304和316以及其低碳型不锈钢比较
摘 要：通过对304和316不锈钢化学成分、力学性能以及耐腐蚀性能的比较分析，以便指导其在工业上的应用。
1. 前言
304和316以及其低碳型不锈钢作为市场上常见的奥氏体不锈钢，由于具有良好的综合性能（耐腐蚀和机械加工性），被广泛应用于阀门领域，包括火电，核电，石化，冶金等领域。
2. 化学成分
304及其低碳型不锈钢与316及其低碳型不锈钢比较，304的铬含量较高，镍含量较低， 铬在钢中的作用：[1]
（1）铬可提高钢的强度和硬度。
（2）铬可提高钢的高温机械性能。
（3）使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性。
（4）阻止石墨化。
（5）提高淬透性。
缺点：①铬是显著提高钢的脆性转变温度；②铬能促进钢的回火脆性。
镍在钢中的作用：
（1）可提高钢的强度而不显著降低其韧性。
（2）镍可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧行。
（3）改善钢的加工性和可焊性。
（4）镍可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。 钼在钢中的作用：
（1）钼对铁素体有固溶强化作用。
（2）提高钢热强性。
（3）抗氢侵蚀的作用。
（4）提高钢的淬透性。
缺点：钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。
3. 热处理制度
5. 性能比较
304和316型不锈钢均是按照美国astm 标准生产的不锈钢的牌号，是通用性的不锈钢材料，均为奥氏体不锈钢。[3]
304（18cr-8ni ）近似于我国的0cr18ni10，是最普通实用的钢种。耐腐蚀、耐热性、低温强度、机械性能良好。常温加工性能良好，热处理后不产生硬化。
316（18cr-12ni-2.5mo ）近似于我国的0cr17ni12mo2，因添加了元素mo 比304更具耐蚀性，它的耐蚀孔、耐高温强度优良，加工硬化性好，常使用在恶劣环境中。
5.1 耐腐蚀性
304具有良好的耐腐蚀性，在一般的酸碱腐蚀环境中都可使用。[2]由于价格比316低，所以应用十分广泛。而通常情况下316的耐腐蚀性（主要是在高温环境下）比304更好。316可用于高温条件下（浓度介于15%～85%）的硫酸环境。316因含有钼，还具有良好的抗氯化物侵蚀的性能。此外，当316l 在用于尿素生产装置中时，由于尿素及其中间产物（氨基甲酸铵）在高温（100～200℃）及高压（10～11mpa ）下腐蚀性非常强烈，因而要提出更加严格的附加要求。
由于304l 与316l 含碳量较低，因此具有较好的抗晶间腐蚀性。
5.2 耐低温性
304、304l 从-20℃左右开始，一直到-253℃接近绝对零度的温度范围内均可使用。在-100℃
以上的低温范围使用时，往往主要利用它优良的低温性能。其不足之处室温强度较低，而且在超低温下使用时，还要特别注意奥氏体组织的稳定性和由于敏化所产生的脆性。304在-196℃以下使用时，有降低韧性的危险。需要热加工和焊接的构件，如随后不能进行热处理的话，则会使材料受到敏化，低温韧性降低更大。因此，使用条件若为-196℃以下的超低温，则以304l 更为合适。
316、316l 由于含镍量高，其奥氏体稳定性较高，所以可在超低温领域作为超导和磁性熔化装置结构零件的重要材料。
5.3 耐热性
四种材料在高温中均具有较好的耐氧化性能。但随着温度升高至450℃时，304l 与316l 的强度急剧下降，因此gb150不推荐304l 与316l 使用在425℃及450℃以上。同时，gb150还规定奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢中含碳量应不小于0.04%。
5.4 焊接性及机加工性
四种材料均具有良好的焊接工艺性能和良好的塑性、韧性、冷变形性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。也具有较好的机加工性。
6. 结论
304在工业中广泛用于腐蚀的部位，阀门、锅炉、换热器、过热器等。304l 用于抗晶间腐蚀性要求高的石油、火电行业的耐热零件以及热处理有困难的零件。316总的性能优于304不锈钢，适用于防氯离子腐蚀的环境中，用作耐点蚀材料。因添加mo 其耐大气腐蚀性的高温强度较好，常用于化工、容器、管线设备及零件。316l 高温性能稍差，但耐蚀性好于316，由于含碳量低且含mo ，提高了还原性盐和各种无机酸、碱、盐类的耐腐蚀性能，同时高温性强度和高温抗氧化性也很好。可用于焊接后不能进行退火和用于对晶间腐蚀性有特别要求的产品。在实际工业设计中，根据具体的环境和使用范围，选择最合适的材料加以应用。