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什么是不锈钢301？301不锈钢牌号比较301不锈钢化学成分301不锈钢的机械性能301级不锈钢的物理性能301不锈钢的加工工艺301不锈钢的应用301和304不锈钢的区别探讨热处理工艺对SUS301不锈钢硬度的影响
什么是不锈钢301？
301不锈钢是由17%铬和7%镍组成的亚稳定奥氏体不锈钢，在充分固溶条件下具有完全奥氏体组织。之中 不锈钢材质、301是最容易发生冷变形强化的钢种。通过冷变形加工，可以提高钢材的强度和硬度，同时保留足够的塑性和韧性。此外，该钢在大气条件下的防锈性能良好，但在还原性介质中的耐蚀性较差，在酸、碱、盐等化学介质中的耐蚀性较差。因此，不建议在恶劣、腐蚀性环境中使用。 301主要用于冷工作状态的设备部件，可以承受高载荷，同时也希望减轻设备重量并防止生锈。此外，这种钢材在受到外力冲击时容易产生加工硬化，可以吸收更多的冲击能量，为设备和人员提供更可靠的安全保护。 301在变形时容易产生加工硬化，用于强度要求高的地方。
301不锈钢牌号比较
年级
301
联合国编号
（S30100）
老英国人
BS
301S21
En
–
欧元标准
没有
1.431
姓名
X10CrNi18-8
瑞典党卫军
2331
日本JIS
不锈钢 301
301不锈钢化学成分
301不锈钢化学成分（质量分数）（wt.%）
钢材等级
C
Mn
Si
P
S
Cr
Mo
Ni
N
301
分钟。
–
–
–
–
–
16
–
6
–
ASTM A666
最大限度。
0.15
2
1
0.045
0.03
18
8
0.1
301L
分钟。
–
–
–
–
–
16
–
6
–
日标G4305
最大限度。
0.03
2
1
0.045
0.03
18
8
0.2
1.4318/301LN
分钟。
–
–
–
–
–
16.5
–
6
0.1
ZH-10088 2的
最大限度。
0.03
2
1
0.045
0.015
18.5
8
0.2
301不锈钢的机械性能
301 级状态 ASTM A666
抗拉强度 (MPa) 最小值
屈服强度 0.2% 证明 (MPa) 最小值
伸长率（50mm 中的%）（厚度>0.76mm）最小值
弯曲测试（厚度>1.27mm）
弯曲角度(°)
因素
退火
758
276
60
–
–
1/16硬
620
310
40
180
1
1/8硬
690
380
40
180
1
1/4硬
862
514
25
90
2
1/2硬
1034
758
18
90
2
3/4硬
1205
930
12
90
3
全硬
1276
965
9
90
5
301级不锈钢的物理性能
年级
密度kg / m3)
弹性模量（GPa）
平均热膨胀系数 (μm/m/°C)
导热系数（W / mK）
比热0-100°C
(焦耳/公斤.K)
电阻率 (nΩ.m)
0 100°C
0 315°C
0 538°C
100°C
500°C
301
7880
193
16.9
17.2
18.2
16.2
21.4
500
695
301不锈钢的加工工艺
耐腐蚀性能
301不锈钢的耐腐蚀性能与304不锈钢相似。在室温下的轻微腐蚀环境中，该牌号表现出良好的耐腐蚀性。
耐热性
301级不锈钢具有良好的抗氧化性，适用于高达840℃的间歇工作和高达900℃的连续工作。
热处理
301级不锈钢经过固溶处理和退火，温度范围在1010℃至1120℃之间，然后快速冷却。对于中间退火，选择较低的温度范围。热处理不适用于该等级的不锈钢。
冷加工
301牌号及其低碳变种不锈钢主要用作高强度不锈钢。这些级别的加工硬化率都很高，当冷加工面积减少1%时，硬度可提高约14MPa。因此，通过冷轧和滚压成型操作可以实现高强度。
通过这些成形方法，应变硬化奥氏体可以部分转变为马氏体。尽管达到如此高的强度，合金中的残余延展性仍然会导致严重的冷变形。在退火状态下，合金无磁性，但冷加工后表现出强磁性。
焊接
301不锈钢适合所有标准 焊接方法。建议使用308L级焊接材料作为填充金属。焊接后的301级零件必须经过退火处理，以达到最大的耐腐蚀性。对于 301L 和 301LN 牌号，焊后不需要退火。焊后退火的目的是消除冷轧造成的高强度。
可采用点焊技术组装冷轧301部件；这种快速焊接技术不会损害部件的整体强度。
301不锈钢的应用
301级不锈钢因其独特的性能而被广泛应用于各个领域。以下是一些典型应用的详细信息：
制造铁道车辆结构部件：由于301不锈钢具有高强度和韧性，非常适合用作承重部件和长期磨损的连接件。
飞机机身：在航空航天领域，301不锈钢可以承受高速飞行时产生的极端力和温度变化。
公路拖车部件：高强度和抗疲劳性使 301 不锈钢成为承载重物的理想材料。
汽车轮毂盖：这种材料不仅美观而且具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣的环境下抵抗腐蚀和氧化。
雨刮片支架：301不锈钢的成型和强度特性适合部件的长期重复使用。
炉芯夹具：其耐热性保证了即使在高温环境下其结构稳定性。
窗纱框：广泛用于需要耐候性和结构支撑力强的家用和工业产品。
面包机弹簧：其良好的弹性和强度使其成为长期反复变形应用的理想材料。
幕墙：在现代建筑中，301不锈钢经常用于幕墙系统，以提供既坚固又美观的表面材料。
上述应用案例展示了301级不锈钢优异的工程性能及其在现代工业和建筑设计中的多样性和适应性。不锈钢的这些特性保证了其在高端应用市场的重要地位。
301和304不锈钢的区别
301和304不锈钢的区别主要体现在成分、力学性能和应用领域：
成分区别：304不锈钢含有较高比例的镍（Ni）和较低的碳（C）含量，而301不锈钢含有较高的碳含量和较低的镍含量。这意味着304不锈钢具有更好的耐腐蚀性和焊接性能，而301由于含碳量更高而具有更好的强度。
机械性能：由于301的含碳量较高，通过冷加工可以达到较高的硬度和强度，但这也导致301的韧性比304略低。相比之下，304由于其在室温下表现出更好的韧性。镍含量较高。
耐腐蚀性：304由于镍含量高，提供了更强的耐腐蚀性，特别是在氧化环境中。虽然301也具有良好的耐腐蚀性，但在极端环境或需要更高耐腐蚀性的应用中，304通常是更好的选择。
应用领域：由于强度高、成本低，301不锈钢常用于需要大量冷加工的场合，如铁路车辆、机械结构件等。304不锈钢广泛应用于食品行业、医疗器械、家居用品等领域因其优越的综合性能。
总体而言，材料的选择将取决于预期的应用和具体的工作条件，并需要根据耐腐蚀性、机械强度和成本等具体因素综合考虑。
探讨热处理工艺对SUS301不锈钢硬度的影响
SUS301（17Cr-7Ni）不锈钢属于奥氏体不锈钢，与市场主流不锈钢相比，它不仅具有高耐腐蚀性，而且具有优越的拉伸强度和高温性能。现广泛应用于弹片、弹簧、螺栓等工程部件。公司SUS301不锈钢硬度过高，我们计划采用热处理工艺降低其硬度。适当的热处理工艺可以改变材料的硬度 金属材料，从而满足金属材料的硬度要求。本文分两组实验来探究不同热处理工艺对SUS301硬度的影响。
1.化学成分
不锈钢SUS301的化学成分如表1所示。
2、检测设备
维氏硬度计、热处理炉。
3、测试方法
热处理工艺：在热处理炉内设定一定的炉温，达到温度后放置试样并保温。达到实验设计规定的时间后，取出进行水冷。硬度测试采用维氏硬度HV30。
表1 SUS301化学成分/%
元素
C
Mn
Ni
Si
F
S
Nb
Cr
化学成分范围
≤0.15
≤2.00
6.00-8.00
≤1.00
≤0.035
≤0.030
/
16.00-18.00
实际测量值
0.13
1.8
7.23
0.92
0.022
0.019
/
17.32
第一组实验：热处理工艺保温温度对SUS301硬度的影响。分别在300、400、500、600、700、750、800、850、900、950和1000℃的炉温下处理样品。达到温度后，保温2分钟，用水冷却。待样品恢复至室温后，测试其硬度。
实验二：热处理工艺保温时间对SUS301硬度的影响。将样品在炉温850℃下处理，分别保温2、4、6分钟，然后用水冷却。等待样品恢复至室温并测试其硬度。
4、测试数据
- 硬度 热处理前SUS301的硬度如表2所示。热处理前SUS301的硬度在512HV30左右。
第一组实验考察了热处理工艺保温温度对SUS301硬度的影响，如表3和图1所示。
表2 SUS301热处理前的硬度
样本
点 1 (HV30)
点 2 (HV30)
点 3 (HV30)
平均 (HV30)
硬度
511
509
517
512
表3 SUS301在不同保温温度下热处理后的硬度
温度/℃
保温时间/分钟
点 1 (HV30)
点 2 (HV30)
点 3 (HV30)
平均 (HV30)
300
2
535
550
540
542
400
2
536
542
542
540
500
2
558
538
540
545
600
2
529
525
533
529
650
2
490
489
487
489
700
2
407
406
408
407
750
2
410
409
410
410
800
2
371
377
373
374
850
2
281
280
283
281
900
2
259
263
265
262
950
2
264
268
268
267
1 000
2
249
247
245
247
图1 硬度随热处理温度的变化曲线
根据表3和图1可以看出，在热处理温度从300℃升高到500℃的过程中，水冷SUS301热处理后测得的硬度稳定在542HV30左右。 500℃以后，随着热处理温度的升高，水冷后SUS301的硬度呈现持续下降的趋势。
第二组实验考察了热处理温度301℃下保温时间对SUS850硬度的影响，如表4和图2所示。
根据表4和图2可以看出，在热处理温度为850℃时，试验样品的硬度随着水冷后保温时间的增加而不断降低。
表4 SUS301在850 ℃不同保温时间后的硬度
温度/℃
保温时间/分钟
点 1 (HV30)
点 2 (HV30)
点 3 (HV30)
平均 (HV30)
850
2
281
280
283
281
850
4
277
278
277
277
850
6
270
271
270
270
850
8
265
263
267
265
图2 硬度随保温时间的变化曲线
5 实验结果讨论
不锈钢SUS301属于奥氏体不锈钢。经过300-1000℃的热处理工艺后，组织没有改变，为单相奥氏体。通过实验发现，SUS301不锈钢在一定温度下保温和水冷一段时间后，会发生不同程度的硬度变化，具体表现在以下三个方面：
当第一组实验的热处理温度在300-500℃之间时，热处理后水冷测得的硬度在542HV30左右。与512HV30处理前的硬度相比，热处理后硬度有所增加。实验过程水冷后，样品的显微组织没有变化，但硬度有所增加。这表明在快速冷却过程中，奥氏体不锈钢的外部金属迅速冷却、收缩和硬化，而内部金属温度仍然较高。由于外部冷却和内部加热，进一步冷却至室温会因内部收缩而在外层产生应力。这种热应力在其表面产生很大的压应力，促进奥氏体不锈钢表面硬度的增加。
通过第一组实验发现，当热处理温度在500-1000℃之间时，水冷后试样的硬度随着温度的升高而明显下降，从542HV30降至247HV30。当温度在500℃以上时，奥氏体不锈钢SUS301的固溶效应明显。在较高的热处理温度下，不锈钢的屈服极限会降低，产生大于该温度的内应力，推动材料发生塑性变形，直至内应力与该温度下的屈服应力达到平衡。去除内应力的影响后，样品的硬度会下降。
第二组实验中，在热处理温度850℃下，随着保温时间从2分钟增加到8分钟，水冷后样品的硬度略有下降。这是因为保温时间越长，不锈钢的应力释放就越彻底，硬度就越低。
6。 结论
通过两组热处理实验，得到了奥氏体不锈钢SUS301的硬度随热处理工艺保温温度和保温时间的变化规律。
热处理温度500℃之前，由于冷却过程中产生残余应力，SUS301不锈钢的硬度会略有增加； 500℃后，奥氏体不锈钢由于固溶效应，应力释放，硬度显着降低。随着温度从500℃升高到1000℃，金属硬度从542HV30降低到247HV30。
在相同的热处理温度下，热处理时间的增加会使金属的硬度略有下降。保温时间从2分钟增加到8分钟，SUS301不锈钢的硬度从281HV30下降到265HV30。
作者：甘玉忠