Edelstahl 304 vs. Edelstahl 321

Both grade 304 and 321 belong to the Austenitic 300 series stainless steel. They are similar in corrosion resistance, strength, hardness and welding performance, but 321 is mostly used in the heat resistance condition of 500-600 ℃. 321H stainless steel is the low-carbon version of 321, is the commonly used heat resistant steel, of which carbon content is slightly higher than 321 grades. 304 steel is an alternative to 321 stainless steel where intergranular corrosion resistance rather than high temperature strength is required.

In a way, grade 321 stainless steel is a new version based on grade 304 by adding Ti to improve the corrosion resistance of grain boundary and high temperature strength. As a stabilizing element, Ti element control the formation of chromium carbide, effectively, making 321 has a robust high-temperature strength, even much better than 304, 316L. A larger content of nickel makes 321 stainless steel has good abrasion resistance in different concentrations and temperatures of organic acids, especially in oxidizing media. 321 stainless steel has better Stress Rupture property and Creep Resistance Stress mechanical property than 304 stainless steel. Let me show exactly is the difference between them with the two tables below.

 

Chemical Composition of 304, 321, 321H

Noten C Si Mn Cr Ni S P N Ti
304 0.08 1.0 2.0 18.0~20.0 8.0~10.5 0.03 0.045 / /
321 0.08 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 5C-0.70
321H 0.04-0.1 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 0.16-0.7

 

Mechanical Property of 304 and 321

Noten Dehnfestigkeit, MPa Zugfestigkeit, MPa Elongation, % Hardness,HB
304 ≥520 205-210 ≥40≥40 HB187
321 ≥520 ≥205   HB187

 

As can be seen from the above table, 321 stainless steel contains titanium and more nickel (Ni) than 304, according to ASTM A182, the content of Ti should not be less than 5 times of carbon (C) content, but not more than 0.7%. Ti can prevent stainless steel sensitization and improve the high temperature service life, that is to say, grade 321 is more suitable for manufacturing wear-resistant acid containers, wear-resistant equipment and conveying pipes or other parts than 304 stainless steel in high-temperature environment.

304 and 321 stainless steel are both can be used for chemical, oil and gas, automotive fields. Grade 304  is general-purpose stainless steel and has the most extensive applications in the stainless steel family, such as tableware, cabinets, boilers, auto parts, medical appliances, building materials, chemicals, food industry, agriculture, shipping, oil transportation and so on. Grade 321 is used in chemical, coal and petroleum fields where required resistance to grain boundary corrosion and high temperature properties such as oil exhaust combustion pipes, engine exhaust pipes, boiler enclosures, heat exchangers, furnace components, diesel engine silencer components, boiler pressure vessels, chemical transport tanks, expansion joints, furnace pipes, etc

Warum muss die Edelstahlrohrleitung in der Lösung angehärtet werden?

Die Lösungsanhärtung, auch bekannt als Karbidlösungsanhärtung, ist ein Verfahren, bei dem das Werkstück auf Temperaturen von 1010 °C oder höher erhitzt wird, um die Karbid-Anlagerung zu entfernen (Kohlenstoff aus der Feststofflösung aus Edelstahl), anschließend erfolgt eine schnelle Abkühlung, üblicherweise durch Wasserkühlung, und das Karbid wird in die Feststofflösung aus Edelstahl zurückgeführt. Die Behandlung mit Lösungsanhärtung kann sowohl bei Legierungsstahl als auch bei Edelstahl angewendet werden. Edelstahl 304 Durch Gießverfahren und Lösungen können gleichmäßige Mikrostrukturen ohne Karbidverunreinigungen hergestellt werden. In der Regel wird der Edelstahlrohrkörper über einen längeren Zeitraum auf Temperaturen von etwa 950 bis 1150 °C erhitzt, um das Karbid und die verschiedenen Legierungsbestandteile vollständig und gleichmäßig in der Austenite zu lösen. Anschließend wird der Rohling schnell mit Wasser gekühlt, um die reine Austenite-Struktur zu erhalten. Dies geschieht aufgrund des Verfalls von Kohlenstoff und anderen Legierungsbestandteilen, die erst spät im Prozess der Niederschlagung auftreten. Die Frage, warum die Edelstahlrohre eine Lösungsgärung benötigen, stellt sich daher: Zunächst sollten Sie die Funktion des Gärungsverfahrens kennen.

Eingesetzte metallographische Struktur

Dies ist besonders wichtig bei Rohmaterialien. Uneinheitliche Rollentemperaturen und Kühlraten bei warmgewalzten Stahlrohren führen in der Struktur zu denselben Folgen. Wenn die Atomaktivität bei hohen Temperaturen zunimmt, löst sich σ auf, und die chemische Zusammensetzung neigt dazu, gleichmäßig zu sein. Anschließend wird nach dem schnellen Abkühlen eine einheitliche einphasige Struktur erhalten.

 

Beseitigung der Werkzeughärtung

Die Feststofflösungbehandlung stellt das verzerrte Gitter wieder her und rekristallisiert die zerbrochenen Kornglieder. Die Innendruckfestigkeit und die Zugfestigkeit des Stahlrohrs werden reduziert, während die Dehnungswirkung zunimmt, um eine kontinuierliche Kaltverarbeitung zu ermöglichen.

 

Verstärkte Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl nimmt mit der Verfestigung von Karbid ab, und die Korrosionsbeständigkeit von Stahlrohren kommt nach der Feststofflösungsanreicherung wieder zum optimalen Wert. Temperatur, Haltezeit und Abkühlgeschwindigkeit sind die wichtigsten Faktoren bei der Lösungsanreicherung von Edelstahl.

Die Temperatur der Feststofflösung hängt von der chemischen Zusammensetzung ab. In der Regel sollte die Temperatur der Feststofflösung bei Stählen mit mehr Legierungsbestandteilen und hohem Gehalt an diesen erhöht werden, insbesondere bei Stählen mit hohem Gehalt an Mangan, Molybdän, Nickel und Silizium. Nur durch Erhöhung der Feststofflösungstemperatur und vollständige Auflösung kann die Erweichungseigenschaft erreicht werden.

Es gibt jedoch einige Ausnahmen, wie z. B. 316Ti. Bei einer hohen Feststofflösungstemperatur wird der Karbid der stabilisierten Elemente vollständig in der Austenite gelöst, was an der Korngrenze als Cr23C6 ausfällt und bei der anschließenden Abkühlung zu intergranularer Korrosion führt. Für die Verhinderung der Zersetzung und Feststofflösung des Karbids (TiC und NbC) der stabilisierenden Elemente wird eine niedrigere Feststofflösungstemperatur empfohlen.

 

Warum korrodiert Edelstahl?

Wie wir alle wissen, Edelstahl Besitzt die Fähigkeit, sich der atmosphärischen Oxidation zu widersetzen; das heißt, es rostet nicht, sondern korrodiert auch in Medien wie Säure, Alkali und Salz; das heißt, es weist eine Korrosionsbeständigkeit auf. Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl ist jedoch bedingt; das heißt, Edelstahl in einem bestimmten Medium ist korrosionsbeständig, kann aber in einem anderen Medium zerstört werden. Entsprechend ist kein Edelstahl in allen Umgebungen korrosionsbeständig.

Edelstahl kann in verschiedenen Branchen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bieten. In Wirklichkeit zeigen erhebliche Korrosionsbeständigkeiten in den meisten Medien, sind jedoch in einigen Medien aufgrund seiner geringen chemischen Stabilität und Korrosionsbeständigkeit außergewöhnlich. Daher ist Edelstahl nicht für alle Medien außer mechanischen Beschädigungen korrosionsbeständig. Die Korrosion von Edelstahl Die Hauptform der Korrosion von rostfreiem Stahl ist lokal korrosive Korrosion (z. B. Spannungsrost, Pitting, interkristalline Korrosion, Korrosionsermüdung und Spaltkorrosion). Diese lokale Korrosion ist für fast die Hälfte der Gesamtfalle verantwortlich. Um zu verstehen, warum rostfreier Stahl korrodiert, müssen wir zunächst das Korrosionsverhalten von rostfreiem Stahl verstehen.

 

Streskorrosionen (SCC)

Stressschmelzschadbruch (SCC) ist der Bruch von rostfreiem Stahl, der unter Belastung in einer korrosiven Umgebung aufgrund der Expansion starker Kornglieder anfällt. SCC weist eine spröde Bruchmorphologie auf und kann bei Materialien mit hoher Zähigkeit in Gegenwart von Zugbelastung (sei es Restbelastung oder angenommene Belastung oder beide) und korrosiver Medien auftreten. In Mikroskopischer Hinsicht bezeichnet der Durchbruch durch die Kornglieder als Transgranulärbruch, und die Risse entlang der Korngrenzen werden als Intergranulärbruch bezeichnet, wenn der SCC in der Luft auf eine Tiefe (Belastung an der Materialoberfläche zur Erzielung des Bruchspannungs) ausgedehnt wird. Edelstahl als normales Rissen (in formstabiler Materialien, in der Regel durch Mikrorissaggregationen) und als Trennung.

Daher enthält der Bereich eines Teils, der aufgrund von Spannungsrostbruch fehlschnitten hat, Bereiche, die durch Spannungsrostbruch und „Dunkelungen“ gekennzeichnet sind, die mit der leicht fehlerhaften Polymerisation zusammenhängen.

 

Pittingkorrosion

Die Pitting-Korrosion bezeichnet die geringste Korrosion oder eine diffuse, geringe lokale Korrosion an der Oberfläche von Metallmaterialien. Die Größe der häufigsten Pittingpunkte beträgt weniger als 1,00 mm, und die Tiefe ist oft größer als die Oberflächentiefe, was entweder einen flachen Pit oder eine Perforation sein kann.

 

Interkristalline Korrosion

Intergranular Korrosion: Eine unordentliche Verteilung der Korngrenzen an der Grenzfläche zwischen verschiedenen Korngruppen und damit eine günstige Zone für die Separation von Lösungselementen oder die Ablagerung metallischer Verbindungen wie Karbide und δ-Phasen in Stählen. Daher kann es in einigen korrosiven Medien üblich sein, dass die Korngrenzen zuerst korrodiert werden, und die meisten Metalle und Legierungen zeigen in bestimmten korrosiven Medien Intergranular Korrosion auf.

 

Spaltkorrosion

Die Spaltkorrosion bezieht sich auf die Bildung von fleckenförmigen Korrosionen in den Rissen von Edelstahlteilen, eine Art lokaler Korrosion. Sie kann in Rissen bei einer Lösungsstagnation oder auf der Schutzoberfläche auftreten. Solche Spalten können beispielsweise bei Metall-Metall- oder Metall-Nichtmetall-Verbindungen entstehen, wie etwa bei Nieten, Bolzen, Dichtungen, Ventilsitzen und losem Oberflächenschmutz.

 

Allgemeine Korrosion

Einheitliche Korrosion an der Oberfläche von rostfreiem Stahl. Rostfreie Stähle können in starken Säuren und Laugen eine allgemeine Korrosion aufweisen. Wenn eine allgemeine Korrosion auftritt, verfließt die Rostschutzschicht allmählich und sogar vollständig, was keine große Sorge bereitet, da eine solche Korrosion in der Regel durch einen einfachen Tauchtest vorhergesagt werden kann. Man kann sagen, dass rostfreier Stahl die Korrosionsbeständigkeit von Stahl in der Atmosphäre und in schwachem Korrosionsmedium bezeichnet; die Korrosionsgeschwindigkeit beträgt weniger als 0,01 mm/Jahr; das entspricht einer „vollständigen Korrosionsbeständigkeit“. Rostfreie Stähle mit Korrosionsraten von weniger als 0,1 mm/Jahr gelten als „korrosionsbeständig“.