304 vs 321 rostfritt stål: standard vs stabiliserade austenitiska legeringar

Betygsöversikt och beteckningar

Grade 304 (UNS S30400) är det klassiska 18/8 austenitiska rostfria stålet som används inom livsmedelsförädling, köksutrustning, arkitektur och allmän industri. Grade 321 (UNS S32100) har en liknande bas av 18% krom och 9% nickel men tillsätter titan, minst fem gånger kolhalten, som ett stabiliserande element. Titantillsatsen förändrar inte nämnvärt rums-temperaturstyrka eller formbarhet. 321 specificeras för svetsade enheter i rymd-, avgas- och kemisk utrustning som kommer att fungera vid hög temperatur.

Beteckning kors-referens

Kvalitet	UNS	EN 10088	JIS
304	S30400	1.4301	SUS304
321	S32100	1.4541	SUS321

Kemisk sammansättning och mekaniska egenskaper

Tabellerna nedan ger specificerad sammansättning och minsta mekaniska egenskaper för plåt enligt ASTM A240.

Kemisk sammansättning, viktprocent (ASTM A240)

Element	304 (S30400)	321 (S32100)
C	Mindre än eller lika med 0,08	Mindre än eller lika med 0,08
Cr	18.0–20.0	17.0–19.0
Ni	8.0–10.5	9.0–12.0
Mn	Mindre än eller lika med 2,00	Mindre än eller lika med 2,00
Si	Mindre än eller lika med 0,75	Mindre än eller lika med 0,75
P	Mindre än eller lika med 0,045	Mindre än eller lika med 0,045
S	Mindre än eller lika med 0,030	Mindre än eller lika med 0,030
Ti	-	Större än eller lika med 5 × C

Mekaniska egenskaper, minimivärden, plåt (ASTM A240)

Egendom	304	321
Draghållfasthet, MPa	515	515
Sträckgräns, MPa	205	205
Förlängning i 2 tum, %	40	40

Sensibilisering och stabiliseringsmekanismen

När standard 304 värms upp mellan 425 grader och 850 grader migrerar kol till korngränserna och kombineras med krom för att bilda kromkarbider. Den omgivande metallen är utarmad på krom, och den krom-utarmade banan blir mottaglig för intergranulär korrosion, ett tillstånd som kallas sensibilisering eller svetsavfall i den värme-påverkade zonen. I 321 har titan en starkare affinitet för kol än krom har. Den bildar stabila titankarbider som håller krom i lösning så att den skyddande oxidfilmen förblir enhetlig.

När 321 krävs

Ange 321 för någon komponent som ska svetsas, inte kan ta emot efter-svetsvärmebehandling och som därefter kommer att arbeta i karbidutfällningsintervallet eller över 400 grader. Typiska delar inkluderar flygplans avgasgrenrör, expansionsbälgar, värmeväxlarrör och ugnsinteriörer. För delar i kontinuerlig drift med hög-temperatur mellan 400 grader och 900 grader kan lång-exponering sensibilisera 304, så 321 eller annan stabiliserad kvalitet krävs.

Kostnad, nackdelar och urvalsriktlinje

Den största nackdelen med 321 är högre materialkostnad på grund av titantillsatsen. Under svetsning kan titan oxidera om avskärmningen är otillräcklig och förlora sin stabiliserande effekt vid svetsfogen, så noggranna svetsprocedurer behövs. För applikationer som varken svetsas eller utsätts för höga temperaturer ger 321 ingen funktionell fördel. Regeln är enkel: om komponenten är svetsad och kommer att användas över 400 grader eller hålls i intervallet 425–850 grader, använd 321. För rums-temperatur eller tillfällig måttlig värme utan svetsning är 304 det korrekta och mer ekonomiska valet.

Vanliga frågor