸和脂肪酸.食物,医药产品的制造和处理,通常用到含钼的不锈钢,因为要尽量减少金属污染.一般来说,在相同的环境条件下,316,316L可以看成和317L的性能相当.但是在可以引起焊接,热影响区晶间腐蚀的环境下,例外.在这样的媒介,316L和317L更常被选用,因为含碳量低,可以提高耐晶间腐蚀性.
点腐蚀/隙腐蚀
铬,钼,氮含量增加,可以提高奥氏体不锈钢在氯化物或其他卤素离子环境下的耐点腐蚀/隙腐蚀
性.点腐蚀通过PREN〔点蚀当量〕来计算,PRE = Cr+3.3Mo+16N.316,316L的PREN=24.2, 304的PREN=19.0, 这就反映了316〔或316L〕耐点腐蚀性比304好.317L,钼含量达31%,PREN=29.7,说明比316耐点腐蚀性更好.304不锈钢在含100ppm 氯化物的水环境下,具有耐点腐蚀和耐隙腐蚀性.含钼的316和317L,分别在含2000ppm和5000ppm氯化物的水环境下,具有耐点腐蚀和耐隙腐蚀性.尽管这两种合金在海水环境下〔氯化物含量19000ppm〕使用取得一定成效,但是不建议这样使用.2507合金,钼含量4%,铬含量25%,镍含量7%是专门用于咸水环境的.316,317L只适用某些海洋环境的应用,如船只导轨,海洋附近建筑物外墙等.316,317L合金在100小时5%盐雾测试中,都没有出现腐蚀〔ASTM B117〕
粒间腐蚀
316,317L合金暴露在800°F至 1500°F <427°C至 816°C>温度下,可能引起碳化铬在晶界沉淀.这类不锈钢暴露在苛刻环境下,容易形成粒间腐蚀.但是短暂暴露的时候,如焊接时, 317L由于较高的铬,钼含量,比316更能抵御粒间腐蚀.当焊接厚度超过11.1mm时,即使是317L合金,也需要做退火处理才行.如果焊接后不能做退火处理或需要做低温应力消除处理时,采用316L和317L可以有效避免粒间腐蚀.在焊态和暴露在800 to 1500°F <427 to 826°C>温度范围内,这两
种合金有耐腐蚀性.需要做应力消除处理的容器,在此温度范围内做短时间处理,不会影响金属正常的耐腐蚀性能.L等级的大型钢材经过退火后,无需做高温加速冷却处理.316L,317L和对应的高碳含量合金相比,具有同等的耐腐蚀性和机械性能,在容易产生粒间腐蚀的应用中,这两种合金更是具有额外的优势.在焊接和应力消除遇到的短暂热力,尽管不足以引起粒间腐蚀,但是值得注意的是,连续或者长期暴露在800到 1500°F <427 到826°C>的温度范围内,对这两种合金来说都是有害的.在1100到1500°F <593 到 816°C>温度范围下做应力消除处理,可能对这类合金引起轻微脆裂.
应力腐蚀龟裂
在卤化环境下,奥氏体不锈钢容易受应力腐蚀龟裂的影响.尽管316,317L由于含有钼,比18Cr-8Ni合金一定程度上具有较好的耐应力腐蚀龟裂性,但是它们仍然是比较容易受影响的.产生应力腐蚀龟裂的条件包括：〔1〕卤化物的存在〔一般来说是氯化物〕；〔2〕残余张应力；〔3〕温度超过120°F <49°C>.焊接过程中,冷变形或热循环可以产生应力.退火,应力消除热处理可以有效减少应力,因此,减低了材料对卤化物应力腐蚀龟裂的敏感性.低碳的L等级,在耐应力腐蚀龟裂方面没有特殊优势,但是在应力消除状态下作业时,L等级是仍然是首选,因为这样的环境下可能引起粒间腐蚀.
抗氧化性
316,317L具有良好的抗氧化性,在大气环境下,温度即使到达1600 至1650°F <871 至 899°C>,锈皮产生率也比较低.一般来说,316的性能稍次于304不锈钢,因为304的铬含量稍高〔18%,316铬含量16%〕.氧化率通常受大气和作业环境所影响,因此无法提供确切的氧化率供参考.
物理性能
结构
适当退火后,316,317合金主要是奥氏体.少量铁素体或许会出现.当从800 至 1500°F <427 至 816°C>,慢慢冷却,会产生碳化物沉淀,这时结构由奥氏体和碳化物构成.
熔化范围: 2450 to 2630°F <1390 to 1440°C>
密度: 0.29 lb/in3 <8.027 g/cm3>
抗拉弹性模数: 29 x 106 psi <200 Gpa>
剪切模量: 11.9 x 106 psi <82 Gpa>
磁导率
奥氏体不锈钢在退火状态和完全奥氏体状态下是无磁性的.316,317L在退火状态下,在200H情况下,磁导率一般低于1.02.冷变形材料的磁导率因金属成分的不同和冷变形程度的不同而有所不同,但是通常来说,都比退火材料的磁导率高.
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：腐蚀情况,应力形式,表面平滑度等.因此,无法给出疲劳极限的确切数值.
热处理
退火316和304不锈钢哪个好
退火状态下的奥氏体不锈钢可以直接使用.在加工中或加工后,可能需要做热处理,用于去除冷
成型产生的副作用和溶解沉淀的碳化铬.316,317L固溶退火在1900 至 2150°F <1040 至 1175°C>温度范围内完成,然后根据材料的厚度,决定进行空气冷却还是水淬.材料要迅速从1500 至 800°F <816 至 427°C>冷却下来,避免碳化铬再沉淀以与提供最佳的耐腐蚀性.材料从退火温度冷却到暗热的时间应少于3分钟.316,317L不能通过热处理硬化.
加工奥氏体不锈钢,包括316,317L,通常被加工成各种各样的部件.加工方法有穿孔,成形等,所用设备和加工碳钢的设备基本上一样.奥氏体不锈钢的良好延展性,通过弯曲,拉伸,深拉等方法,很容易达到成形.然而,奥氏体不锈钢本身强度和硬化性能较大,因此加工奥氏体不锈钢的功率要求比碳钢大得多.
焊接
奥氏体不锈钢被认为是最容易焊接的不锈钢,可以用所有的融合物焊接,也可以进行电阻焊接.焊接点要考虑两个重要因素1〕避免硬化裂纹；2〕保持焊口和热影响区的耐腐蚀性.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,316,316L,317L合金中添加了少量的铁素体,降低材料的裂纹敏感性.在腐蚀环境下使用的焊接件,建议使用低碳的316L和317L焊基金属和焊料.焊接金属含碳量越高,越容易产生碳化物沉淀〔敏化作用〕,这可能导致粒间腐蚀.
低碳的L等级,可以有效降低和避免敏化作用.高钼含量的焊堆在苛刻的环境下,由于钼的微偏析,可能导致耐腐蚀性下降.要克服这种副作用,应该提高焊料的钼含量.317L在某些苛刻的应用中,焊堆的钼含量要达到4%或者更高.904L合金〔AWS ER 385, 4.5% Mo〕或625合金〔AWS ERNiCrMo-3, 9% Mo〕常被用做这种焊料.在焊接区域应该避免铜和锌的污染,因此这两种成分会形成低熔点的化合物,导致焊接裂纹.
信息来源：
不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性〔耐蚀性〕.不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜〔钝化膜〕的形成.这种不锈性和耐蚀性是相对的.试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀.不锈钢的分类方法很多.按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不{TodayHot}锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不
锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等.由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以与在很宽温度范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以与建筑装饰等行业中获取得广泛的应用.奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢.钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织.奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢.奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化.如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性.此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以与甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀.此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能.高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性.由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用. 316和316L不锈钢 316和317不锈钢〔317不锈钢的性能见后〕是含钼不锈钢种.317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15％和高于85％时,316不锈钢具有广泛的用途.316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境. 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中.耐腐蚀性耐腐
蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能.而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀.耐热性在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能.在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性.316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围.热处理在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却.316不锈钢不能过热处理进行硬化.焊接 316不锈钢具有良好的焊接性能.可采用所有标准的焊接方法进行焊接.焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接.为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理.如果使用316L不锈钢,不需要进行焊后退火{HotTag}处理.典型用途纸浆和造纸用设备热交换器、染设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料.铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢.含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构.这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水与氧化性酸腐蚀的零部件.这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用.炉外精炼技术〔AOD或VOD〕的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广
泛应用.奥氏体--铁素体双相不锈钢是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢.在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%.有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素.该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以与导热系数高,具有超塑性等特点.与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高.双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢.马氏体不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢.典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等.粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械.根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类.根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体〔或半马氏体〕沉淀硬化不锈钢以与马氏体时效不锈钢等.