05.09 機械設計|如何在非標設計中選擇不鏽鋼——304、316L、420、440C

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在一起需要金屬擁有較好的防鏽性的環境下,比如,在液體環境中、或者需要與食品或藥品接觸、或者希望有一個長期乾淨的金屬表面時,我們會需要使用不鏽鋼。

非標設計中,有4種最常用的不鏽鋼:304316L420440C90%的不鏽鋼需要都可以被這4種牌號滿足

這些牌號的叫法其實是美國標準(或日本標準),不過在國內太常用了,而且國標的牌號有點難記,所以現在都通用了。

機械設計|如何在非標設計中選擇不鏽鋼——304、316L、420、440C

從名字上看出這4種不鏽鋼牌號可以分成兩類:

“三系不鏽鋼”

“3”字打頭的,稱為“300系不鏽鋼”或“Cr-Ni系不鏽鋼”,這類不鏽鋼是奧氏體不鏽鋼,幾乎是不鏽鋼裡“最不鏽”的鋼,而且幾乎是無磁性的,所以常用於食品和醫療行業

韌性不錯,比下面的四系要好,三系不鏽鋼鋼板衝壓成型特別常見

“四系不鏽鋼”

“4”字打頭的,稱為“400系不鏽鋼”或“Cr系不鏽鋼”,這類不鏽鋼是馬氏體不鏽鋼硬度要比上面的奧氏體不鏽鋼強很多了,而且是有磁性的。

五金行業裡管它叫“不鏽鐵”,因為它比較便宜,容易切削,不過防鏽性能較差,主要是因為含鉻比較少(13%左右),沒表面處理的話很容易生鏽的,導致許多設計師都覺得它“算不上是不鏽鋼”。

304不鏽鋼

也叫“食品級不鏽鋼”,防鏽性能好,家裡廚房裡有大量的304不鏽鋼,鍋、壺、筷子、鏟子基本都是,與身體接觸的比如手錶外殼也是304的,由於韌性好所以常用鍛造或衝壓工藝,感興趣的童鞋可以看這一篇:

機械設計|如何在非標設計中選擇不鏽鋼——304、316L、420、440C

316L不鏽鋼

也叫“醫療級不鏽鋼”或者“船舶級不鏽鋼”,比304多添加了鉬元素,防鏽性比304還要強,幾乎是不鏽鋼裡最強的了,而且能抗強酸強鹼,所以在醫療、化工、船舶這些行業裡大量應用。

L表示Low Carbon,低碳的意思,硬度低一點點,加工性好很多,也更容易做熱處理,其實就是316的改進型的意思,咱們平時做設計時,圖紙上直接選用316L即可。

420不鏽鋼

其實就是國內常說的“2Cr13”,高強度、高硬度、高耐磨性,但是比較怕酸、鹼的腐蝕,連大溼度的環境下也要慎重使用,不過可以做“鈍化處理”,鈍化後耐腐蝕性能提高10倍以上。

440C不鏽鋼

其實就是國標“9Cr18Mo”,比420擁有更高的強度、硬度和耐磨性,是“最硬的不鏽鋼”,耐腐蝕性也不錯,比420強多了,而且擁有很強的高溫尺寸穩定性,所以業內有的稱之為“高溫刃具級不鏽鋼”,常用於做手術刀、醫用剪刀、高溫噴嘴、高溫環境或無潤滑環境的軸承等。

440C如果在回火前能做一個“深冷處理”的話,簡直不要太完美,將擁有極強的硬度、耐磨性和尺寸穩定性。就是有點怕振,如果有較大的衝擊載荷的話,慎重使用。

機械設計|如何在非標設計中選擇不鏽鋼——304、316L、420、440C

總結一下,怎麼選?

  1. 如果是希望防鏽性能強,表面乾淨,用於食品或醫療方面,不太要求尺寸精度和表面硬度,就選擇304或316L,316L相當於304在各個方面的升級版本,304不夠用再選用316L。

  2. 如果希望尺寸精度較高,表面硬一些耐磨一些,對防鏽性要求很低,就選420。

  3. 如果既希望尺寸精度高表面硬,也希望防鏽性能好表面光亮,那就使用440C吧。

當然,這裡性能好的材料,確實是要貴一些,因此仍然要遵循“從低到高”的選型原則。


以上有個人的淺薄認識,也是請教了老師傅和專家後做的總結,希望能為機械行業內的想認真做事的人提供一點啟發,也希望機械高人在下面留言指點、討論。


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