摘要:
904L不锈钢,统一数字代号N08904,是一种为抵抗硫酸腐蚀而开发的高钼、高铬、高镍的超级奥氏体不锈钢。凭借其卓越的耐腐蚀性能、优良的机械与物理特性,它在严苛的工业环境中占据了不可替代的地位。本文将从其各项性能、收录标准、应用领域等方面进行介绍。
一、材料介绍
904L (UNS N08904) 是一种低碳、高合金的奥氏体不锈钢。其核心设计理念是通过提高合金含量来获得较304、316标准不锈钢更好的耐腐蚀能力。其最显著的特点是低碳含量(≤0.020%)和高的钼(4.0-5.0%)、铬(19.0-23.0%)、镍(23.0-28.0%)含量,并添加了铜(1.0-2.0%)。这种成分组合使其对硫酸、磷酸以及卤化物应力腐蚀开裂具有出色的抵抗力。
二、化学成分
化学成分对钢的金相组织、机械性能、物理性能和耐蚀性能的影响很大。
化学元素成分含量(%) | ||||||||||
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:低碳含量极大降低了碳化物在晶界析出的风险,避免了晶间腐蚀。
Cr:形成钝化膜,提供基本的耐氧化性介质腐蚀能力。
Ni:奥氏体形成元素,稳定奥氏体相,提高耐还原性介质和应力腐蚀开裂性能。
Mo:显著增强耐点蚀和缝隙腐蚀能力,特别是在含氯离子环境中。
Cu:提高不锈钢在还原性酸中的耐蚀性能,如在某些硫酸和磷酸的混合溶液。是用于这些环境中的高性能奥氏体不锈钢中专用添加合金元素。
Mn:奥氏体形成元素,改善热加工性。
Si:提高抗氧化性。
N:可提高强度和耐点蚀性。
三、机械性能
与300系标准奥氏体不锈钢如304等相比,高性能奥氏体不锈钢904L具有更高的屈服强度和抗拉强度。这很大程度是由于 C 和 N 的固溶强化作用所致。还跟Mo、Ni和Cr等置换型元素合金化程度高有直接关系。另外需注意的是,奥氏体不锈钢不能通过热处理进行硬化,或提高强度。可通过冷加工工艺来大幅提高它的强度。
抗拉强度σb, Mpa | 屈服点σs, Mpa | 断后伸长率或延伸率δ, % | 硬度, HRBW |
≥490 | ≥220 | ≥35 | ≤90 |
四、物理性能
奥氏体不锈钢的物理性能基本相同,与碳钢相比,其杨氏弹性模量略低,热膨胀系数较高,导热性较差。
密度 | 熔点范围 | 弹性模量 | 比热容 | 电阻率 | 热导率 | 膨胀系数 |
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 |
磁导率 | <1.02 | |||||
注:仅供参考。 |
五、耐蚀性能
标准奥氏体不锈钢的耐蚀性能可以满足很多环境的需求,但高性能奥氏体不锈钢的耐蚀性是所有不锈钢中最强的,其在均匀腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀,以及应力腐蚀开裂,均有表现出色。以下图片是904L在不同浓度沸点酸液和碱液中的耐蚀数据,这些数据可作为在还原性酸液和碱液环境中904L选用的参考依据。
沸点液 | 腐蚀速率 | |
mpy | mm/a | |
20%醋酸 | 0.6 | 0.02 |
45%甲酸 | 7.7 | 0.2 |
1%盐酸 | 21.6 | 0.55 |
10%草酸 | 27.1 | 0.69 |
20%磷酸 | 0.5 | 0.01 |
10%硫酸氢钠 | 8.9 | 0.23 |
50%氢氧化钠 | 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:仅供参考 |
局部腐蚀:904L高钼铬含量使其拥有高的耐点蚀当量值,计算公式为 PREN = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N,其PREN值33~35,因此对氯化物引起的点蚀和缝隙腐蚀有很强的抵抗力。
晶间腐蚀:极低的碳含量使其即使在焊接或敏化温度区间(450~850℃)短时暴露后,也能有效抵抗碳化铬析出导致的晶间腐蚀。
应力腐蚀开裂:高镍含量使其比标准奥氏体不锈钢(如304L、316L)具有高得多的抗氯化物应力腐蚀开裂能力。
六、热处理
904L必须进行固溶热处理以达到最佳的耐腐蚀性能。
固溶处理:加热至1100~1170℃,然后快速水淬。目的是使所有合金元素充分固溶于奥氏体基体中,获得均匀的单相组织,并溶解可能在加工过程中形成的任何碳化物或金属间相。
注意事项: 应避免在540~930℃区间长时间停留,以防止有害相(如σ相)的析出,导致韧性和耐腐蚀性下降。
七、应用
904L是4%钼合金中最常见的一种,是为升级316L 和 alloy 20开发,同时价格低于Alloy C276。
应用行业:化工;石油和天然气;制药;发电;海洋工程;食品加工等。
紧固件:可用于制造螺栓、螺钉、螺母、螺柱、通气产品、垫圈、销和键、管配件。
八、近似牌号对照与接近匹配牌号
近似牌号对照:是各个国家或组织标准中的近似材料的不同名称和钢号对照表,通常情况下,这些牌号可进行替代,但应根据实际使用场合进行甄别。
国家或组织 | 牌号和数字代号 |
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:是对近似牌号对照的补充,有条件的扩大了材料替代范围,使用这些数据资料时应根据实际情况进行甄别或咨询材料工程师。
标准代号 | 牌号和数字代号 |
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 收录的标准
标准代号 | 标准名称 |
ASTM A959 | 锻造不锈钢统一标准等级成份的指南 |
ASTM A276 | 不锈钢棒材和型材 |
ASTM A240/A240M | 用于制造压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢钢板,薄板,钢带技术规范 |
ASTM A479/A479M | 锅炉和其他压力容器用不锈钢棒和型材的标准规范 |
ASTM A403/A403M | 可锻奥氏体不锈钢管件 |
ASME SA-240/SA-240M | 承压用铬及铬-镍不锈钢板、薄板和带材 |
SAE J405 | SAE锻造不锈钢的化学成分 |
Q/RP 007 | 不锈钢盘条 |
以及与904L近似牌号标准 |
十、材料供应商列表
公司名称 | 联系方式 |
| 公司名称 | 联系方式 |
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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