摘要:
904L不鏽鋼,統一數字代号N08904,是一種為抵抗硫酸腐蝕而開發的高钼、高鉻、高鎳的超級奧氏體不鏽鋼。憑借其卓越的耐腐蝕性能、優良的機械與物理特性,它在嚴苛的工業環境中占據了不可替代的地位。本文将從其各項性能、收錄标準、應用領域等方面進行介紹。
一、材料介紹
904L (UNS N08904) 是一種低碳、高合金的奧氏體不鏽鋼。其核心設計理念是通過提高合金含量來獲得較304、316标準不鏽鋼更好的耐腐蝕能力。其最顯著的特點是低碳含量(≤0.020%)和高的钼(4.0-5.0%)、鉻(19.0-23.0%)、鎳(23.0-28.0%)含量,并添加了銅(1.0-2.0%)。這種成分組合使其對硫酸、磷酸以及鹵化物應力腐蝕開裂具有出色的抵抗力。
二、化學成分
化學成分對鋼的金相組織、機械性能、物理性能和耐蝕性能的影響很大。
化學元素成分含量(%) | ||||||||||
成分 | C | Si | Mn | p | S | Cr | Ni | Cu | Mo | N |
最小值 | / | / | / | / | / | 19 | 23 | 1 | 4 | / |
最大值 | 0.02 | 1 | 2 | 0.045 | 0.035 | 23 | 28 | 2 | 5 | 0.1 |
C:低碳含量極大降低了碳化物在晶界析出的風險,避免了晶間腐蝕。
Cr:形成鈍化膜,提供基本的耐氧化性介質腐蝕能力。
Ni:奧氏體形成元素,穩定奧氏體相,提高耐還原性介質和應力腐蝕開裂性能。
Mo:顯著增強耐點蝕和縫隙腐蝕能力,特别是在含氯離子環境中。
Cu:提高不鏽鋼在還原性酸中的耐蝕性能,如在某些硫酸和磷酸的混合溶液。是用于這些環境中的高性能奧氏體不鏽鋼中專用添加合金元素。
Mn:奧氏體形成元素,改善熱加工性。
Si:提高抗氧化性。
N:可提高強度和耐點蝕性。
三、機械性能
與300系标準奧氏體不鏽鋼如304等相比,高性能奧氏體不鏽鋼904L具有更高的屈服強度和抗拉強度。這很大程度是由于 C 和 N 的固溶強化作用所緻。還跟Mo、Ni和Cr等置換型元素合金化程度高有直接關系。另外需注意的是,奧氏體不鏽鋼不能通過熱處理進行硬化,或提高強度。可通過冷加工工藝來大幅提高它的強度。
抗拉強度σb, Mpa | 屈服點σs, Mpa | 斷後伸長率或延伸率δ, % | 硬度, HRBW |
≥490 | ≥220 | ≥35 | ≤90 |
四、物理性能
奧氏體不鏽鋼的物理性能基本相同,與碳鋼相比,其楊氏彈性模量略低,熱膨脹系數較高,導熱性較差。
密度 | 熔點範圍 | 彈性模量 | 比熱容 | 電阻率 | 熱導率 | 膨脹系數 |
lb/in³ | °F | 10³ ksi | Btu/lb·°F (32~212°F) | μΩ·in 68°F | Btu·in/ft²·h·°F | 10⁻⁶ in/in·°F (68~212°F) |
g/cm³ | °C | GPa | J/kg·°C (0~100°C) | μΩ·cm 20°C | W/m·°C | 10⁻⁶μm/m·°C (20~100°C) |
0.287 | 2372~2534 | 28 | 0.11 | 33.5 | 85 | 8.5 |
7.95 | 1300~1390 | 190 | 450 | 95.2 | 12.3 | 15.3 |
磁導率 | <1.02 | |||||
注:僅供參考。 |
五、耐蝕性能
标準奧氏體不鏽鋼的耐蝕性能可以滿足很多環境的需求,但高性能奧氏體不鏽鋼的耐蝕性是所有不鏽鋼中最強的,其在均勻腐蝕、點蝕和縫隙腐蝕,以及應力腐蝕開裂,均有表現出色。以下圖片是904L在不同濃度沸點酸液和堿液中的耐蝕數據,這些數據可作為在還原性酸液和堿液環境中904L選用的參考依據。
沸點液 | 腐蝕速率 | |
mpy | mm/a | |
20%醋酸 | 0.6 | 0.02 |
45%甲酸 | 7.7 | 0.2 |
1%鹽酸 | 21.6 | 0.55 |
10%草酸 | 27.1 | 0.69 |
20%磷酸 | 0.5 | 0.01 |
10%硫酸氫鈉 | 8.9 | 0.23 |
50%氫氧化鈉 | 0.96 | 0.24 |
10%氨基磺酸 | 9.1 | 0.23 |
10%硫酸 | 101 | 2.57 |
注:mpy-密耳/年,1密耳=0.001英寸;mma-毫米/年 注2:僅供參考 |
局部腐蝕:904L高钼鉻含量使其擁有高的耐點蝕當量值,計算公式為 PREN = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N,其PREN值33~35,因此對氯化物引起的點蝕和縫隙腐蝕有很強的抵抗力。
晶間腐蝕:極低的碳含量使其即使在焊接或敏化溫度區間(450~850℃)短時暴露後,也能有效抵抗碳化鉻析出導緻的晶間腐蝕。
應力腐蝕開裂:高鎳含量使其比标準奧氏體不鏽鋼(如304L、316L)具有高得多的抗氯化物應力腐蝕開裂能力。
六、熱處理
904L必須進行固溶熱處理以達到最佳的耐腐蝕性能。
固溶處理:加熱至1100~1170℃,然後快速水淬。目的是使所有合金元素充分固溶于奧氏體基體中,獲得均勻的單相組織,并溶解可能在加工過程中形成的任何碳化物或金屬間相。
注意事項: 應避免在540~930℃區間長時間停留,以防止有害相(如σ相)的析出,導緻韌性和耐腐蝕性下降。
七、應用
904L是4%钼合金中最常見的一種,是為升級316L 和 alloy 20開發,同時價格低于Alloy C276。
應用行業:化工;石油和天然氣;制藥;發電;海洋工程;食品加工等。
緊固件:可用于制造螺栓、螺釘、螺母、螺柱、通氣產品、墊圈、銷和鍵、管配件。
八、近似牌号對照與接近匹配牌号
近似牌号對照:是各個國家或組織标準中的近似材料的不同名稱和鋼号對照表,通常情況下,這些牌号可進行替代,但應根據實際使用場合進行甄别。
國家或組織 | 牌号和數字代号 |
GB | 015Cr21Ni26Mo5Cu2 / S31782 |
JIS | SUS 890L |
ASTM/AISI | 90L / UNS N08904 |
ISO | X1NiCrMoCu25-20-5 |
NF EN/NF | Z2NCDU25-20 |
EN | X1NiCrMoCu25-20-5 / 1.4539 |
SS | 2562 |
BS EN / BS | 904S13 |
接近匹配牌号:是對近似牌号對照的補充,有條件的擴大了材料替代範圍,使用這些數據資料時應根據實際情況進行甄别或咨詢材料工程師。
标準代号 | 牌号和數字代号 |
ASME SA-240/SA-240M-2023 | N08904, 904L |
ASTM A240/A240M-2020 | 904L, N08904 |
EN 10028-7-2016 | X1NiCrMoCu25-20-5, 1.4539 |
EN 10088-2-2024 | X1NiCrMoCu25-20-5, 1.4539 |
ISO 9328-7-2018 | X1NiCrMoCu25-20-5 |
JIS G 4304-2021 | SUS 890L |
JIS G 4305-2021 | SUS 890L |
九、904L 收錄的标準
标準代号 | 标準名稱 |
ASTM A959 | 鍛造不鏽鋼統一标準等級成份的指南 |
ASTM A276 | 不鏽鋼棒材和型材 |
ASTM A240/A240M | 用于制造壓力容器和一般用途的鉻和鉻鎳不鏽鋼鋼闆,薄闆,鋼帶技術規範 |
ASTM A479/A479M | 鍋爐和其他壓力容器用不鏽鋼棒和型材的标準規範 |
ASTM A403/A403M | 可鍛奧氏體不鏽鋼管件 |
ASME SA-240/SA-240M | 承壓用鉻及鉻-鎳不鏽鋼闆、薄闆和帶材 |
SAE J405 | SAE鍛造不鏽鋼的化學成分 |
Q/RP 007 | 不鏽鋼盤條 |
以及與904L近似牌号标準 |
十、材料供應商列表
公司名稱 | 聯系方式 |
| 公司名稱 | 聯系方式 |
18913797789/0512-53727566 |
| 13818300616/18601636665 | ||
15821295628/021-67898583 |
| 13736737222 | ||
15358948669/0510-85308871 |
| 15386611087/17780160614 | ||
15312290778 |
| 15365244995 | ||
18016339698/021-57620528 |
| 17365312205 | ||
13818382568 |
| 18616886059/021-33552688 | ||
18968330699/18606622250 |
| 17740809676 | ||
18961861656/15371099389 |
| 13661845828/13321919596 | ||
13771026304/13585018278 |
| 15001799713/13916365331 | ||
15150499129 |
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