西安347/347H-耐熱不銹鋼
西安347耐熱不銹鋼(S34700)是一種穩定性非常好的不銹鋼。在溫度達到800-1500°F(427-816°C),碳化鉻沉淀的條件下,仍能保持良好的抗粒間腐蝕的能力。由于成分中添加了鈦,在碳化鉻形成的情況下,347耐熱不銹鋼仍然可以保持穩定性。
347耐熱不銹鋼由于其優(yōu)良的機械性能,在高溫環(huán)境下工作很有優(yōu)勢。與304合金相比,347耐熱不銹鋼具更好的延展性及抗應力斷裂能力。另外,304L也可用于化作用及晶間腐蝕。
西安347/347H-耐熱不銹鋼
合金321(UNSS32100)是一種穩定性非常好的不銹鋼。在溫度達到800-1500°F(427-816°C),碳化鉻沉淀的條件下,仍能保持良好的抗粒間腐蝕的能力。由于成分中添加了鈦,在碳化鉻形成的情況下,321合金仍然可以保持穩定性。347耐熱不銹鋼則是由于添加了軻和鉭來(lái)保持其穩定性。 321和347耐熱不銹鋼的高溫作業(yè)優(yōu)勢,也有賴(lài)于其良好的機械性能。和304,304L相比,321和347具有更佳的抗蠕變應力和抗應力破裂性能。這使得在更高一點(diǎn)溫度的時(shí)候,這些穩定的合金所承受的壓力依然符合美國機械工程學(xué)會(huì )鍋爐法規和壓力容器規范。因此321和347耐熱不銹鋼的*高使用溫度可達1500°F(816°C),而304,304L只局限于800°F(426°C)
321和合金347也有碳含量高的品種,它們UNS編號分別為:S32109跟S34709.
西安347/347H-耐熱不銹鋼化學(xué)成分
ASTMA240和ASMESA-240:
成分 |
重量百分比除特別說(shuō)明外, |
|
|
321 |
347 |
碳* |
0.08 |
0.08 |
錳 |
2.00 |
2.00 |
磷 |
0.045 |
0.045 |
硫 |
0.030 |
0.03 |
硅 |
0.75 |
0.75 |
鉻 |
17.00-19.00 |
17.00-19.00 |
鎳 |
9.00-12.00 |
9.00-13.00 |
鈳+鉭** |
-- |
10xC*小1.00*大 |
鉭 |
-- |
-- |
鈦** |
5x(C+N)*小0.70*大 |
-- |
鈷 |
-- |
-- |
氮 |
0.10 |
-- |
鐵 |
剩余部分 |
剩余部分 |
|
*H等級碳含量為0.040.10%. |
西安347/347H-耐熱不銹鋼耐腐蝕性
均勻腐蝕
合金321和347具有與不穩定的鎳鉻合金304相似的抵擋一般腐蝕的能力。在碳化鉻程度的溫度范圍中的長(cháng)時(shí)間加熱可能會(huì )影響合金321和347在惡劣的腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性。
在大多數環(huán)境中,兩種合金的耐蝕性差不多;但退火狀態(tài)下的合金321在強氧化性環(huán)境中的耐蝕性稍遜于經(jīng)退火處理的合金347。因此,合金347在水環(huán)境和其他低溫環(huán)境中更優(yōu)越。暴露于800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度范圍時(shí),會(huì )使合金321的整體耐蝕性大大差于合金347。合金347主要用于高溫應用,高溫應用要求材料有強的化性,以防止在較低溫度的粒間腐蝕。
西安347/347H-耐熱不銹鋼粒間腐蝕
合金304等不穩定的鎳?鋼對粒間腐蝕敏感,而合金321跟合金347就是開(kāi)發(fā)來(lái)應用在這方面的。
當不穩定的鉻鎳鋼被置于溫度為800°F--1500°F(427°C--816°C)的環(huán)境中或在這一溫度范圍內被慢慢冷卻時(shí),碳化鉻在晶界產(chǎn)生沉淀。置于某些腐蝕性強的介質(zhì)時(shí),這些晶界*先受侵蝕,也許會(huì )弱化金屬的效能,可能發(fā)生完全瓦解。
有機介質(zhì)或若腐蝕性的水劑、牛奶或其他乳制品或大氣條件下,即使存在大量碳化物沉淀,也很少會(huì )產(chǎn)生粒間腐蝕。當焊接較薄的板材時(shí),因為停留在800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度范圍的時(shí)間非常短,不容易產(chǎn)生粒間腐蝕,所以不穩定的等級都可以勝任了。碳化物沉淀到什么程度是有害的取決于合金暴露于800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度范圍的時(shí)間長(cháng)短以及腐蝕介質(zhì)。焊接較厚的板材是盡管加熱時(shí)間較長(cháng),但由于不穩定的L等級,含碳量在0.03%或更低,碳化物的沉淀也不足以對這個(gè)等級產(chǎn)生危害。
穩定的321和合金347不銹鋼的強化性和抗粒間腐蝕性通過(guò)下表數據體現。(銅-硫酸銅-16%硫酸測試(ASTMA262,PracticeE))。在測試開(kāi)始前,對鋼廠(chǎng)經(jīng)退火處理的樣品進(jìn)行1050°F(566°C)、48小時(shí)的均熱光敏熱處理。
粒間腐蝕測試長(cháng)期敏化作用下的結果 |
|||
合金 |
Rate(ipm) |
Bend |
Rate(mpy) |
304 |
0.81 |
dissolved |
9720.0 |
304L |
0.0013 |
IGA |
15.6 |
*1100°F退火處理,240小時(shí)
321和347的抗氧化性可與其它18-8奧氏體不銹鋼媲美。把樣本暴露于高溫的實(shí)驗室大氣中。定期把樣本從高溫環(huán)境中拿出稱(chēng)重,可推算出銹皮形成的程度。測試結果通過(guò)重量變化(毫克/平方厘米)來(lái)表示,取兩個(gè)不同被測樣本的*小值的平均值。
重量變化(毫克/平方厘米) |
|||||
暴露時(shí)間 |
1300°F |
1350°F |
1400°F |
1450°F |
1500°F |
168小時(shí) |
0.032 |
0.046 |
0.054 |
0.067 |
0.118 |
500小時(shí) |
0.045 |
0.065 |
0.108 |
0.108 |
0.221 |
1,000小時(shí) |
0.067 |
-- |
0.166 |
-- |
0.338 |
5,000小時(shí) |
-- |
-- |
0.443 |
-- |
-- |
321和347的主要區別在于細微的合金添加劑,但不影響抗氧化性。因此,這些測試結果對兩個(gè)等級來(lái)說(shuō)都具有代表性。但是,氧化率會(huì )受暴露環(huán)境以及產(chǎn)品形態(tài)等固有因素的影響,因此,這些結果應僅被視為這些等級抗氧化性的通常數值。
物理性能
合金321和347的物理性能頗相似,實(shí)際上,可以視為相同。表格中所列數值對這兩種合金都適用。
若經(jīng)適當的退火處理,合金321和347不銹鋼主要含有奧氏體和鈦碳化物或鈮碳化物。少量的鐵素體可能會(huì )或可能不會(huì )出現在微觀(guān)結構中。若長(cháng)時(shí)間暴露于溫度介于1000°F--1500°F(593°C--816°C)的環(huán)境中,可能會(huì )形成少量的西格瑪相。
熱處理不能使穩定的合金321和347不銹鋼硬化。
金屬的總傳熱系數除了取決于金屬的導熱系數外,還取決于其它因素。在大多數情況下,膜層散熱系數、銹皮和金屬的表面狀況。不銹鋼能保持表面整潔,因此它的傳熱性比其它導熱系數更高的金屬更好。
導磁性
穩定的合金321和347一般不帶磁性。在退火狀態(tài)下,它的導磁系數低于1.02。導磁率會(huì )因成分而改變,因冷作而增加。含鐵素體的焊縫的導磁率會(huì )高一點(diǎn)。
物理性能 |
||
密度 |
||
等級 |
g/cm3 |
lb/in3 |
321 |
7.92 |
0.286 |
347 |
7.96 |
0.288 |
抗拉彈性系數 |
|||
28x106psi |
|||
193GPa |
|||
線(xiàn)性熱膨脹平均系數 |
|||
溫度范圍 |
|
||
°C |
°F |
cm/cm°C |
in/in°F |
20-100 |
68-212 |
16.6x10-6 |
9.2x10-6 |
20-600 |
68-1112 |
18.9x10-6 |
10.5x10-6 |
20-1000 |
68-1832 |
20.5x10-6 |
11.4x10-6 |
導熱性 |
|||
溫度范圍 |
|
||
°C |
°F |
W/m?K |
Btu?in/hr?ft2?°F |
20-100 |
68-212 |
16.3 |
112.5 |
20-500 |
68-932 |
21.4 |
14.7 |
比熱 |
|||
溫度范圍 |
|
||
°C |
°F |
J/kgK |
Btu/lb?°F |
0-100 |
32-212 |
500 |
0.12 |
電阻率 |
||
溫度范圍 |
|
|
°C |
°F |
microhm?cm |
20 |
68 |
72 |
100 |
213 |
78 |
200 |
392 |
86 |
400 |
752 |
100 |
600 |
1112 |
111 |
800 |
1472 |
121 |
900 |
1652 |
126 |
熔化范圍 |
|
°C |
°F |
1398-1446 |
2550-2635 |
西安347/347H-耐熱不銹鋼機械性能
室溫下的延展性
穩定的合金321和347鉻鎳等級在退火狀態(tài)下(2000°F[1093°C],空氣冷卻)的機械性能*小值如下表所示。 高溫下的延展性
合金321和347在高溫下的典型機械性能如下表所示。在1000°F(538°C)及更高的溫度環(huán)境中,這些穩定合金的強度明顯高于不穩定的304合金。
含碳量高的合金321H和347H(UNS32109和S34700)在1000°F(537°C)以上的環(huán)境中具有更高的強度。合金347H的ASME*大許用設計應力數據顯示這個(gè)等級的強度比含碳量較低的合金347高。合金321H不允許用于SectionVIII的應用,而且對于SectionIII的應用,只限于800°F(427°C)或以下的溫度。
蠕變及應力破裂性能
合金321和347不銹鋼的典型蠕變及應力破裂數據如下表所示。穩定合金在高溫中的蠕變及應力破裂強度高于不穩定合金304和304L。合金321和347這些優(yōu)越的性能使其適用于高溫作業(yè)的承壓零件,例如我們常見(jiàn)的鍋爐及壓力容器。
321和347的沖擊強度 |
|||
測試溫度 |
夏比沖擊能量吸收 |
||
°F |
°C |
Ft-lb |
Joules |
75 |
24 |
90 |
122 |
-25 |
-32 |
66 |
89 |
-80 |
-62 |
57 |
78 |
ASTMA240和ASMESA-240 |
|||
類(lèi)型 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
延伸率(%) |
321 |
30,000 |
75,000 |
40.0 |
347 |
30,000 |
75,000 |
40.0 |
ASTMA240和ASMESA-240要求的室溫下機械性能的*小值 |
|||
類(lèi)型 |
硬度,*大值 |
||
板 |
片 |
條 |
|
321 |
217 |
95Rb |
95Rb |
347 |
201 |
92Rb |
92Rb |
高溫條件下的抗拉性能 合金321(0.036英寸厚/0.9mm厚) |
||||
測試溫度 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
%延伸率 |
|
°F |
°C |
|||
68 |
20 |
31,400 |
85,000 |
55.0 |
400 |
204 |
23,500 |
66,600 |
38.0 |
800 |
427 |
19,380 |
66,300 |
32.0 |
1000 |
538 |
19,010 |
64,400 |
32.0 |
1200 |
649 |
19,000 |
55,800 |
28.0 |
1350 |
732 |
18,890 |
41,500 |
26.0 |
1500 |
816 |
17,200 |
26,000 |
45.0 |
高溫條件下的拉伸性能 合金347(0.060英寸厚/1.54mm厚) |
||||
測試溫度 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
%延伸率 |
|
°F |
°C |
|||
68 |
20 |
36,500 |
93,250 |
45.0 |
400 |
204 |
36,600 |
73,570 |
36.0 |
800 |
427 |
29,680 |
69,500 |
30.0 |
1000 |
538 |
27,400 |
63,510 |
27.0 |
1200 |
649 |
24,475 |
52,300 |
26.0 |
1350 |
732 |
22,800 |
39,280 |
40.0 |
1500 |
816 |
18,600 |
26,400 |
50.0 |
沖擊強度
321和347不管是在室內還是在零度以下的環(huán)境,其抗沖擊的韌性都非常好。退火后的合金347在指定測試溫度中靜置一小時(shí)后的夏比V沖擊試驗如下圖所示。合金321的情況與347相類(lèi)似。
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