不锈钢“304”及其衍生牌号的标准化学成分
不锈钢牌号“304”（S30400）是美国不锈钢标准（如ASTM标准）中的牌号名称，它是18-8型Cr-Ni奥式体不锈钢的典型牌号，由于其具有优良的综合性能，用途十分广泛，其产销量占到奥式体不锈钢的80%左右。对304及其衍生牌号，美国材料和试验协会不锈钢牌号标准ASTM A959-04和日本JIS、我国GB、国际ISO、欧洲EN等不锈钢标准中都有明确的规定。但是，近期我国国内市场上出现了没有列入国内外标准的304衍生牌号（如304J5，含镍量只有4.3%），或者与日本JIS中的304J1、304J2名称相同但成分有出入的产品。对此，我们专门约请冶金材料标准专家伍千思写了这篇“不锈钢‘304’及其衍生牌号的标准化学成分”文章，详细介绍了国内外关于304及其衍生牌号的标准化学成分。我们希望，如果生产日本JIS板材标准中的304J1、304J2，成分、性能必须符合其标准要求；生产者和经销商必须向用户指明这些产品的特定用途（如适用于作一般耐蚀条件下用的通过冷加工成型的部件或制品。）我们不主张生产和销售没有列入国内外标准的304衍生牌号产品，以避免给消费者带来误解和损失。
不锈钢牌号“304”（S30400）是美国不锈钢标准（如ASTM标准）中的牌号名称。在我国新制定的不锈钢牌号标准GB/T20878—2007中，与之对应的牌号是06Cr19Ni10（旧牌号为0Cr18Ni9）。这个牌号是有名的18-8型Cr-Ni奥氏体不锈钢的典型牌号。由于它具有优良的综合性能，用途十分广泛，因而其产量和消费量约占到了奥氏体不锈钢总量的80%左右。
304（06Cr19Ni10）钢的主要特性是：
具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，如在浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力。
具有优良的冷热加工和成型性能。可以加工生产板、管、丝、带、型各种产品，适用于制造冷镦、深冲、深拉伸成型的零件。
低温性能较好。在-180℃条件下，强度、伸长率、断面收缩率都很好。由于没有脆性转变温度，常在低温下使用。
具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接，焊前焊后均不需热处理。
304钢也有性能上的不足之处：大截面尺寸钢件焊接后对晶间腐蚀敏感；在含Cl-水中（包括湿态大气）对应力腐蚀非常敏感；力学强度偏低，切削性能较差等。
由于304钢有性能上的不足，人们在生产和使用中想办法扬长避短，尽量发挥发展它的优良性能，克服它的不足之处。于是，通过研究开发，根据不同使用环境或条件的特定要求，对其化学成分进行调整，发展出了满足某些特性使用要求的304衍生牌号。
表1列出了美国材料和试验协会不锈钢牌号标准ASTM A959-04中的牌号304及其衍生牌号与日本JIS、我国GB、国际ISO、欧洲EN等不锈钢标准中相应牌号的对照。表2～表6分别列出了相应标准中各牌号的化学成分。
表1 美国不锈钢标准牌号304及其衍生牌号与日本、中国、国际、欧洲标准中相应牌号对照
|
ASTM A959-04 |
JIS |
GB/T20878-2007 |
ISO/TS15510 |
EN10088-1：2005 |
|||
|
UNS代号 |
牌号 |
新牌号 |
旧牌号 |
牌号 |
数字代号 |
||
|
S30400 |
304 |
SUS304 |
06Cr19Ni10 |
0Cr18Ni9 |
X5CrNi18-9 |
X5CrNi18-10 |
1.4301 |
|
S30403 |
304L |
SUS304L |
022Cr19Ni10 |
00Cr19Ni10 |
X2CrNi18-9 |
X2CrNi18-9 |
1.4307 |
|
S30409 |
304H |
…… |
07Cr19Ni10 |
…… |
X7CrNi18-9 |
…… |
…… |
|
S30415 |
…… |
…… |
05Cr19Ni10Si2CeN |
…… |
…… |
…… |
…… |
|
S30430 |
…… |
SUSXM7 |
06Cr18Ni19Cu3 |
0Cr18Ni9Cu3 |
X3CrNiCu18-9-4 |
X3CrNiCu18-9-4 |
1.4567 |
|
S30432 |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
|
S30451 |
304N |
SUS304N1 |
06Cr19Ni10N |
0Cr19Ni9N |
X5CrNiN18-8 |
X5CrNiN19-9 |
1.4315 |
|
S30452 |
XM-21 |
SUS304N2 |
06Cr19Ni9NbN |
0Cr19Ni10NbN |
…… |
…… |
…… |
|
S30453 |
304LN |
SUS304LN |
022Cr19Ni10N |
00Cr18Ni10N |
X2CrNiN18-9 |
X2CrNiN18-10 |
1.4311 |
|
S30454 |
304LHN |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
|
…… |
…… |
SUS304J1 |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
|
…… |
…… |
SUS304J2 |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
|
…… |
…… |
SUS304J3 |
06Cr18Ni9Cu2 |
0Cr18Ni9Cu2 |
…… |
…… |
…… |
|
…… |
…… |
SUS304Cu |
…… |
…… |
…… |
…… |
…… |
表2 ASTM A959-04中不锈钢304及其衍生牌号与化学成分
|
牌 号 |
化 学 成 分1）2） ，% |
||||||||
|
UNS代号 |
名称 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
N |
Cu |
其它 |
|
S30400 |
304 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
— |
— |
— |
|
S30403 |
304L |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～12.0 |
— |
— |
— |
|
S30409 |
304H |
0.04～0.10 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
— |
— |
— |
|
S30415 |
… |
0.04～0.06 |
1.00～2.00 |
0.80 |
18.0～19.0 |
9.0～10.0 |
0.12～0.18 |
— |
Ce0.03～0.08 |
|
S30430 |
… |
0.03 |
1.00 |
2.00 |
17.0～19.0 |
8.0～10.0 |
— |
3.0～4.0 |
— |
|
S30432 |
… |
0.07～0.13 |
0.30 |
0.50 |
17.0～19.0 |
7.5～10.5 |
0.05～0.12 |
2.5～3.5 |
Cb 0.20～0.60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A10.003～0.030 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B0.001～0.010 |
|
S30451 |
304N |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
0.10～0.16 |
— |
— |
|
S30452 |
XM-21 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～10.0 |
0.16～0.30 |
— |
— |
|
S30453 |
304LN |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
0.10～0.16 |
— |
— |
|
S30454 |
304LHN |
0.03 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
0.16～0.30 |
— |
— |
注：1）化学成分数值除范围标明外，其余均为*大值。
2）各牌号 P≤0.045%，S≤0.030%。
表3 JIS G4303、4304、4305—2005中不锈钢304及其衍生牌号与化学成分
|
牌号 |
化 学 成 分1) 2） ％ |
|||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
N |
Cu |
其它 |
|
|
SUS304 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～10.50 |
— |
— |
— |
|
SUS304L |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
9.00～13.00 |
— |
— |
— |
|
SUS304N1 |
0.08 |
1.00 |
2.50 |
18.00～20.00 |
7.00～10.50 |
0.10～0.25 |
— |
— |
|
SUS304N2 |
0.08 |
1.00 |
2.50 |
18.00～20.00 |
7.50～10.50 |
0.15～0.30 |
— |
Nb≤0.15 |
|
SUS304LN |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
17.00～19.00 |
8.50～11.50 |
0.12～0.22 |
— |
— |
|
SUS304J1 |
0.08 |
1.70 |
3.00 |
15.00～18.00 |
6.00～9.00 |
— |
1.00～3.00 |
— |
|
SUS304J2 |
0.08 |
1.70 |
3.00～5.00 |
15.00～18.00 |
6.00～9.00 |
— |
1.00～3.00 |
— |
|
SUS304J3 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
17.00～19.00 |
8.00～10.50 |
— |
1.00～3.00 |
— |
|
SUS304Cu |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～10.50 |
— |
0.70～1.30 |
— |
|
SUSXM7 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
17.00～19.00 |
8.50～10.50 |
— |
3.00～4.00 |
— |
注：1）化学成分数值除范围标明外，其余均为*大值。
2）各牌号 P≤0.045%,S≤0.030%。
表4 GB/T20878-2007中对应不锈钢304及其衍生牌号与化学成分
|
新牌号 |
旧牌号 |
化 学 成 分1) 2） , % |
对应 |
|||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
N |
Cu |
其它 |
|||
|
06Cr19Ni10 |
0Cr18Ni9 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～11.00 |
— |
— |
— |
304 |
|
022Cr19Ni10 |
00Cr19Ni10 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～12.00 |
— |
— |
— |
304L |
|
07Cr19Ni10 |
… |
0.04～ |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～11.00 |
— |
— |
— |
304H |
|
05Cr19Ni10Si2 Ce N |
… |
0.04～ |
1.00～ |
0.80 |
18.00～19.00 |
9.00～10.00 |
0.12～ |
— |
Ce0.03～ |
S30415 |
|
06Cr19Ni10N |
0Cr19Ni9N |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～11.00 |
0.10～ |
— |
— |
304N |
|
06Cr19Ni9NbN |
0Cr19Ni10NbN |
0.08 |
1.00 |
2.50 |
18.00～20.00 |
7.50～10.50 |
0.15～ |
— |
Nb 0.15 |
XM-21 |
|
022Cr19Ni10N |
00Cr18Ni10N |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.00～20.00 |
8.00～11.00 |
0.10～ |
— |
— |
304LN |
|
06Cr18Ni9Cu2 |
0Cr18Ni9Cu2 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
17.00～19.00 |
8.00～10.50 |
— |
1.00～ |
— |
… |
|
06Cr18Ni9Cu3 |
0Cr18Ni9Cu3 |
0.08 |
1.00 |
2.00 |
17.00～19.00 |
8.50～10.50 |
— |
3.00～ |
— |
…… |
注：1）化学成分数值除范围标明外，其余均为*大值。
2）各牌号P≤0.045%，S≤0.030%。
表5 ISO/TS15510：2003中不锈钢“304”及其衍生牌号与化学成分
|
牌号 |
化学成分1）2），% |
对应 |
|||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Cu |
N |
其它 |
||
|
X5CrNi18-9 |
0.07 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.0～10.5 |
— |
0.11 |
— |
304 |
|
X2CrNi18-9 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.0～10.0 |
— |
0.11 |
— |
304L |
|
X2CrNi19-11 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
10.0～12.0 |
— |
0.11 |
— |
304L |
|
X7CrNi18-9 |
0.04～0.08 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～10.5 |
— |
0.11 |
— |
304H |
|
X3CrNi18-9-4 |
0.04 |
1.00 |
2.00 |
17.0～19.0 |
8.0～10.5 |
3.0～4.0 |
0.11 |
— |
S30430 |
|
X5CrNi18-8 |
0.07 |
1.00 |
2.50 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
— |
0.10～0.16 |
— |
S30451 |
|
X2CrNi18-9 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.0～10.0 |
— |
0.12～0.22 |
— |
S30453 |
注（1）化学成分数值除范围标明外，其余均为*大值。
（2）各牌号P≤0.045%，S≤0.030%。为改善某种性能，硫含量可控制特定范围，如切削用钢控制为0.015%～0.030%，可焊性钢控制为0.008%～0.020%，抛光用钢控制为≤0.015%。
表6 EN10088-1：2005中不锈钢“304”其衍生牌号与化学成分
|
牌 号 |
化学成分1)2),% |
对应ASTM |
||||||||
|
名 称 |
数字代号 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Cu |
N |
其它 |
|
|
X5CrNi18-10 |
1.4301 |
0.07 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.0～10.5 |
— |
0.11 |
— |
304 |
|
X2CrNi18-9 |
1.4307 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.0～10.5 |
— |
0.11 |
— |
304L |
|
X2CrNi19-11 |
1.4306 |
0.030 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
10.0～12.0 |
— |
0.11 |
— |
304L |
|
X3CrNiCu18-9-4 |
1.4567 |
0.04 |
1.00 |
2.00 |
17.0～19.0 |
8.5～10.5 |
3.0～4.0 |
0.11 |
— |
S30430 |
|
X5CrNiN19-9 |
1.4315 |
0.06 |
1.00 |
2.00 |
18.0～20.0 |
8.0～11.0 |
— |
0.12～0.22 |
— |
S30451 |
|
X2CrNiN18-10 |
1.4311 |
0.03 |
1.00 |
2.00 |
17.5～19.5 |
8.5～11.5 |
— |
0.12～0.22 |
— |
S30453 |
注：1）化学成分数值除范围标明外，其余均为*大值。
2）各牌号P≤0.045%,S≤0.015%。对于棒材、条钢、钢丝、型钢、光亮产品及相当的半成品，*大硫含量可为0.030%。为改善特定性能，硫含量可控制在特定范围，如切削用钢可控制为0.015%～0.030%，可焊性钢可控制为0.008%～0.030%，抛光用钢控制为≤0.015%。
从表1看出，ASTMA959-04中，304及其衍生牌号共有10个。日本JIS标准中亦为10个，但能与ASTM牌号对应的则是6个，其它4个牌号（SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304Cu）应该是JIS自己开发的304衍生牌号。
综观304及衍生牌号的化学成分，可以认为，所谓衍生牌号就是对304的化学成分进行了某些调整，而产生了变异的304牌号。例如：
碳含量：降低或提高碳含量。304L为超低碳的304钢。降低碳含量可以改善耐蚀性能，特别是304钢对焊后的晶间腐蚀敏感性，在满足力学强度要求的条件下，可用于制造大截面尺寸的焊接件。304H，将碳含量提高到0.10%，增加304钢的强度，并使奥氏体更加稳定，比304钢更适于在低温环境和无磁部件方面使用。
氮含量：加入氮元素。304N（SUS304N1）、XM-21（SUS304N2）、304LN等都是。由于氮的固溶强化作用，提高了304和304L钢的强度，且不显著降低钢的塑性和韧性，同时钢的耐晶间腐蚀性、耐点蚀和缝隙腐蚀性都有进一步改善。
铜含量：加入一定含量的铜。铜使奥氏体更加稳定。一方面可以提高钢的不锈性和耐蚀性，特别是对还原性介质（如硫酸）的耐蚀性更好；另方面则降低钢的强度和冷加工硬化倾向，改善钢的塑性。如S30430（06Cr18Ni19Cu3、SUSXM7）、SUS304J3（06Cr18Ni19Cu2）等，这些钢与304比，在较小变形力的作用下，可获得更大的冷变形，更适于冷镦、冷挤压作紧固件用或深冲、拉伸等用途。
这里要特别提出的是，日本JIS标准中，304钢的衍生牌号有5个含铜，其中有3个牌号即SUS304Cu、SUS304J1、SUS304J2仅用于生产板带产品，而SUS304J1和SUS304J2两个牌号的化学成分，则在304的基础上作了较大调整（见表3），铬、镍含量都有所降低，Cr为15.00%～18.00%，Ni为6.00%～9.00%，还将Mn提高到3.00%或5.00%，Cu含量为1.00%～3.00%。这两个牌号有用锰或铜代镍的意思。这两种钢的板带可能是适用于作一般耐蚀条件下用的通过冷加工（如深冲、深拉伸变形）成型的部件或制品。
