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310/310S不銹鋼圓鋼

310不銹鋼通常表現(xiàn)出良好高溫強(qiáng)度,抗蠕變性和抗環(huán)境腐蝕性。因此,它們被廣泛應(yīng)用于熱處理行業(yè)的熔爐零部件,如:傳送帶,滾筒,爐頭,耐火墊板,吊管架等。這些等級(jí)也應(yīng)用到化學(xué)加工行業(yè),用于承載熱濃酸,氨水和二硫化物。在食物加工行業(yè),這些等級(jí)用于與熱乙酸和檸檬酸接觸。

  • 規(guī)格: Ф8mm~Ф400mm
  • 表面: 黑皮
  • 交貨狀態(tài): 無(wú)
  • 價(jià)格:

310不銹鋼

309/309S和310/310S奧氏體不銹鋼經(jīng)常被應(yīng)用于高溫環(huán)境下的作業(yè)。其較高的鉻含量和鎳含量確保了良好的耐腐蝕性和抗氧化性,與奧氏體304 合金相比,它在室溫下強(qiáng)度要高一點(diǎn)。

應(yīng)用

310不銹鋼通常表現(xiàn)出良好高溫強(qiáng)度,抗蠕變性和抗環(huán)境腐蝕性。因此,它們被廣泛應(yīng)用于熱處理行業(yè)的熔爐零部件,如:傳送帶,滾筒,爐頭,耐火墊板,吊管架等。這些等級(jí)也應(yīng)用到化學(xué)加工行業(yè),用于承載熱濃酸,氨水和二硫化物。在食物加工行業(yè),這些等級(jí)用于與熱乙酸和檸檬酸接觸。

化學(xué)成分

除特別說(shuō)明外,以下的化學(xué)成分是根據(jù)ASTM A167和ASTM A240標(biāo)準(zhǔn)。


309合金309S合金

(UNS S30900)(UNS S30908)
C0.200.08
Mn2.002.00
P0.0450.045
S0.0300.030
Si0.750.75
Cr22.00 最小值/24.00 最大值22.00 最小值/24.00 最大值
Ni12.00 最小值/15.00 最大值12.00 最小值/15.00 最大值
Fe剩余部分剩余部分

310合金310S合金

(UNS S31000)(UNS S31008)
C0.250.08
Mn2.002.00
P0.0450.045
S0.0300.030
Si1.751.50
Cr24.00 最小值/26.00 最大值24.00 最小值/26.00 最大值
Ni19.00 最小值/22.00 最大值19.00 最小值/22.00 最大值
Fe剩余部分剩余部分

表中的數(shù)值表示重量百分百,除特別說(shuō)明范圍外,表中都是最大值


物理性能



309合金
密度lbm/in3g/cm3
    68°F (20°C)0.29
8.03
熱膨脹系數(shù)(min/in)?°F(mm/m)?°K
     68 - 212°F
    (20 - 100°C)
8.715.6
    68 - 932°F
    (20 - 500°C)
9.817.6
    68 - 1832°F
    (20 - 1000°C)
10.819.4
電阻率mW?inmW?cm
     68°F (20°C)30.778.0
    1200°F (648°C)45.1114.8
導(dǎo)熱性Btu/hr?ft?°FW/m?K
    68 - 212°F
    (20 - 100°C)
9.015.6
     68 - 932°F
    (20 - 500°C)
10.818.7
比熱Btu/lbm?°FJ/kg?K
    32 - 212°F
    (0 - 100°C)
0.12502
導(dǎo)磁率(退火)1
    200H1.02
彈性系數(shù)(退火)2psiGPa
    受拉(E)29 x 106
200
    扭曲 (G)11.2 x 10677

310合金
密度lbm/in3g/cm3
    68°F (20°C)0.29
8.03
熱膨脹系數(shù)(min/in)?°F(mm/m)?°K
     68 - 212°F
    (20 - 100°C)
8.815.9
     68 - 932°F
    (20 - 500°C)
9.517.1
     68 - 1832°F
    (20 - 1000°C)
10.518.9
電阻率mW?inmW?cm
     68°F (20°C)30.778.0
    1200°F (648°C)----
導(dǎo)熱性Btu/hr?ft?°FW/m?K
    68 - 212°F
    (20 - 100°C)
8.013.8
    68 - 932°F
    (20 - 500°C)
10.818.7
比熱Btu/lbm?°FJ/kg?K
    32 - 212°F
    (0 - 100°C)
0.12502
導(dǎo)磁率(退火)1
    200H1.02
彈性系數(shù)(退火)2psiGPa
   受拉 (E)29 x 106
200
    扭曲 (G)11.2 x 10677

 


短期機(jī)械性能

所有的抗拉試驗(yàn)都是根據(jù)ASTM E8來(lái)完成的。表中的數(shù)據(jù)是若干個(gè)測(cè)試樣品(最少2個(gè)樣品,最多10個(gè)樣品)得出來(lái)測(cè)試結(jié)果的平均值。屈服強(qiáng)度是通過(guò)0.2%抵消方法得到的。塑性延伸通過(guò)一個(gè)2英寸的樣品來(lái)測(cè)量。

309合金

測(cè)試溫度抗屈強(qiáng)度
(°F)(°C)ksiMPa
772542.0290
40020435.0241
80042730.0207
100053824.0166
120064922.0152
140076020.0138
160087118.5128
1800982----
測(cè)試溫度抗拉強(qiáng)度延伸率
(°F)(°C)ksiMPa%
772590.062149
40020480.055246
80042772.049740
100053866.045536
120064955.037935
140076036.024840
160087121.014550
180098210.16965

309S合金

測(cè)試溫度抗屈強(qiáng)度
(°F)(°C)ksiMPa
772550.9351
2009344.7308
40020437.4258
60031633.4230
80042729.6204
90048230.4210
100053826.7184
110059326.5182
120064924.7170
130070423.7163
140076022.2153
150081620.1138
160087116.6114
170092713.190
18009828.256
190010384.632
測(cè)試溫度抗拉強(qiáng)度延伸率
(°F)(°C)ksiMPa%
772597.167044.6
2009388.861229.0
40020481.756334.5
60031680.255331.6
80042777.153132.1
90048274.751532.0
100053871.249126.6
110059365.645225.5
120064955.938628.8
130070455.7384--
140076036.024822.5
150081624.717064.8
160087120.714273.3
170092715.410678.7
180098210.874--
190010386.646--

310合金

測(cè)試溫度抗屈強(qiáng)度
(°F)(°C)ksiMPa
772542.4292
40020431.5217
80042727.2188
100053824.2167
120064922.6156
150081619.7136
1800982----
20001093----
測(cè)試溫度抗拉強(qiáng)度延伸率
(°F)(°C)ksiMPa%
772589.561745
40020476.652837.5
80042774.851637
100053870.148336
120064957.239441.5
150081630.320966
180098211.07665
200010937.04877

310S合金

測(cè)試溫度抗屈強(qiáng)度
(°F)(°C)ksiMPa
772545.6314
2009341.4286
40020436.9254
60031634.6239
80042730.3209
100053829.4203
120064925.8178
140076021.4147
160087116.1111
18009828.256
200010934.027
測(cè)試溫度抗拉強(qiáng)度延伸率
(°F)(°C)ksiMPa%
772590.562442.6
2009383.457541.3
40020477.353335.8
60031675.251935.0
80042773.650833.5
100053870.248437.0
120064957.039332.0
140076037.726054.0
160087122.515556.5
180098211.88193.3
200010936.544121.0


抗水溶液腐蝕

309/309S和310/310S主要用于高溫環(huán)境下,可以有效利用它們的抗氧化性。但是,這些合金因?yàn)楹t量和含鎳量高,對(duì)水溶液也具有一定的耐腐蝕性。

含鎳量高使這些合金對(duì)氯化物應(yīng)力龜裂腐蝕的抵抗力比18-8不銹鋼稍好,盡管如此,但是309/309S和310/310S奧氏體不銹鋼仍然容易受這種腐蝕的影響。

需要提高耐水溶液腐蝕的應(yīng)用中,往往會(huì)用到310/310S,如:濃硝酸溶液中的作業(yè),這種溶液中可能發(fā)生晶界擇優(yōu)腐蝕。


高溫抗氧化性

在多數(shù)情況下,金屬合金都會(huì)與周圍環(huán)境發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)。最常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)就是氧化:金屬元素與氧氣結(jié)合,生成氧化物。不銹鋼通過(guò)鉻元素的局部氧化使其具有抗氧化性,在鉻元素局部氧化的過(guò)程中,可以形成一種非常穩(wěn)定的氧化物(Cr2O3 氧化鉻)。只要金屬的鉻含量充足,在金屬表面即可形成一層連續(xù)的氧化鉻綠,防止其他氧化物生成,并對(duì)金屬起到保護(hù)作用。氧化率是由帶點(diǎn)粒子的傳輸來(lái)控制的。當(dāng)表面的銹皮越厚,氧化率就會(huì)大幅度下降,因?yàn)閹c(diǎn)粒子傳輸?shù)穆窂皆竭h(yuǎn)。這個(gè)過(guò)程叫鈍化,也就是鈍化膜形成的過(guò)程。

奧氏體不銹鋼的抗氧化性可以通過(guò)鉻含量來(lái)推算。耐高溫的合金含鉻量至少20%(重量百分百)。用鎳成分代替鐵成分也通??梢蕴峁┖辖鹪诟邷叵碌男阅?。309/309S,310/310S是高合金材料,因此,具有相當(dāng)好的抗氧化性。

已氧化的金屬樣品,其重量會(huì)有所增加,因?yàn)橐欢康难鯕饨M合到產(chǎn)品的氧化膜。測(cè)量金屬抗氧化性的其中一種方法是:讓金屬在特定時(shí)間內(nèi)暴露在高溫環(huán)境下,然后測(cè)量其重量的變化。重量增加越多,表面氧化越嚴(yán)重。

氧化過(guò)程比簡(jiǎn)單的銹皮增厚要復(fù)雜得多。散裂,或者說(shuō)表面皮分離,是不銹鋼氧化過(guò)程中最常見(jiàn)的問(wèn)題。散裂通常表現(xiàn)為急速的重量損失。其他一些因素也會(huì)引起散裂,其中主要包括熱循環(huán),機(jī)械損傷和氧化物過(guò)厚。

在氧化過(guò)程中,鉻以氧化鉻的形式存在于銹皮中。當(dāng)氧化皮剝落時(shí),未氧化的金屬暴露出來(lái),因?yàn)樾碌难趸t的形成,材料的氧化率暫時(shí)升高。銹皮散裂到達(dá)一定程度,鉻含量的損失可能引起金屬的耐熱性降低,從而導(dǎo)致鐵氧化物和鎳氧化物快速增加,這種情況稱為破裂氧化。

高溫氧化可能導(dǎo)致銹皮揮發(fā)。在耐熱不銹鋼表面形成的氧化鉻,最開(kāi)始是Cr2O3 ,當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí),會(huì)進(jìn)一步氧化成具有高蒸汽壓力的CrO3 。氧化物此時(shí)分成兩部分:通過(guò)形成Cr2O3 使銹皮增厚,通過(guò)CrO3 的蒸發(fā)使銹皮變薄。最終的趨勢(shì)是在增厚和變薄之間達(dá)到最終的平衡,從而使銹皮處于恒定的厚度。銹皮揮發(fā)在溫度達(dá)到2000°F (1093°C)以上時(shí),成為一個(gè)突出問(wèn)題,在流動(dòng)氣體的作用下,會(huì)進(jìn)一步惡化。


其他形式的退化

除了氧氣以外,粒子在高溫環(huán)境下也可以引起不銹鋼的加速退化。硫的存在可以引起硫化腐蝕。不銹鋼的硫化腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,而且很大程度上受硫和氧氣含量以及硫的存在形式影響(比如:氣態(tài),氧化硫,氫化硫)。鉻可以形成穩(wěn)定的氧化物和硫化物。在氧氣和含硫化合物共同存在的情況下,通常在外部形成氧化鉻層作為一個(gè)保護(hù)層阻止硫進(jìn)入。然而,硫化腐蝕仍然可以在銹皮損壞和分離的地方發(fā)生,在某些特定情況下,硫可以穿過(guò)氧化鉻,在金屬內(nèi)部形成硫化鉻。在含鎳量高(25%或者更高)的合金中,硫化作用增強(qiáng)。鎳和硫化鎳形成低熔點(diǎn)的共晶相,在高溫條件下,可能對(duì)材料造成嚴(yán)重的損壞。

環(huán)境中如果存在含碳量高的粒子,會(huì)導(dǎo)致碳元素進(jìn)入金屬,隨后形成內(nèi)部碳化物。滲碳作用一般在溫度1470°F (800°C)以上發(fā)生。內(nèi)部滲碳金屬會(huì)引起機(jī)械性能和物理性能的改變。通常來(lái)說(shuō),氧氣可以通過(guò)在金屬表面形成保護(hù)膜來(lái)阻止碳進(jìn)入。較高的鎳含量和硅含量都可以一定程度上減少滲碳作用。金屬粉塵是滲碳作用的一種特殊形式,通常在較低溫度范圍發(fā)生(660-1650°F or 350-900°C)。金屬粉塵可以通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)把固體金屬轉(zhuǎn)換成石墨和金屬微粒的混合物,進(jìn)而形成較深的小坑,最終導(dǎo)致局部腐蝕。

在氮?dú)獯嬖诘那闆r下,可能發(fā)生滲氮作用。氧化物通常比氮化物穩(wěn)定,因此在含氧的大氣環(huán)境中,通常形成氧化皮。這層保護(hù)膜可以很好地阻擋氮進(jìn)入,因此在大氣環(huán)境和氣態(tài)的燃燒產(chǎn)物環(huán)境下,幾乎不用考慮滲氮作用的影響。在純氮環(huán)境下,尤其是在干燥,裂化氨氣環(huán)境下,氧含量非常低,就可能發(fā)生滲氮作用。在相對(duì)低溫的情況下,在金屬表面可以形成氮化膜。在1832°F或1000°C)以上高溫情況下,氮的擴(kuò)散性可以迅速滲透金屬,在晶界生成內(nèi)部氮化物,影響金屬的機(jī)械性能。

金相的不穩(wěn)定性,高溫暴露時(shí)形成新的金相,都可以反過(guò)來(lái)影響機(jī)械性能和降低耐腐蝕性。當(dāng)奧氏體不銹鋼在溫度范圍800-1650°F (427-899°C)緩慢冷卻時(shí),碳化物粒子常常在晶界沉淀(敏化作用)。鉻和鎳的含量越高,碳的可溶性就越低,也就是說(shuō)更容易受敏化作用影響。在這個(gè)溫度范圍,推薦用強(qiáng)制淬火冷卻,尤其是對(duì)于較厚的材料。隨著碳含量的降低,形成碳化鉻的時(shí)間和溫度就增加。因此,這些合金的低碳等級(jí)對(duì)敏化具有較好的抵抗力,但是并不是可以完全避免敏化作用的影響。當(dāng)加熱溫度長(zhǎng)期達(dá)到1200-1850°F (649-1010°C),309/309S,310/310S在室溫下的延展性會(huì)降低,這是因?yàn)槲鞲瘳斚嗪吞蓟锏挠绊?。西格瑪相通常在晶界形成并影響金屬的延展性。這種副作用可以通過(guò)在指定溫度重退火來(lái)消除。

高溫退化很多程度受大氣和其他作業(yè)環(huán)境影響。一般的氧化數(shù)據(jù)通常只能用于對(duì)不同合金相對(duì)抗氧化性的估計(jì)。如果有需要,森邁爾鋼鐵公司,可以為您提供具體應(yīng)用的抗氧化性數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。


加工特性

309/309S,310/310S不銹鋼因其耐高溫和抗氧化性能,被廣泛應(yīng)用于熱處理/加工行業(yè)。也因?yàn)檫@樣,這些合金常被加工成復(fù)雜結(jié)構(gòu)。碳鋼的加工性通常被認(rèn)為是金屬成型操作中的標(biāo)準(zhǔn)。奧氏體不銹鋼表現(xiàn)出來(lái)的性能和碳鋼大不相同:奧氏體不銹鋼更難加工,變硬的速度非???。盡管這并不會(huì)改變我們一般用的加工方法,如:切割,機(jī)械加工,成型等,但是這些特性卻影響這些加工方法的具體細(xì)節(jié)。

切割和機(jī)械加工普通軟鋼的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),稍作調(diào)整后也可用于加工奧氏體不銹鋼。但是奧氏體不銹鋼更難加工,變硬的速度非常快。加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎片細(xì)且硬,并保留著相當(dāng)好的延展性。加工用的道具應(yīng)保持鋒利和堅(jiān)硬。對(duì)于硬化區(qū)域,一般采用深度和慢速切割。由于奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱性低和熱膨脹系數(shù)高,在切割和機(jī)械加工的過(guò)程中,必須考慮排熱和尺寸公差。

奧氏體不銹鋼可通過(guò)彎曲,拉伸成形,滾扎成形,錘打成形,擴(kuò)口加工/凸緣加工,旋轉(zhuǎn),精抽,液壓成形等方法達(dá)到冷作成形。在加工過(guò)程中,奧氏體不銹鋼容易硬化,表現(xiàn)為加工過(guò)程中要不斷增大加工的力量。這就意味著需要用更強(qiáng)大的成形設(shè)備并且最終限制了成型度。

因?yàn)楦鞣N環(huán)境和金相的因數(shù),用于309和310熱作的溫度范圍相對(duì)較窄。鍛造的初始溫度范圍是1800-2145°F (980-1120°C),結(jié)束溫度不能低于1800°F (980°C)。在過(guò)高的溫度下加工,因?yàn)榄h(huán)境和金相的因素,尤其是鐵素體的生成,會(huì)導(dǎo)致合金的熱塑性下降。在過(guò)低的溫度下加工,形成脆片第二相,如:西格瑪相。鍛造后,鍛件需迅速冷卻到暗熱。


焊接

奧氏體等級(jí)被認(rèn)為是不銹鋼中最容易焊接的等級(jí)。它們可以通過(guò)所有常見(jiàn)的方法進(jìn)行焊接。309/309S,310/310S也是如此。如果需要填充焊料,一般要選成分匹配的。因?yàn)檫@個(gè)等級(jí)的合金含量提高,可以降低熔池的流動(dòng)性。如果熔池的流動(dòng)性仍然需要降低,可以采用含硅的焊料(如 ER309Si, ER309LSi)。

309/309S,310/310S的熱膨脹系數(shù)較高,導(dǎo)熱性較低,在固化的焊接金屬中會(huì)形成少量的鐵素體,可能導(dǎo)致熱裂紋。這個(gè)問(wèn)題在防脫焊口,寬焊口可能更嚴(yán)重。低合金含量的焊料(如ER308)可以增加堆焊中的鐵素體從而降低熱裂紋的趨勢(shì)?;附饘俚某煞直幌♂尯螅赡芙档驮摻饘俸缚谔幍哪透g性和耐熱性。

S等級(jí)的含碳量相對(duì)較低。焊接得當(dāng)?shù)脑?,不太可能發(fā)生熱影響區(qū)的粒間腐蝕。去除回火色和銹皮可恢復(fù)焊口附近的耐腐蝕性。采用不銹鋼刷研磨和刷洗,可以去除回火色和銹皮。酸洗也可去除銹皮。小件的材料可以放入槽中酸洗,大件的材料,可以采用特制的硝酸,氟化氫酸,鹽酸的混合物來(lái)局部清洗。酸洗以后,要用清水徹底洗掉酸洗的殘留物。


熱處理/退火

對(duì)這些合金進(jìn)行退火的主要原因是產(chǎn)生一個(gè)再結(jié)晶的微細(xì)結(jié)構(gòu),達(dá)到均勻晶粒度,分解有害的碳化鉻沉淀物。要確保完全退火,必須把材料置于2050-2150°F (1120-1175°C)溫度范圍內(nèi)每英寸厚度所需時(shí)間約30分鐘。這僅僅是一般的做法。特殊的情況可能需要特殊的處理方法。適當(dāng)退火后,這些等級(jí)在室溫下主要是奧氏體,少量的鐵素體也可能存在。

309/309S,310/310S在空氣退火過(guò)程中產(chǎn)生氧化皮是不可避免的。銹皮中含有豐富的鉻并且具有一定的附著性。通常來(lái)說(shuō),在進(jìn)一步加工之前都要把退火銹皮去除。去除銹皮有兩種方法:機(jī)械方法和化學(xué)方法。表面噴砂和化學(xué)除銹二者相結(jié)合通常是去除所有頑固銹皮最有效的方法。硅砂,玻璃微珠是很好的噴砂材料。也可以采用鐵粒,鋼粒,但是這可能引起游離鐵進(jìn)入金屬的表面,進(jìn)而引起表面生銹或變色。

化學(xué)除銹通常采用硝酸和氫氟酸的混合物。化學(xué)槽液和加工溫度通常視實(shí)際情況而定。常用的槽液包括5-15%HNO3 (65%初始強(qiáng)度) 和 _-3% HF (60% 初始強(qiáng)度)的水溶液。濃度過(guò)高的氫氟酸會(huì)導(dǎo)致除銹過(guò)猛。槽液溫度通常從室溫到140°F (50°C)。 溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致除銹過(guò)快,槽液侵蝕晶界,進(jìn)而造成金屬表面出現(xiàn)凹槽。酸洗以后,要用清水徹底洗掉酸洗的殘留物,然后干燥,避免金屬表面出現(xiàn)斑漬。

由于309/309S,310/310S在室溫下呈現(xiàn)奧氏體結(jié)構(gòu),因此不能通過(guò)熱處理達(dá)到硬化。通過(guò)熱作或冷作,可以達(dá)到更高的機(jī)械強(qiáng)度,但是這些等級(jí)通常達(dá)不到這種狀態(tài)。通過(guò)冷作,也可以獲得更好的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度,冷作后如果不退火,這些性能在高溫下就不穩(wěn)定,而這些合金往往是用于高溫作業(yè)。如果在高溫環(huán)境下使用冷作后的材料,卻剛好相反,會(huì)影響材料的蠕變性能。


標(biāo)簽: 310 310S
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