DIN 1654-5 X2CrNiN18-10 (1.4311) 淬火钢——高强度耐硝酸奥氏体不锈钢
材料概述
X2CrNiN18-10（材料编号 1.4311，对应 AISI 304LN）是含氮超低碳奥氏体不锈钢。氮元素的加入显著提高了屈服强度，且该强化效应在高温下仍能保持。该钢种对硝酸具有优异的耐腐蚀性，适合化工设备制造。同时具备良好的冷成形性能，可高光抛光，使用温度范围宽广：-270 °C 至 400 °C。主要用于螺丝、螺母、模压件及深冷/化工设备部件。
主要性能参数
基本物理性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 |
|---|
| 密度 | 20.0 °C | 7.93 g/cm³ |
力学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|
| 弹性模量 | -100.0 °C | 206 GPa |
| 20.0 °C | 196 GPa |
| 100.0 °C | 190–194 GPa |
| 200.0 °C | 182–186 GPa |
| 300.0 °C | 174–179 GPa |
| 400.0 °C | 166–172 GPa |
| 500.0 °C | 158–165 GPa |
| 600.0 °C | 150 GPa |
| 700.0 °C | 142 GPa |
| 800.0 °C | 134 GPa |
| 900.0 °C | 127 GPa |
| 1000.0 °C | 120 GPa |
| 伸长率 | 20.0 °C | 40 % |
| 泊松比 | 23.0 °C | 0.30 | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 断面收缩率 | 20.0 °C | 55 % |
| 剪切模量 | 23.0 °C | 77 GPa | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 抗拉强度 | 20.0 °C | 550–760 MPa |
| 屈服强度 | 20.0 °C | 270 MPa |
| 屈服强度 Rp0.2 | 50.0 °C | 245 MPa |
| 100.0 °C | 205 MPa |
| 150.0 °C | 175 MPa |
| 200.0 °C | 157 MPa |
| 250.0 °C | 145 MPa |
| 300.0 °C | 136 MPa |
| 屈服强度 Rp1.0 | 50.0 °C | 280 MPa |
| 100.0 °C | 240 MPa |
| 150.0 °C | 210 MPa |
| 200.0 °C | 187 MPa |
| 250.0 °C | 175 MPa |
| 300.0 °C | 167 MPa |
热学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|
| 热膨胀系数 | -100.0 °C | 1.49×10⁻⁵ 1/K |
| 20.0 °C | 1.61×10⁻⁵ 1/K |
| 100.0 °C | 1.60–1.67×10⁻⁵ 1/K |
| 200.0 °C | 1.70–1.72×10⁻⁵ 1/K |
| 300.0 °C | 1.70–1.77×10⁻⁵ 1/K |
| 400.0 °C | 1.80–1.81×10⁻⁵ 1/K |
| 500.0 °C | 1.80–1.84×10⁻⁵ 1/K |
| 600.0 °C | 1.88×10⁻⁵ 1/K |
| 700.0 °C | 1.91×10⁻⁵ 1/K |
| 800.0 °C | 1.94×10⁻⁵ 1/K |
| 900.0 °C | 1.97×10⁻⁵ 1/K |
| 1000.0 °C | 2.00×10⁻⁵ 1/K |
| 长期使用温度 | — | -270–400 °C |
| 熔点 | — | 1230–1480 °C | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 比热容 | -100.0 °C | 440 J/(kg·K) |
| 20.0 °C | 472 J/(kg·K) |
| 100.0 °C | 487 J/(kg·K) |
| 200.0 °C | 503 J/(kg·K) |
| 300.0 °C | 512 J/(kg·K) |
| 400.0 °C | 520 J/(kg·K) |
| 500.0 °C | 530 J/(kg·K) |
| 600.0 °C | 541 J/(kg·K) |
| 700.0 °C | 551 J/(kg·K) |
| 800.0 °C | 559 J/(kg·K) |
| 900.0 °C | 565 J/(kg·K) |
| 1000.0 °C | 571 J/(kg·K) |
| 热导率 | 20.0 °C | 14.3 W/(m·K) |
| 100.0 °C | 15.8 W/(m·K) |
| 200.0 °C | 17.5 W/(m·K) |
| 300.0 °C | 19.0 W/(m·K) |
| 400.0 °C | 20.5 W/(m·K) |
| 500.0 °C | 21.9 W/(m·K) |
| 600.0 °C | 23.3 W/(m·K) |
| 700.0 °C | 24.6 W/(m·K) |
| 800.0 °C | 26.0 W/(m·K) |
| 900.0 °C | 27.4 W/(m·K) |
| 1000.0 °C | 28.8 W/(m·K) |
| 热扩散率 | 20.0 °C | 3.8 mm²/s |
| 100.0 °C | 4.0 mm²/s |
| 200.0 °C | 4.2 mm²/s |
| 300.0 °C | 4.6 mm²/s |
| 400.0 °C | 4.8 mm²/s |
| 500.0 °C | 4.9 mm²/s |
| 600.0 °C | 5.0 mm²/s |
| 700.0 °C | 5.3 mm²/s |
| 800.0 °C | 5.6 mm²/s |
| 900.0 °C | 5.9 mm²/s |
| 1000.0 °C | 6.0 mm²/s |
电学性能
| 性能项目 | 温度 | 数值 |
|---|
| 电阻率 | 20.0 °C | 7.10×10⁻⁷ Ω·m |
| 100.0 °C | 7.76×10⁻⁷ Ω·m |
| 200.0 °C | 8.49×10⁻⁷ Ω·m |
| 300.0 °C | 9.14×10⁻⁷ Ω·m |
| 400.0 °C | 9.71×10⁻⁷ Ω·m |
| 500.0 °C | 1.02×10⁻⁶ Ω·m |
| 600.0 °C | 1.07×10⁻⁶ Ω·m |
| 700.0 °C | 1.10×10⁻⁶ Ω·m |
| 800.0 °C | 1.14×10⁻⁶ Ω·m |
| 900.0 °C | 1.17×10⁻⁶ Ω·m |
| 1000.0 °C | 1.19×10⁻⁶ Ω·m |
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量 |
|---|
| 碳 (C) | ≤0.03 |
| 铬 (Cr) | 17.0–19.0 |
| 锰 (Mn) | ≤2.0 |
| 镍 (Ni) | 8.5–11.5 |
| 磷 (P) | ≤0.05 |
| 硅 (Si) | ≤1.0 |
| 硫 (S) | ≤0.03 |
| 氮 (N) | 0.12–0.22 (典型) |
材料特色与选用指南
- 氮强化机制： 间隙原子氮在奥氏体晶格中产生强烈固溶强化，室温 Rp0.2 达 270 MPa，较 304L (170 MPa) 提升近 60%，且高温屈服强度保持率优异。
- 耐硝酸性能： 在浓硝酸、混酸 (HNO₃/HF) 等强氧化性介质中耐蚀性优于标准 304/304L，是硝酸生产、化肥、炼油催化剂再生装置的首选材料。
- 全温域适应性： -270 °C 至 400 °C 宽温域力学性能稳定，兼顾深冷储罐与中温压力容器设计需求。
- 加工制造： 冷成形性良好，加工硬化指数 (n 值) 约 0.45，深冲、拉伸成形性优于 304；焊接性能优异，推荐 ER308LN/ER308L 焊材，焊后无需固溶处理。
- 磁性响应： 固溶态无磁，重冷加工后因应变诱导马氏体可能显弱磁性，可通过 1050 °C 固溶退火消除。
1.4311 以“高强度+耐硝酸+深冷韧性”三大核心优势，填补了 304L 强度不足与 316L 成本过高之间的空白，是化工压力容器、深冷管道、高强度紧固件的高性价比方案。
