301 versus 302 austenitisch roestvrij staal: gids voor veer- en structurele toepassingen

Type 301 en Type 302 zijn beide austenitische roestvaste staalsoorten uit de 18-8-familie die dateren van vóór de moderne 304-chemie met laag-koolstofgehalte. Ze blijven vandaag de dag nog steeds gespecificeerd om één specifieke reden: een gecontroleerde, voorspelbare werkverhardende reactie die koudvervormen direct omzet in kracht zonder hittebehandeling. Dit maakt ze tot de standaardmaterialen voor veren, clips, bevestigingsmiddelen en lichte structurele hardware.

De twee kwaliteiten verschillen voornamelijk wat betreft het nikkelgehalte. Nikkel stabiliseert de austenietfase; het verminderen ervan, zoals in 301, maakt het austeniet minder stabiel en versnelt de transformatie van de koud-bewerkte structuur in hoge-rek-geïnduceerde martensiet. Het begrijpen van dit enkele verschil verklaart bijna elk praktisch onderscheid tussen de twee kwaliteiten.

Kerncompositie en ontwerpintentie

Onderstaande samenstellingslimieten volgen ASTM A240 voor plaat, vel en strip:

Element (gew%)	301, UNS-S30100	302, UNS-S30200
Koolstof, max	0.15	0.15
Chroom	16.0–18.0	17.0–19.0
Nikkel	6.0–8.0	8.0–10.0
Mangaan, max	2.00	2.00
Silicium, max	0.75	0.75
Fosfor, max	0.045	0.045
Zwavel, max	0.030	0.030
Stikstof, max	0.10	0.10

In de gegloeide toestand vertonen beide kwaliteiten dezelfde minimale sterkte volgens ASTM A240: treksterkte 515 MPa, 0,2% opbrengst 205 MPa, rek 40%. Het prestatieverschil treedt pas op na koudverwerken.

Werkverharding: de hendel van de veermaker

Koudwalsen, trekken of vormen verhoogt de sterkte van beide kwaliteiten. Graad 301-werk-hardt sneller uit omdat het magere nikkelgehalte het austeniet minder stabiel maakt; vervorming veroorzaakt spanning-geïnduceerd martensiet, wat snel kracht toevoegt. In de volledige-harde stripconditie gedefinieerd door ASTM A666 vertoont Type 301 een minimale treksterkte van ongeveer 1.030 MPa, ongeveer het dubbele van de uitgegloeide waarde. Dit is de reden waarom 301 de batterijcontacten, borgringen, clips en andere -componenten met hoge elasticiteit domineert.

Werk van klasse 302-hardt langzamer uit. Het bereikt bruikbare sterkteniveaus bij lichtere temperaturen, maar behoudt meer ductiliteit na gematigde vorming, wat geschikt is voor gebogen beugels, gevormde behuizingen en kleine machineonderdelen die secundaire bewerkingen moeten overleven zonder te barsten.

Corrosiebestendigheid bij normaal gebruik

Geen van beide soorten bevat molybdeen, dus geen van beide mag worden gebruikt in de maritieme, chemische of -voedselsector. Type 301, met het lagere chroom- en nikkelgehalte, is de gevoeligste van de twee en kan het beste worden beperkt tot droge binnenomgevingen. Type 302 verdraagt ​​beter luchtvochtigheid op korte- termijn en milde luchtvochtigheid, en is acceptabel voor hardware voor binnenshuis, waarbij het oppervlak periodiek wordt gereinigd. Beide zijn niet-magnetisch in uitgegloeide toestand en worden licht magnetisch na zwaar koud werk, wat van belang is voor elektronische behuizingen en magnetische-interferentie-gevoelige assemblages.

Fabricage, lassen en kostenruil-Kortingen

Lassen: 302 last gemakkelijker omdat het hogere nikkelgehalte het risico op heetscheuren verlaagt; 301 mag alleen worden gelast als dit onvermijdelijk is, en lasverbindingen in 301 behouden niet de werk-geharde sterkte van de basisstrip. Vormen: 301 vereist gecontroleerd gereedschap, omdat over-verharding randscheuren kan veroorzaken; 302 is vergevingsgezinder voor minder ervaren fabrikanten. Kosten: 301 vervoert minder nikkel en is over het algemeen 3 tot 5 procent goedkoper per ton, een aanzienlijke besparing bij de productie van grote-strips wanneer de nikkelprijzen hoog zijn.

Selectierichtlijnen

Kies 301 voor veren, veerklemmen, batterijcontacten, trillingsdempers en elk onderdeel dat afhankelijk is van koude-bewerkte elasticiteit. Kies 302 voor structurele beugels, bevestigingsmiddelen, machinebeschermingen en gevormde componenten die een gemiddelde sterkte, vervormbaarheid en lasbaarheid nodig hebben. Controleer voor beide kwaliteiten de gebruiksomgeving: als er vocht, zout of chemicaliën aanwezig zijn, stap dan over op 304, 316 of een precipitatieverhardingsgraad.

Veelgestelde vragen

Welke kwaliteit is sterker voor veren?

Type 301 bereikt een grotere sterkte bij dezelfde temperatuur, omdat het sneller uithardt-. In volledig-harde strip vertoont het een minimale treksterkte van ongeveer 1.030 MPa volgens ASTM A666, tegenover een lager minimum voor 302 bij dezelfde temperatuur.

Waarom is 302 duurder dan 301?

302 bevat ongeveer twee procentpunten meer nikkel, en nikkel is de dominante kostenfactor bij de prijsstelling van austenitisch roestvrij staal.

Zijn 301 en 302 magnetisch?

In uitgegloeide toestand zijn ze in wezen niet-magnetisch. Na zware koude bewerking maakt de spanning-geïnduceerde martensiet ze zwak magnetisch. Type 301 wordt magnetischer dan 302 op hetzelfde koude- werkniveau.

Kan 301 worden gelast?

Het kan worden gelast, maar de verbinding verliest de-geharde sterkte en het magere nikkelgehalte verhoogt het risico op scheuren-. Voor lasconstructies wordt normaal gesproken de voorkeur gegeven aan 302, 304 of 304L.

Hebben 301 en 302 een warmtebehandeling nodig na koudverwerken?

Nee. Het koude verwerkingsproces- zelf ontwikkelt de vereiste sterkte. Verwarming boven ongeveer 400 C zou het koude werk verlichten en de sterkte verminderen.

Welke kwaliteit moet worden gebruikt voor elektronische toepassingen?

Beide worden gebruikt. 302 heeft de voorkeur waar restmagnetisme moet worden geminimaliseerd en waar milde corrosieweerstand nodig is; 301 wordt gekozen wanneer maximale veerkracht vereist is in een beperkte ruimte.