奥氏体不锈钢是迄今为止最常用的不锈钢品牌,占整个不锈钢市场的75%左右。304和316不锈钢等标准奥氏体品牌的使用和加工已有近100年的历史。它们具有良好的韧性和延展性,易于成型(可制成复杂形状)和焊接。
在过去的十年里,双品牌认证的趋势变得越来越重要,最近已经成为一种标准做法。最终,它满足了最终用户的利益,因为它可以减少重复库存和不锈钢成本。如果不锈钢持有制造商标明的304/304L,即碳含量足够低,满足要求304L(最大0.030%)的要求,同时又有足够高的屈服和抗拉强度,符合304牌号的最低要求。类似的,一块不锈钢可以是304/304H双认证,因为它的碳含量足以满足304H(最低0.040%)并且符合要求,也符合要求304H晶粒尺寸和强度要求。
最重要的元素差异之一是碳元素的差异和由此产生的强度差异。
碳可以为杂质或合金元素。碳是一种有效的奥氏体稳定元素,对不锈钢的强度有重要的好处,尤其是在高温下。在大多数奥氏体不锈钢中,碳含量保持在不同的品牌中0.02%~0.04%以下。为了在焊接后具有良好的耐腐蚀性,低碳或L牌号的碳含量控制在0.030%以下。高碳或为了提高高温强度H牌号的碳含量保持在0.04%或稍高。
碳原子较小,铬、镍和钼原子之间的晶格间隙较大,限制了位错运动,阻碍了延展性变形,加强了不锈钢。
在高温条件下,如焊接过程中,碳有很强的趋势,与铬结合在不锈钢基体中,以富铬碳化物的形式沉淀,二次相更倾向于沉淀在晶体边界而不是晶体中心,因此碳化铬很容易在晶体边界形成。
铬是耐腐蚀性的必要条件,但碳化铬从不锈钢基体中移除。由于碳化铬附近地区铬较差,其耐腐蚀性差于不锈钢基体其他部位。
增加碳含量扩大温度范围,缩短敏化或耐腐蚀损失的时间,延迟或完全避免焊接中碳化物的形成。低碳品牌,如304L和316L碳含量小于0.030%,大多数高合金奥氏体品牌如6%Mo不锈钢碳含量低于0.020%。有时添加另一种间隙元素氮来增强不锈钢,以补偿碳含量降低带来的强度降低。
影响奥氏体不锈钢强度的主要因素是其化学成分,特别是碳氮含量和冷变形。
根据ASTM A 240, 低碳标准(L不锈钢304L和316L最小抗拉强度为485MPa。随着碳含量的增加,屈服强度增加。L与品牌相比,碳含量高的304最低屈服强度达到515MPa。
但根据ASME IIC篇的SFA-5.4焊料熔覆金属的强度因标准而异,304L对应的焊材E308L-X最小抗拉强度为520MPa;304对应的焊材E308-X最小抗拉强度为550MPa;316L对应的焊材E316L-X最小抗拉强度为490MPa;316对应的焊材E316-X最小抗拉强度为520MPa。