304不銹鋼 編輯

304不銹鋼是不銹鋼中常見的一種材質(zhì)，密度為7.93 g/cm3，業(yè)內(nèi)也叫做18/8不銹鋼。耐高溫800度，具有加工性能好，韌性高的特點，廣泛使用于工業(yè)和家具裝飾行業(yè)和食品醫(yī)行業(yè)。

市場上常見的標示方法中有06Cr19Ni10，SUS304，其中06Cr19Ni10一般表示國標標準生產(chǎn)，304一般表示ASTM標準生產(chǎn)，SUS 304表示日標標準生產(chǎn)。

304 是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設(shè)備和機件。為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有18%以上的鉻,8%以上的鎳含量。304不銹鋼是按照美國ASTM標準生產(chǎn)出來的不銹鋼的一個牌號。

物理性能編輯

抗拉強度 σb (MPa)≥520

304不銹鋼圖冊(6張)

條件屈服強度 σ0.2 (MPa)≥205

伸長率 δ5 (%)≥40

斷面收縮率 ψ (%)≥60

硬度：≤187HBW;≤90HRB;≤200HV

密度（20℃，g/cm3）：7.93

熔點（℃）：1398~1454

比熱容（0~100℃，KJ·kg-1K-1）：0.50

熱導(dǎo)率（W·m-1·K-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5

線脹系數(shù)（10-6·K-1）：（0~100℃）17.2，（0~500℃）18.4

電阻率（20℃，10-6Ω·m）：0.73

縱向彈性模量（20℃，KN/mm2）：193[1]

產(chǎn)品標準編輯

對于304不銹鋼來說，其成份中的Ni元素非常重要，直接決定著304不銹鋼的抗腐蝕能力及其的價值。

304中最為重要的元素是Ni、Cr，但是又不僅限于這兩個元素。具體的要求由產(chǎn)品標準規(guī)定。鋁盡管有高反射率和熱傳導(dǎo)性，厚度6mm以下的鋁材可以切割，這取決于合金類型和激光器能力。行業(yè)常見判定情況認為只要Ni含量大于8%，Cr含量大于18%，就可以認為是304不銹鋼。這也是為什么業(yè)內(nèi)會把這類不銹鋼叫做18/8不銹鋼的原因。其實，相關(guān)的產(chǎn)品標準對304有著非常清楚的規(guī)定，而這些產(chǎn)品標準針對不同形狀的不銹鋼又有一些差異。下面是一些常見的產(chǎn)品標準與測試。

要想確定一個材料是不是304不銹鋼，必須滿足產(chǎn)品標準中每一個元素的要求，只要有一個不符合，就不能叫做304不銹鋼。

1、ASTM A276（Standa Specification for Stainless Steel Bars棒材 and Shapes型材）

304

C

Mn

P

S

Si

Cr

Ni

要求，%

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤1.00

18.0–20.0

8.0-11.0

2、ASTM A240（Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate板材,Sheet片材, and Strip帶材 for Pressure essels and for General Applications）

N

≤0.07

≤0.75

17.5–19.5

8.0–10.5

≤0.10

3、JIS G4305（cold-rolled 冷軋stainless steel plate板材, sheet片材 and strip帶材）

SUS 304

8.0-10.5

4、JIS G4303 （Stainless steel bars不銹鋼棒）

以上四個標準只是常見的幾個標準，其實ASTM和JIS中有提到304的不止這幾個標準。在確定要選用的不銹鋼類型時，主要考慮的是所要求的審美標準、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。每個標準其實對304的要求不盡相同，所以要想確定一個材料是不是304，準確的表達方式應(yīng)該說是否符合某個產(chǎn)品標準中的304要求。材質(zhì)證明書一般要出具以下類型報告：

2、熔化切割。

在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因為材料的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。

激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫，而氣體本身不參于切割。原因：研磨不充分，加工越大桔皮越嚴重，原材料晶粒粗大，熱處理軟化。激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。大切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。激光熔化切割對于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對于鋼材料來說，在104W/cm2～105 W/cm2之間。

3、氧化熔化切割（激光火焰切割）。

熔化切割一般使用惰性氣體，如果代之以氧氣或其它活性氣體，材料在激光束的照射下被點燃，與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源，使材料進一步加熱，稱為氧化熔化切割。

由于此效應(yīng)，對于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。計算方法編輯彩色不銹鋼板價格=厚度（mm)X寬（m）X長(m)X密度X價格（元/kg) （加工費。另一方面，該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實際上它會生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角時是不好的（有燒掉尖角的危險）?？梢允褂妹}沖模式的激光來限制熱影響，激光的功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。

噴嘴設(shè)計及氣流控制

噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù)： 激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。數(shù)控編程，可加工任意的平面圖，可以對幅面很大的整板切割，無需開模具，經(jīng)濟省時。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應(yīng)；同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。因此，除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)計及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。

激光切割用的噴嘴采用簡單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。隨著光束與工件相對位置的移動，最終使材料形成切縫，從而達到切割的目的。通常用實驗和誤差方法進行設(shè)計。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進行流體力學(xué)計算與分析。在使用時從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經(jīng)一定距離到達工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

可用下列公式計算： V=8.2d2(Pg 1)

V-氣體流速 L/min

d-噴嘴直徑 mm

Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。如果焦點大小和焦點深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化，必然會對加工產(chǎn)生很大影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等[1]。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1 1/n)1 n/2時（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。

為進一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。73縱向彈性模量（20℃，KN/mm2）：193[1]產(chǎn)品標準編輯對于304不銹鋼來說，其成份中的Ni元素非常重要，直接決定著304不銹鋼的抗腐蝕能力及其的價值。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗,見圖4。試驗結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時切割速度只能達到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。

高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩(wěn)定,是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。按鋼板中的主要化學(xué)成分或鋼板中的一些特征元素來分類，分為鉻不銹鋼板、鉻鎳不銹鋼板、鉻鎳鉬不銹鋼板以及低碳不銹鋼板、高鉬不銹鋼板、高純不銹鋼板等。第二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠,與聚焦光束難以匹配而無法采用。