304S31（英标BS 970-1牌号，对应欧标X5CrNi18-10、美标304）是一种低碳奥氏体不锈钢，属于铬-镍合金体系。其核心特性为优异的耐腐蚀性、良好的冷热加工性能及高温稳定性，广泛应用于食品加工、化工设备、医疗器械等领域。
一、化学成分与合金设计304S31的化学成分以低碳高铬镍为核心，兼顾耐蚀性与加工性能：
- 碳（C）：≤0.07%，低碳设计显著降低焊接热影响区的碳化物析出风险，避免晶间腐蚀。
- 铬（Cr）：17.0–19.0%，形成致密氧化铬钝化膜，抵抗氧化性介质（如大气、硝酸）腐蚀。
- 镍（Ni）：8.0–11.0%，稳定奥氏体组织，提升低温韧性及冷成型塑性。
- 杂质控制：磷（P）≤0.045%、硫（S）≤0.030%，保障材料纯净度与热加工安全性。
其成分与通用304不锈钢相近，但通过更严格的硫含量控制（≤0.015%）优化切削性能，适用于精密零件加工。
二、机械性能与物理特性- 基础机械性能（固溶态）：
- 抗拉强度：500–750 MPa，屈服强度≥190 MPa，延伸率≥35%，适合冷轧、冲压等成型工艺。
- 硬度：≤220 HBW，切削加工性能良好（推荐硬质合金刀具）。
- 冲击韧性：室温下≥40 J，-196°C低温环境仍保持高韧性。
- 物理特性：
- 密度：7.93 g/cm³，热膨胀系数17.2×10⁻⁶/K（20–100°C），适用于温度交变设备。
- 无磁性：奥氏体组织在常温下无磁性，适用于医疗影像设备等场景。
304S31的耐蚀性是其核心优势，具体表现如下：
- 全面腐蚀：耐受大气、淡水、稀硝酸（浓度≤65%）、有机酸（如醋酸）及弱碱溶液，年腐蚀速率＜0.01 mm。
- 局部腐蚀：
- 晶间腐蚀：低碳设计+固溶处理（1050–1150°C快冷）可避免焊接敏化区碳化铬析出。
- 氯离子环境：在含氯介质（如海水）中易发生点蚀，建议用于氯化物浓度＜100 ppm的环境。
- 特殊认证：通过GB 4806.9食品接触材料标准，重金属迁移量（铅、镉等）符合安全限值。
- 冷加工性能：
- 高延伸率（≥40%）支持深冲、冷镦等工艺，变形量＞15%时需中间退火（750–950°C）恢复塑性。
- 热加工工艺：
- 热轧/锻造温度1100–1180°C，终锻温度≥850°C，避免σ相析出导致脆性。
- 焊接性能：
- 无需预热，推荐TIG焊或激光焊，焊材选用308L或309Cb，焊后仅需酸洗钝化。
- 食品与医疗：
- 乳品储罐、手术器械（生物相容性认证），表面可抛光至镜面（BA/8K）。
- 化工与能源：
- 反应釜、热交换器管道（耐稀酸及高温蒸汽，极限温度650°C）。
- 建筑与装饰：
- 户外栏杆、幕墙（耐大气腐蚀，表面处理可选拉丝、磨砂）。
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