321和304N这两个钢都是18-8型奥氏体不锈钢。321属于低碳奥氏体不锈钢，304N属于超低碳奥氏体不锈钢。321是为了解决1Cr18Ni9、0Cr18Ni9焊后具有晶间腐蚀倾向，难以适用于焊接设备和零部件的不足而发展的。向321钢中加入了Ti元素，由于Ti元素对碳元素亲和力大，钢中的C首先与Ti形成碳化物，抑制了Cr元素与C元素形成碳化物，从而提高耐蚀性能。321是不锈钢中应用较为广泛的钢种。304N是在304L基础上添加部分Ni和N，其特点在于既有优良的力学性能又有很好的抗腐蚀能力，同时避免了含钛钢中氮化钛、碳氮化钛的不良影响，是目前飞行器中的部件和装置、海水设备中泵、阀以及船舶的轴与推进器等需要的优质不锈钢材料。我国目前还在大量应用的是含钛的18-8型钢种，国外发达国家已经由超低碳及其含氮奥氏体不锈钢取代。
对321和304N两个钢种的特性、生产工艺及性能等方面进行了研究。试验用料的生产工艺流程：电炉EAF→精炼（AOD+LF）冶炼浇铸电极棒→电渣重熔成钢锭→精快锻联合开坯→轧制成棒材→固溶处理→砂剥→精整→探伤→入库。
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牌号 |
部位 |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Ni |
|
321 |
头 |
0.06 |
1.65 |
0.71 |
0.02 |
0.001 |
10.64 |
|
尾 |
0.06 |
1.65 |
0.72 |
0.02 |
0.001 |
10.51 |
|
|
304N |
头 |
0.016 |
1.68 |
0.47 |
0.014 |
0.002 |
10.59 |
|
尾 |
0.015 |
1.68 |
0.48 |
0.014 |
0.002 |
10.56 |
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牌号 |
部位 |
Cr |
Ti |
N |
Cu |
Mo |
|
|
321 |
头 |
18.20 |
0.54 |
0.008 |
0.04 |
0.04 |
|
|
尾 |
18.17 |
0.44 |
0.011 |
0.04 |
0.04 |
||
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304N |
头 |
17.93 |
0.01 |
0.170 |
0.02 |
0.02 |
|
|
尾 |
17.90 |
0.01 |
0.168 |
0.02 |
0.02 |
试验用料化学成分见下表：
牌号 部位 C Mn Si P S Ni
321 头 0.06 1.65 0.71 0.02 0.001 10.64
尾 0.06 1.65 0.72 0.02 0.001 10.51
304N 头 0.016 1.68 0.47 0.014 0.002 10.59
尾 0.015 1.68 0.48 0.014 0.002 10.56
牌号 部位 Cr Ti N Cu Mo
321 头 18.20 0.54 0.008 0.04 0.04
尾 18.17 0.44 0.011 0.04 0.04
304N 头 17.93 0.01 0.170 0.02 0.02
尾 17.90 0.01 0.168 0.02 0.02
对比试验结果发现：
1）冶炼工艺对化学成分及材料性能有影响。321和304N两个钢种都是采用电炉+电渣法冶炼，这种方法冶炼是在大气下冶炼，由于两个钢种成分不同，冶炼过程对两个钢种成分影响也不同，成分上的差异又可能导致性能上的差异。321钢含Ti，Ti属于易氧化元素，在大气下冶炼收得率不稳定。为保证Ti成分稳定，加大了冶炼难度。在电炉冶炼中要注意控制电极棒的Ti成分，钢水脱氧情况，电极浇注过程氩气保护情况，电渣渣料烘烤情况等。304N钢不含易氧化元素，所以电炉冶炼时可全程吹空气或氮气。
2）304N不锈钢与321钢相比，强度高，特别是屈服强度高将近100MPa，但塑性并不比321钢低，耐晶间腐蚀性能与321钢相当。
3）304N不锈钢与321钢相比，冶炼加工工艺简单，而且综合性能好。
4）304N可以替代含Ti的321钢，应用于具有较高强度要求，又有良好耐腐蚀性要求的航空航天设备及零部件。
