不鏽鋼“304”及其衍生牌號的標準化學成分
不鏽鋼牌號“304”（S30400）是美國不鏽鋼標準（如ASTM標準）中的牌號名稱，它是18-8型Cr-Ni奧式體不鏽鋼的典型牌號，由於其具有優良的綜合性能，用途十分廣泛，其產銷量占到奧式體不鏽鋼的80%左右。對304及其衍生牌號，美國材料和試驗協會不鏽鋼牌號標準ASTM A959-04和日本JIS、我國GB、國際ISO、歐洲EN等不鏽鋼標準中都有明確的規定。但是，近期我國國內市場上出現了冇有列入國內外標準的304衍生牌號（如304J5，含鎳量隻有4.3%），或者與日本JIS中的304J1、304J2名稱相同但成分有出入的產品。對此，我們專門約請冶金材料標準專家伍千思寫了這篇“不鏽鋼‘304’及其衍生牌號的標準化學成分”文章，詳細介紹了國內外關於304及其衍生牌號的標準化學成分。我們希望，如果生產日本JIS板材標準中的304J1、304J2，成分、性能必須符合其標準要求；生產者和經銷商必須向用戶指明這些產品的特定用途（如適用於作一般耐蝕條件下用的通過冷加工成型的部件或製品。）我們不主張生產和銷售冇有列入國內外標準的304衍生牌號產品，以避免給消費者帶來誤解和損失。
不鏽鋼牌號“304”（S30400）是美國不鏽鋼標準（如ASTM標準）中的牌號名稱。在我國新製定的不鏽鋼牌號標準GB/T20878—2007中，與之對應的牌號是06Cr19Ni10（舊牌號為0Cr18Ni9）。這個牌號是有名的18-8型Cr-Ni奧氏體不鏽鋼的典型牌號。由於它具有優良的綜合性能，用途十分廣泛，因而其產量和消費量約占到了奧氏體不鏽鋼總量的80%左右。
304（06Cr19Ni10）鋼的主要特性是：
具有優良的不鏽耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對氧化性酸，如在濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中，具有很強的抗腐蝕性。對堿溶液及大部分有機酸和無機酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
具有優良的冷熱加工和成型性能。可以加工生產板、管、絲、帶、型各種產品，適用於製造冷鐓、深衝、深拉伸成型的零件。
低溫性能較好。在-180℃條件下，強度、伸長率、斷麵收縮率都很好。由於冇有脆性轉變溫度，常在低溫下使用。
具有良好的焊接性能。可采用通常的焊接方法焊接，焊前焊後均不需熱處理。
304鋼也有性能上的不足之處：大截麵尺寸鋼件焊接後對晶間腐蝕敏感；在含Cl-水中（包括濕態大氣）對應力腐蝕非常敏感；力學強度偏低，切削性能較差等。
由於304鋼有性能上的不足，人們在生產和使用中想辦法揚長避短，儘量發揮發展它的優良性能，克服它的不足之處。於是，通過研究開發，根據不同使用環境或條件的特定要求，對其化學成分進行調整，發展出了滿足某些特性使用要求的304衍生牌號。
表1列出了美國材料和試驗協會不鏽鋼牌號標準ASTM A959-04中的牌號304及其衍生牌號與日本JIS、我國GB、國際ISO、歐洲EN等不鏽鋼標準中相應牌號的對照。表2～表6分彆列出了相應標準中各牌號的化學成分。
表1 美國不鏽鋼標準牌號304及其衍生牌號與日本、中國、國際、歐洲標準中相應牌號對照
|
ASTM A959-04 |
JIS |
GB/T20878-2007 |
ISO/TS15510 |
EN10088-1：2005 |
|||
|
UNS代號 |
牌號 |
新牌號 |
舊牌號 |
牌號 |
數字代號 |
||
|
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中不鏽鋼304及其衍生牌號與化學成分
|
牌 號 |
化 學 成 分1）2） ，% |
||||||||
|
UNS代號 |
名稱 |
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）化學成分數值除範圍標明外，其餘均為*大值。
2）各牌號 P≤0.045%，S≤0.030%。
表3 JIS G4303、4304、4305—2005中不鏽鋼304及其衍生牌號與化學成分
|
牌號 |
化 學 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）化學成分數值除範圍標明外，其餘均為*大值。
2）各牌號 P≤0.045%,S≤0.030%。
表4 GB/T20878-2007中對應不鏽鋼304及其衍生牌號與化學成分
|
新牌號 |
舊牌號 |
化 學 成 分1) 2） , % |
對應 |
|||||||
|
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）化學成分數值除範圍標明外，其餘均為*大值。
2）各牌號P≤0.045%，S≤0.030%。
表5 ISO/TS15510：2003中不鏽鋼“304”及其衍生牌號與化學成分
|
牌號 |
化學成分1）2），% |
對應 |
|||||||
|
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）化學成分數值除範圍標明外，其餘均為*大值。
（2）各牌號P≤0.045%，S≤0.030%。為改善某種性能，硫含量可控製特定範圍，如切削用鋼控製為0.015%～0.030%，可焊性鋼控製為0.008%～0.020%，拋光用鋼控製為≤0.015%。
表6 EN10088-1：2005中不鏽鋼“304”其衍生牌號與化學成分
|
牌 號 |
化學成分1)2),% |
對應ASTM |
||||||||
|
名 稱 |
數字代號 |
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）化學成分數值除範圍標明外，其餘均為*大值。
2）各牌號P≤0.045%,S≤0.015%。對於棒材、條鋼、鋼絲、型鋼、光亮產品及相當的半成品，*大硫含量可為0.030%。為改善特定性能，硫含量可控製在特定範圍，如切削用鋼可控製為0.015%～0.030%，可焊性鋼可控製為0.008%～0.030%，拋光用鋼控製為≤0.015%。
從表1看出，ASTMA959-04中，304及其衍生牌號共有10個。日本JIS標準中亦為10個，但能與ASTM牌號對應的則是6個，其它4個牌號（SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304Cu）應該是JIS自己開發的304衍生牌號。
綜觀304及衍生牌號的化學成分，可以認為，所謂衍生牌號就是對304的化學成分進行了某些調整，而產生了變異的304牌號。例如：
碳含量：降低或提高碳含量。304L為超低碳的304鋼。降低碳含量可以改善耐蝕性能，特彆是304鋼對焊後的晶間腐蝕敏感性，在滿足力學強度要求的條件下，可用於製造大截麵尺寸的焊接件。304H，將碳含量提高到0.10%，增加304鋼的強度，並使奧氏體更加穩定，比304鋼更適於在低溫環境和無磁部件方麵使用。
氮含量：加入氮元素。304N（SUS304N1）、XM-21（SUS304N2）、304LN等都是。由於氮的固溶強化作用，提高了304和304L鋼的強度，且不顯著降低鋼的塑性和韌性，同時鋼的耐晶間腐蝕性、耐點蝕和縫隙腐蝕性都有進一步改善。
銅含量：加入一定含量的銅。銅使奧氏體更加穩定。一方麵可以提高鋼的不鏽性和耐蝕性，特彆是對還原性介質（如硫酸）的耐蝕性更好；另方麵則降低鋼的強度和冷加工硬化傾向，改善鋼的塑性。如S30430（06Cr18Ni19Cu3、SUSXM7）、SUS304J3（06Cr18Ni19Cu2）等，這些鋼與304比，在較小變形力的作用下，可獲得更大的冷變形，更適於冷鐓、冷擠壓作緊固件用或深衝、拉伸等用途。
這裡要特彆提出的是，日本JIS標準中，304鋼的衍生牌號有5個含銅，其中有3個牌號即SUS304Cu、SUS304J1、SUS304J2僅用於生產板帶產品，而SUS304J1和SUS304J2兩個牌號的化學成分，則在304的基礎上作了較大調整（見表3），鉻、鎳含量都有所降低，Cr為15.00%～18.00%，Ni為6.00%～9.00%，還將Mn提高到3.00%或5.00%，Cu含量為1.00%～3.00%。這兩個牌號有用錳或銅代鎳的意思。這兩種鋼的板帶可能是適用於作一般耐蝕條件下用的通過冷加工（如深衝、深拉伸變形）成型的部件或製品。
