204Cu不锈钢丝与304不锈钢丝的区别

    下面我们来介绍一下204Cu不锈钢丝与304不锈钢丝的区别；
    304和204次Cu不锈钢在20世纪才进入合金钢这个古老系列中。大约在1910年，在铁铬合金中添加镍，发明了奥氏体钢，通用的18-8型奥氏体钢成分含18%铬和8%镍。这种奥氏体钢除具有良好的延展性、韧性和无磁外，还具有在酸性介质中耐腐蚀的特性。
     目前18-8型奥氏体钢已形成了一个完整的系列，美国钢铁协会颁布的牌号有300多个。18-8型有代表性的牌号是304，其他牌号是304成分为基础上，为改进某种性能，如力学性能、焊接性能、耐腐性能和成型性而开发的，关键元素是对钢的性能影响如图1所示。如加硫改进的切削性能、降低碳改进焊接性能、加钼改进耐蚀性能、加铜改进冷成型性。
到1930年因镍资源匮乏，德国人研究成功以锰和氮代替部分镍。朝鲜战争期间，美国人因为同样的原因，经深入研究，开发出一系列高锰奥氏体不锈钢，即200系列不锈钢。韩鲜战争后一段时期，200系列钢一度陷入困难境地，人们对它能否代替300系列生产怀疑，直到1970年市场才发生重大变化。关键原因是：尽管200系列材料成本比300系列低，但抗拉强度高。随着304带材和丝材的用量迅速猛增，其加工成本低的优势在一定程度上弥补了材料成本偏高的弱点。而200系列钢由于冷加工硬化率高，加工成本居高难下。新开发的204Cu钢在200系列和300系列之间架起桥梁，填补了两者之间的空白。与304相比，204Cu由于镍含量低，材料成本低，由于加工硬化相近，加工成本也相近。同时204Cu成型性比304好，退火后强度高于304，这些特性对某些使用304钢的行业很有吸引力。
    204Cu实验室研制
      实验方案是以低镍奥氏体不锈钢——改型201为基础开发研究的，表1列出改型201和304常规成分，比较两者成分可以看出：改型201的碳、锰、氮的含量较高，而铬镍量较低，尽管改型201和304两者成分有很大差别，但从舍菲尔（schaeffler）组织结构图上可以看出，两者成分当量基本相同。

表1 304及其试验用基础合金的化学成分/%

新试验钢是基础钢加1%、2%和3%的铜。
     舍菲尔组织结构图原先用来判定不锈钢焊接后的铸态相组织，特别是铁素体的含量。现在依斯皮（espy）对这个图做一些改进，并用于200系列钢的研制和开发。在这个图上，元素被分为铬当量和镍当量两种。铁素体形成元素分在铬当量中，奥氏体形成元素分在镍当量中。合金的金相组织取决于铬当量和镍当量平衡状况。304和改型201在组织结构图上都处于黑色矩形框位置，两者具有相近的铸态铁素体含量，可铸造性和焊接性能也基本相当。对于丝材产品，由于热加工过程的扩散作用，钢中铁素体含量一般都有所减少。
生产试验证明：204cu可以按304工艺路线拉拔出成品钢丝，因为204cu镍的含量较低（仅为6%），其最终生产成本比304低。镍的价格按3美元/磅计算，每磅204cu可节约材料成本约10美元分。如果镍的价格按4.5美元/磅计算，材料节约费用更多。3美元/磅到4.5美元磅是近4年来镍价正常波动的范围。

     注：在冷锻机上将头部镦扁（厚0.093英寸，2.36mm），镦到钢丝直径的1/3.5。
     开发方案的另一项内容是比较204cu与304的变形能力和耐蚀性能。将340fq（高镍）、改型201和204cu三个钢号的热轧退火5.6mm的盘条，拉拔成3.53mm的钢丝，再进行成品退火，并对三种钢丝进行抗拉强度、冷顶锻和盐雾腐蚀试验，试验结果如表2。其中，改型201退火钢丝抗拉强度，204cu次之，304。冷顶锻试验是用来比较三种钢的变形能力的，选用制作紧固件的模锻机，经两个道次顶锻成形，如图8所示。每钢号都顶锻出数百个零件，检验这些零件的裂纹状况，裂纹百分比小的，冷变形能力较好。结果显示：改型201冷顶锻裂纹率，变形能力最差。204cu制作的零件裂纹率远低于成形能力较好的304，裂纹率之比为2:37。上述结果出乎意料，但充分证明204cu是介于300系列和200系列之间，具有较高变形能力的奥氏体不锈钢。盐雾试验是将试样存放在95℃，气氛中含有5%nacl的密封室内，存放时间为96小时，经肉眼观察，只有改型201表面有锈蚀，204cu具有与304试样相同的抗盐图腐蚀性能。此外，还用熔铸的204cu和304试样进行耐腐蚀实验，实验结果如表3。腐蚀实验选用几种常规酸性气氛，包括硫酸、盐酸、醋酸、甲酸和硝酸。硝酸气氛通常用来检验钢的耐晶间腐蚀性能，耐氯化物缝隙腐蚀性能通常用在临界温度下缝隙尺寸大小来衡量。实验结果显示：在含氯气氛中，204cu具有与304相同的耐缝隙腐蚀性能。由于对合金元素铬、钼、氮和镍进行了仔细的平均计算，204cu在酸性溶液和氯离子气氛中都具有良好的抗腐蚀性能。
表3 204cu和304的各种耐蚀性能比较
环境气氛 试验时间 平均腐蚀率/mpv
204cu 304
5%h2so4 3-48h周期 0 12
5%的醋酸溶液（沸腾） 3-48h周期 0 0
1%的盐酸（室温） 3-48h周期 3 7
5%甲酸176°f（80℃） 3-48h周期 0 0
65% hno3（沸腾） 5-45h周期范围 33 59
5﨏l3 1%nano3 24h周期直到产生侵蚀裂纹 20℃* 20℃*

    注：从0℃开始试验，然后每次升高5℃，一直上升到所有钢号都产生侵蚀裂纹，25℃为止。
   *表示不产生侵蚀裂纹的温度。
    综上所述，204Cu钢丝的研制获得成功，从冶炼到成品钢丝的生产成本都比较低。与304相比，204Cu退火后强度高，冷加工硬化率低，在各种腐蚀介质中耐蚀性能基本与304相同，变形能力比304更好。良好的性能使204Cu很快进入商业化的批量生产阶段，并以204Cu的牌号纳入新标准（ASTM A313-1998）中，美国钢铁协会uns系统定名为S20430。
     实际应用
      由于304是通用钢号，能替代304的204Cu也具有潜在的广泛的工业应用前景。在计算机、通讯、安全防护、食品制作、能源和烟草加工业都具有大量使用的可能性。例如，计算机需要高强度、无磁性、冷成形、抗磨损的传动轴，选用300系列的302hq无法满足抗磨损的要求，而且要达到需要的高强度必须经大减面率拉拔。选用200系列钢，如改型201，制作无裂纹的传动轴，成形困难。204Cu填补了这个空白，将高强度与良好的成型性能完美地结合在一起，是良的材料。
       在电话通讯行业，架空的电话线需要用架空线固定，多年来考虑到防锈、耐潮湿和耐盐雾腐蚀，一直选用304钢丝。204Cu应该是的替代材料，用204Cu生产架空线的试验也获得成功，生产工人认为：204Cu减面率比较小，相对304来说，更容易拉直。此外，204Cu生产成本低，耐盐雾腐蚀实验证明，架空线不容易生锈。
       工业上常用的紧固件是梯形丝扣的螺栓，这种紧固件多用来固定房屋面板及地下污水管，螺栓成形及螺纹轧制一直是紧固件生产难关，但使用204Cu来制作没有遇到什么困难。
       在安全防护行业，最常见的产品是刺钢丝，该产品由带刺部件和加强钢丝组成，加强钢丝具有很高的抗拉强度（大于200ksi），还必须保持良好的成型性能，要耐大气腐蚀，采用204Cu大减面率拉拔，已成功地生产出直径2.5mm盘卷钢丝，其生产成本低于304，204Cu已经被纳入ASTM 313《不锈弹簧钢丝》标准中。
        大量的304钢丝用于制作各种传输网带，各种传输网带制作工艺不同，但基本要求是钢丝必需具有良好的弯曲性能，能轧扁，并具有良好的焊接性能。由于钢丝常被用作强化筋，所以必须具有很高的抗拉强度。不锈钢传送带在食品制作业广泛应用，如粉碎机传送带，将饼干和其他食品送入烤炉中的传送带等。用204cu钢丝制作的食品用传送带，其化学成分获得了fda（美元教育和福利部，粮食和药物管理局）的认可。
       筛网钢丝通常用在煤的分选设备上，从泥浆中筛出煤粉。泥将腐蚀性强，而且煤矿粉对筛网的磨损很厉害，腐蚀和磨损的双重作用使环境变得很恶劣，如用碳钢和410型不锈钢根本承受不了这种腐蚀，不得不采用寿命更长的304钢，204Cu的价格优势对筛网业很有吸引力，现在204Cu已广泛用于这个行业。
     

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