Czy profil w gat. 1.4301 może być zamiennikiem dla 1.4307, 1.4306

Czy profil w gat. 1.4301 może być zamiennikiem dla 1.4307,1.4306? Czy skład chemiczny i właściwości chemiczne oraz fizyczne nie odbiegają od siebie na tyle, że wymieniony asortyment będzie nieużyteczny?

Wymienione stale bardzo często stosuje się zamiennie, choć są to dwie różne odmiany tego samego gatunku stali o 18% Cr i 10% Ni - niskowęglowa (EN 1.4307, 1.4306 - AISI 304L) oraz klasyczna EN 1.4301 (AISI 304) [1].
Pod względem stężenia chromu i niklu nie ma między nimi znaczącej różnicy (tab. 1). Oba gatunki zawierają około 18, 19% Cr oraz 10, 11% niklu. Zasadniczą różnicą jest stężenie węgla, które w gatunku 1.4301 wynosi ≤0,07%, a w gatunku 1.4307 ≤0,03%. Taka różnica w stężeniu węgla może mieć znaczenie pod względem odporności na korozję międzykrystaliczną, która jest tym większa im niższe jest stężenie węgla w stali. Jeżeli materiał będzie poddany oddziaływaniu temperatury w zakresie 450-850°C (np. w strefie wpływu ciepła podczas spawania) to gatunek o niższym stężeniu węgla będzie bardziej odporny na ryzyko wystąpienia wydzieleń węglików chromu, które powodują korozję międzykrystaliczną stali. Na rysunku 1 przedstawiono wykres podatności na korozję międzykrystaliczną w zależności od stężenia węgla w stali oraz temperatury i czasu wygrzewania.

 

Rys.1. Podatność na uwrażliwienie na korozję międzykrystaliczną dla stali AISI 304 w zależności od stężenia węgla, temperatury i czasu wygrzewania.

  
W zależności od wymagań danego zastosowania stężenie węgla w stali może mieć bardzo duże znaczenie. Ograniczenie stężenia węgla w gatunku 1.4307 zmniejsza ryzyko korozji międzykrystalicznej elementów spawanych. Gatunek 1.4301 charakteryzuje się doskonałą przydatnością do obróbki plastycznej oraz spawania. W przypadku spawania elementów o grubościach ścianek powyżej ok. 6 mm zaleca się w miejsce gatunku 1.4301 stosować gatunek 1.4307, co jest bezpośrednio związane z jego mniejszą podatnością na uwrażliwienie na korozję międzykrystaliczną po spawaniu.
Orientacyjny skład chemiczny (tab. 1), warunki obróbki cieplnej oraz wybrane własności mechaniczne (tab. 2) i fizyczne (tab. 3) stali austenitycznych gatunków 1.4301 i 1.4307 opracowano na podstawie norm PN-EN 10088-1÷3: 2007. Pod względem własności mechanicznych i fizycznych gatunki 1.4301 i 1.4307 nie wykazują różnicy.

Tablica 1. Orientacyjny skład chemiczny oraz zamienniki austenitycznych stali nierdzewnych

EN 10088		Zamiennik		Stężenie pierwiastków, % (1)
Znak stali	Numer	AISI/ASTM	PN	C	Cr	Ni	Mo	Si	Mn	N	Inne
X5CrNi18-10	1.4301	304	0H18N9	≤0,07	17,5 - 19,5	8,0 - 10,5	-	≤1,0	≤2,0	≤0,11	-
X2CrNi19-11	1.4306	304L	00H18N10	≤0,03	18,0 - 20,0	10,0 - 12,0	-	≤1,0	≤2,0	≤0,11	-
X2CrNi18-9	1.4307	304L	-	≤0,03	17,5 - 19,0	8,0 - 10,5	-	≤1,0	≤2,0	≤0,11	-
(1) S: ≤ 0,015; P: max. 0,045;

 

 

Tablica 2. Warunki obróbki cieplnej oraz wybrane własności mechaniczne austenitycznych stali nierdzewnych w stanie przesyconym

EN 10088		Temperatura przesycania, °C	Umowna granica plastyczności w temp. 20°C, Rp0,2 MPa min.	Wytrzymałość na rozciąganie Rm MPa	Wydłużenie po zerwaniu A% min. (wzdł.)	Moduł sprężystości w temp.		Energia łamania (ISO-V), J min. (wzdł.)
Znak stali	Numer					20°C, GPa	400°C, GPa
X5CrNi18-10	1.4301	1000 - 1100	190	500 - 700	45	200	172	100
X2CrNi19-11	1.4306	1000 - 1100	180	460 - 680	45	200	172	100
X2CrNi18-9	1.4307	1000 - 1100	175	500 - 700	45	200	172	100

 

 

Tablica 3. Wybrane własności fizyczne austenitycznych stali nierdzewnych

EN 10088		Średni współczynnik rozszerzalności cieplnej w temperaturze między, 10-6 x K-1		Przewodność cieplna w temp. 20°C, W/m x K	Jednostkowa pojemność cieplna w temp. 20°C, J/kg x K	Elektryczny opór właściwy w temp. 20°C, W x mm2/m	Gęstość w temp. 20°C, kg/cm3
Znak stali	Numer	20°C - 200°C	20°C - 400°C
X5CrNi18-10	1.4301	16,5	17,5	15,0	500	0,73	7,9
X2CrNi19-11	1.4306	16,5	17,5	15,0	500	0,73	7,9
X2CrNi18-9	1.4307	16,5	18,0	15,0	500	0,73	7,9