Z3CND17-11Az不锈钢低碳设计降低热影响区敏化风险焊后无需复杂热处理

"Z3CND17-11Az高合金奥氏体不锈钢，通过铬-镍-钼-氮协同强化，耐蚀性比304不锈钢提升40%，兼具轻量化与高强度特性，广泛应用于化工、海洋工程及热交换设备。"

材料定义与标准体系

Z3CND17-11Az是法国AFNOR标准下的高合金奥氏体不锈钢，属于氮强化型耐蚀材料。其命名规则中：

• “Z3"：标识铸造工艺类别；

• “CND"：代表铬（Cr）-镍（Ni）-钼（Mo）核心成分体系；

• “17-11"：表示铬含量约17%、镍含量约11%；

• “Az"：标注氮（N）元素强化特性。

• 该材料国际通用牌号包括中国GB标准的022Cr17Ni12Mo2N（统一代号S31653）、美国ASTM的S31653及欧洲EN标准的1.4429。

一、化学成分设计

Z3CND17-11Az的合金设计以铬-镍-钼-氮四元协同强化为核心：

• 耐蚀基础元素：

• 铬（Cr, 16.0–18.0%）：形成致密Cr₂O₃氧化膜，抵抗点蚀与应力腐蚀开裂（SCC），尤其在含氯介质中表现突出。

• 钼（Mo, 2.0–2.5%）：增强钝化膜稳定性，显著提升耐海水及酸性介质（如硫酸、醋酸）腐蚀能力。

• 奥氏体稳定元素：

• 镍（Ni, 10.0–12.0%）：维持全奥氏体组织，优化低温韧性及热加工塑性。

• 强化元素：

• 氮（N, 0.12–0.20%）：通过固溶强化提高屈服强度（较传统304不锈钢提升40%以上），并抑制碳化物析出导致的晶间腐蚀。

• 纯净度控制：

• 低碳（C≤0.030%）：减少碳化铬析出，避免焊接敏化风险；

• 低硫（S≤0.015%）、低磷（P≤0.040%）：保障热加工稳定性与材料纯净度。

二、物理与机械性能

1. 物理性能：

• 密度：7.36 kg/dm³（低于304不锈钢的7.93 kg/dm³，利于轻量化设计）；

• 热膨胀系数：20–100℃时为13×10⁻⁶/K，高温形变可控性优异；

• 热导率：100℃时为15.4 W/(m·K)，适用于热交换设备散热需求；

• 电阻率：0.72 μΩ·cm，兼具弱导电场景适用性。

机械性能（退火态）：

• 冲击吸收功（Akv）：434 J

• 延伸率（A）：≥11%

• 断面收缩率（Z）：≥12%

• 屈服强度（σ0.2）：≥881 MPa

• 抗拉强度（Rm）：≥785 MPa

• 强度：

• 韧性：

• 硬度：退火态≤220 HBW，冷加工后可达300 HBW以上。

表：Z3CND17-11Az与304不锈钢性能对比