مطالب
نشان می دهد
1. خلاصه اجرایی
316Ti یک فولاد ضد زنگ آستنیتی بر اساس سری 300 است (316) شیمی با افزودن عمدی از تیتانیوم برای تثبیت کربن.
تیتانیوم کربن را به عنوان کاربیدهای تیتانیوم پایدار پیوند می دهد, جلوگیری از بارش کروم-کاربید در مرزهای دانه زمانی که آلیاژ در معرض دماهای در محدوده حساسیت قرار می گیرد..
نتیجه یک آلیاژ با مقاومت در برابر خوردگی است 316 به علاوه بهبود مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای پس از قرار گرفتن در معرض دمای بالا.
316Ti معمولاً برای قطعاتی که باید کار کنند یا در آن ساخته می شوند مشخص می شود ~425-900 درجه سانتیگراد پنجره دما (مجموعه های جوش داده شده, اجزای گیاهی در معرض حرارت) جایی که درجات کم کربن به تنهایی ممکن است کافی نباشد.
2. چیست 316تیتانیم فولاد ضد زنگ?
316Ti یک است تثبیت شده با تیتانیوم, آستنیت مولیبدن دار فولاد ضد زنگ توسعه یافته برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای پس از جوشکاری یا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دماهای بالا.
با افزودن تیتانیوم در نسبت های کنترل شده, کربن ترجیحاً به عنوان کاربیدهای تیتانیوم پایدار به جای کاربیدهای کروم گره خورده است.
این مکانیسم تثبیت، کروم را در مرز دانه ها حفظ می کند و خطرات حساسیت را در محدوده دمایی تقریباً 425 تا 850 درجه سانتی گراد به طور قابل توجهی کاهش می دهد. (800-1560 درجه فارنهایت).
در نتیجه, 316Ti به ویژه برای قطعاتی که بدون بازپخت محلول پس از جوش جوش داده شده و در خدمت قرار می گیرند مناسب است., یا برای کاربردهایی که شامل قرار گرفتن در معرض حرارتی چرخه ای یا پایدار است.
این ترکیبی از مقاومت در برابر خوردگی کلرید معمولی است 316 فولاد ضد زنگ با بهبود پایداری ساختاری در دماهای بالا. شناسه های بین المللی رایج عبارتند از S31635 ایالات متحده و در 1.4571.
تعیین استاندارد & معادل های جهانی
| منطقه / سیستم استاندارد | تعیین معادل |
| ایالات متحده (ایالات متحده آمریکا) | S31635 |
| در / از (اروپا) | 1.4571 |
| نام مواد DIN | x6crnimoti17-12-2 |
| ASTM / AISI | 316از |
| او (ژاپن) | sus316ti |
| گیگابایت (چین) | 06cr17ni12mo2ti |
| ISO / بین المللی | به طور معمول به در 1.4571 خانواده |
| شماره مواد | W.Nr. 1.4571 |
انواع کلیدی و نمرات مرتبط
- 316از (S31635 ایالات متحده / در 1.4571)
شکل تثبیت شده با تیتانیوم 316 فولاد ضد زنگ, در نظر گرفته شده برای سازه ها یا اجزای جوش داده شده در معرض دماهای متوسط و بالا که مقاومت در برابر حساسیت بسیار مهم است.. - 316 (S31600 ایالات متحده / در 1.4401)
گرید پایه آلیاژی مولیبدن بدون تثبیت. مناسب زمانی که عملیات حرارتی پس از جوش امکان پذیر است یا زمانی که قرار گرفتن در معرض حرارتی محدود است. - 316L (S31603 ایالات متحده / در 1.4404)
یک جایگزین کم کربن برای کاهش خطر حساسیت از طریق کنترل کربن به جای تثبیت. معمولا در مخازن تحت فشار استفاده می شود, لوله کشی, و تجهیزات دارویی. - 321 (در 1.4541)
یک آلیاژ تثبیت شده با تیتانیوم بر اساس 304 شیمی فولاد ضد زنگ. زمانی استفاده می شود که نیازی به مولیبدن نباشد اما تثبیت آن هنوز ضروری است. - 347 (فولاد ضد زنگ تثبیت شده با Nb)
از نیوبیم به جای تیتانیوم برای تثبیت کاربید استفاده می کند. مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای مشابهی را ارائه می دهد, اغلب در برخی از کدهای تجهیزات فشار دما بالا ترجیح داده می شود. - 316اچ / 316LN
انواع بهینه شده برای مقاومت در دمای بالاتر (316اچ) یا افزایش محتوای نیتروژن (316LN). این گریدها عملکرد مکانیکی را بهبود می بخشند اما جایگزین تثبیت تیتانیوم نمی شوند.
3. ترکیب شیمیایی معمول از فولاد ضد زنگ 316Ti
مقادیر معرف محدوده مهندسی برای فرفورژه هستند, مواد آنیل شده با محلول (S31635 ایالات متحده / در 1.4571 خانواده).
| عنصر | دامنه معمولی (درصد وزنی) - نماینده | متالورژی / نقش عملکردی |
| سی (کربن) | 0.02 – 0.08 (حداکثر ~0.08) | سهم قدرت; C بالاتر تمایل به تشکیل کاربیدهای کروم را افزایش می دهد (حساس شدن). در 316 Ti, C عمداً وجود دارد اما کنترل می شود بنابراین Ti می تواند TiC پایدار را تشکیل دهد. |
| Cr (کروم) | 16.0 – 18.5 | فیلم منفعل اولیه (cr₂o₃) - کلید مقاومت در برابر خوردگی و محافظت در برابر اکسیداسیون. |
| در (نیکل) | 10.0 – 14.0 | تثبیت کننده آستنیت - چقرمگی را فراهم می کند, شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی; به حلالیت Mo و Cr کمک می کند. |
مو (مولیبدن) |
2.0 – 3.0 | مقاومت در برابر خوردگی حفره ای و شکافی را در محیط های حاوی کلرید افزایش می دهد (مقاومت در برابر خوردگی موضعی را افزایش می دهد). |
| از (تیتانیوم) | 0.30 – 0.80 (معمولی ≈ 0.4-0.7) | تثبیت کننده - کربن را به صورت TiC/Ti پیوند می دهد(سی,ن), جلوگیری از بارش کروم-کاربید در مرزهای دانه در طول قرار گرفتن در معرض حرارت (از ایجاد حساسیت جلوگیری می کند / خوردگی بین دانه ای). |
| منگنز (منگنز) | 0.5 – 2.0 | ضد اکسید کننده و تثبیت کننده آستنیت مینور; به کنترل کارایی گرم و عمل اکسید زدایی کمک می کند. |
| و (سیلیکون) | 0.1 – 1.0 | اکسید کننده; مقادیر کم استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون را بهبود می بخشد، اما برای جلوگیری از فازهای مضر کم نگه داشته می شود. |
پ (فسفر) |
≤ 0.04 – 0.045 (ردیابی) | ناحانی; پایین نگه داشته شود زیرا P چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد. |
| اس (گوگرد) | ≤ 0.02 – 0.03 (ردیابی) | ناحانی; سطوح پایین ترجیح داده می شود (S بالاتر ماشینکاری آزاد را بهبود می بخشد اما به خوردگی/شکل پذیری آسیب می رساند). |
| ن (نیتروژن) | ردیابی - 0.11 (اغلب ≤0.11) | تقویت کننده و کمک جزئی به مقاومت حفره ای در صورت وجود; N اضافی ممکن است بر روی جوشکاری تاثیر بگذارد. |
| Fe (آهن) | تعادل (~ باقی مانده) | عنصر ماتریس; حامل ساختار آستنیتی در ترکیب با نیکل است. |
4. ریزساختار و رفتار متالورژیکی
- ماتریس آستنیتی (γ-Fe): در دمای اتاق به دلیل نیکل پایدار است. ریزساختار شکل پذیر است, غیر مغناطیسی (در حالت آنیل شده) و سخت شدن کار.
- مکانیسم تثبیت: Ti واکنش نشان می دهد و کاربید تیتانیوم را تشکیل می دهد (تیک) یا کربونیتریدهایی که C را از ماتریکس حذف می کنند و از بارش Cr23C6 در مرز دانه ها در طول قرار گرفتن در دمای 900-425 درجه سانتی گراد جلوگیری می کنند..
- پنجره حساس سازی و محدودیت ها: حتی با Ti, قرار گرفتن در معرض بسیار طولانی در محدوده حساسیت یا Ti نامناسب:نسبت C هنوز هم می تواند به تشکیل کاربید کروم یا سایر مواد بین فلزی اجازه دهد. تمرین مناسب ذوب و کنترل عملیات حرارتی ضروری است.
- فازهای بین فلزی: قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در محدوده های متوسط خاص (به خصوص 600-900 درجه سانتیگراد) می تواند سیگما را تشویق کند (بوها) یا چی (ساعت) تشکیل فاز در گریدهای آستنیتی غنی شده در Mo/Cr;
316Ti مصون نیست - طراحان باید از ماندن طولانی مدت در این محدوده ها اجتناب کنند یا فولادهای تثبیت شده با ترکیب کنترل شده و تاریخچه ترمومکانیکی را مشخص کنند.. - بارش پس از سرویس: آلیاژهای تثبیت شده با Ti ممکن است رسوبات غنی از Ti را نشان دهند; اینها در مقایسه با کاربیدهای کروم خوش خیم یا مفید هستند زیرا کروم را در مرزهای دانه تخلیه نمی کنند..
5. خواص مکانیکی - فولاد ضد زنگ 316 Ti
ارقام زیر هستند نماینده مقادیر برای 316Ti فرفورژه ارائه شده در محلول آنیل شده / آنیل شده وضعیت.
مقادیر واقعی به فرم محصول بستگی دارد (ورق, بشقاب, لوله, نوار), ضخامت, پردازش تامین کننده و مقدار زیادی گرما.
| اموال | ارزش نمایندگی (محلول آنیل شده) | نکات کاربردی |
| 0.2% اثبات (بازده) قدرت, RP0.2 | ~ 170 - 260 MPa (± 25 – 38 ksi) | ورق نازک معمولی به سمت انتهای پایین (≈170-200 مگاپاسکال); بخش های سنگین تر ممکن است روند بالاتری داشته باشند. از مقدار MTR برای طراحی استفاده کنید. |
| استحکام کششی (RM / UTS) | ~480 - 650 MPa (± 70 – 94 ksi) | وابسته به محصول; کار سرد UTS را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. |
| کشیدگی در زمان استراحت (الف, %) - نمونه استاندارد | ± 40 – 60 % | شکل پذیری بالا در شرایط آنیل شده; ازدیاد طول با کار سرد می افتد. |
| سختی (برینل / راکول بی) | ~ 120 - 220 HB (± ~60 - 95 HRB) | سختی آنیل شده معمولی ~ 120-160 HB; مواد سرد کار / سخت شده می تواند به طور قابل توجهی سخت تر باشد. |
| مدول الاستیسیته, اشمیه | ± 193 – 200 GPa (± 28,000 – 29,000 ksi) | استفاده کنید 193 GPa برای محاسبات سختی، مگر اینکه داده های تامین کننده خلاف آن را نشان دهد. |
مدول, جی |
± 74 – 79 GPa | از ~77 GPa برای محاسبات پیچشی استفاده کنید. |
| نسبت پواسون, حرف | ± 0.27 – 0.30 | استفاده کنید 0.29 به عنوان یک ارزش طراحی مناسب. |
| تراکم | ± 7.98 – 8.05 g·cm³ (± 7,980 – 8,050 kg·m³) | برای محاسبات جرم و اینرسی استفاده کنید. |
| تاثیر شارپی (اتاق تی) | سختی; CVN معمولی ≥ 20-40 J | ساختار آستنیتی در دمای پایین چقرمگی را حفظ می کند; اگر شکستگی بحرانی است، CVN را مشخص کنید. |
| خستگی (راهنمایی S-N) | استقامت برای صاف نمونه ها ≈ 0.3-0.5 × Rm (بسیار وابسته به سطح, به معنای استرس, جوش می دهد) | برای اجزاء از منحنی های S-N سطح جزء یا داده های خستگی تامین کننده استفاده کنید; انگشتان جوش و عیوب سطحی بر زندگی غالب هستند. |
6. فیزیکی & خواص حرارتی و رفتار در دمای بالا
- هدایت حرارتی: نسبتا کم (≈ 14-16 W·m-1·K-1 در 20 درجه سانتی گراد).
- ضریب انبساط حرارتی: ~16-17 × 10-6 K-1 (20-100 درجه سانتیگراد) - بالاتر از فولادهای فریتی.
- محدوده ذوب: شبیه 316 (جامد ~1375 درجه سانتی گراد).
- پنجره دمای سرویس: 316Ti به طور خاص برای قرار گرفتن در معرض دمای متوسط (تقریباً. 400-900 درجه سانتیگراد) جایی که تثبیت از حمله بین دانه ای جلوگیری می کند.
با این حال, قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در پنجره 600-900 درجه سانتیگراد می تواند تشکیل فاز سیگما و کاهش چقرمگی را به خطر بیندازد - از قرار گرفتن مداوم در معرض این دماها خودداری کنید مگر اینکه داده های متالورژی ایمنی را تأیید کنند.. - خزش: برای بارهای پایدار در دمای بالا, 316Ti یک آلیاژ مقاوم در برابر خزش نیست; از درجه های درجه حرارت بالا استفاده کنید (به عنوان مثال, 316اچ, 309/310, یا آلیاژهای نیکل).
7. رفتار خوردگی - نقاط قوت و محدودیت ها
نقاط قوت
- مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای پس از قرار گرفتن در معرض حرارت در محدوده حساسیت, Ti ارائه شده است:C و Ti:نسبت های C موجود و عملیات حرارتی صحیح است.
- مقاومت در برابر خوردگی عمومی خوب در بسیاری از محیط های اکسید کننده و کاهنده; Mo کمک می کند مقاومت حفره / شکاف مشابه 316.
- برای سازه های جوش داده شده ترجیح داده می شود که خدمات متناوب در دمای بالا را مشاهده می کند یا در جایی که آنیل محلول پس از جوش غیرعملی است.
محدودیت ها
- سوراخ کردن & خوردگی شکاف در محیط های پر کلرید: 316Ti مقاومت حفره ای مشابهی دارد 316; برای خدمات شدید آب دریا یا کلرید گرم، آلیاژهای دوبلکس یا با PREN بالاتر را در نظر بگیرید.
- کلرید SCC: ایمن نیست - SCC می تواند در کلرید رخ دهد + استرس کششی + محیط های دمایی; آلیاژهای دوبلکس یا فوق آستنیتی ممکن است در جایی که خطر SCC زیاد است مورد نیاز باشد.
- فاز سیگما و بین فلزات: ماندن طولانی مدت در دماهای بالا خاص می تواند باعث ایجاد فازهای شکنندگی مستقل از تثبیت Ti شود - طراحی برای جلوگیری از این تاریخچه های حرارتی یا آزمایش.
- آلاینده های صنعتی: مانند تمام فولادهای ضد زنگ, مواد شیمیایی تهاجمی (اسیدهای قوی, حلال های کلر در T بالا) ممکن است حمله کند; انجام بررسی های سازگاری.
8. پردازش & ویژگی های ساخت
316ریزساختار آستنیتی Ti + رسوبات TiC امکان پردازش عالی را فراهم می کند, با تنظیمات جزئی مورد نیاز برای اثرات تیتانیوم:
عملکرد جوشکاری (مزیت کلیدی)
316Ti جوش پذیری برتر را حفظ می کند, سازگار با GMAW (من), GTAW (TIG), SMAW (چوب), و FCAW - با مزیت حیاتی عدم عملیات حرارتی پس از جوشکاری (PWHT) برای مقاومت IGC مورد نیاز است:
- پیش گرم کردن: برای مقاطع ≤25 میلی متر ضخامت لازم نیست; بخش ها >25 میلی متر ممکن است تا 80 تا 150 درجه سانتی گراد پیش گرم شود تا خطر ترک خوردن HAZ کاهش یابد.
- مواد مصرفی جوش: از ER316Ti استفاده کنید (GTAW/GMAW) یا E316Ti-16 (SMAW) برای مطابقت با محتوای تیتانیوم و اطمینان از تثبیت در فلز جوش.
- PWHT: بازپخت اختیاری کاهش استرس (600-650 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت) برای اجزای دیوار ضخیم, اما برای مقاومت در برابر خوردگی اجباری نیست (بر خلاف 316, که برای حفاظت IGC بعد از جوشکاری نیاز به PWHT دارد).
- عملکرد اتصالات جوشی: استحکام کششی ≥460 مگاپاسکال, ازدیاد طول ≥35%, و با گذراندن تست ASTM A262 IGC - مقاومت در برابر خوردگی فلز جوش معادل فلز پایه.
شکل گیری & ساخت
- شکل گیری سرد: شکل پذیری عالی امکان کشیدن عمیق را فراهم می کند, خم شدن, و نورد. حداقل شعاع خمش: 1× ضخامت برای خمش سرد (≤12 میلی متر ضخامت), مانند 316L - رسوبات TiC شکل پذیری را مختل نمی کند.
- شکل دهی گرم: در دمای 1100-1250 درجه سانتیگراد انجام می شود, به دنبال آن کوئنچ آب برای حفظ ریزساختار آستنیتی و توزیع TiC انجام می شود. از محدوده 450 تا 900 درجه سانتیگراد در طول خنک شدن برای جلوگیری از ایجاد حساسیت تصادفی جلوگیری می کند.
- ماشینکاری: ماشینکاری متوسط (امتیاز 55 تا 60 درصد در مقابل. AISI 1018 فولاد) - رسوبات TiC سخت تر از آستنیت هستند, باعث سایش ابزار کمی بیشتر از 316 لیتر می شود.
سرعت برش توصیه شده: 90-140 متر در من (ابزارهای کاربید) با مایع برش برای کاهش تجمع گرما.
عملیات حرارتی
- بازپخت راه حل: عملیات حرارتی اولیه (1050-1150 درجه سانتیگراد, 30-60 دقیقه نگه دارید, خاموشی) - کاربیدهای باقیمانده را حل می کند (در صورت وجود), غلات را تصفیه می کند, و توزیع یکنواخت TiC را تضمین می کند. برای به حداکثر رساندن مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی حیاتی است.
- بازپرداخت تسکین استرس: 600-650 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت, خنک کننده هوا - تنش پسماند را 60 تا 70 درصد کاهش می دهد بدون اینکه بر پایداری TiC یا مقاومت در برابر خوردگی تأثیر بگذارد..
- از بازپخت بیش از حد خودداری کنید: دماها >1200درجه سانتی گراد ممکن است باعث درشت شدن TiC و رشد دانه شود, کاهش استحکام در دمای بالا - دمای بازپخت محلول را به ≤1150 درجه سانتیگراد محدود کنید.
درمان سطحی
- ترشی & منفعل شدن: درمان پس از ساخت (ASTM A380) برای حذف مقیاس اکسید و بازیابی فیلم غیرفعال Cr2O3 - رسوبات TiC با غیرفعال شدن تداخلی ندارند..
- جلا دادن: به پوشش های سطحی از Ra 0.02-6.3 میکرومتر دست می یابد. پرداخت مکانیکی یا الکتروپلیشی باعث بهبود بهداشت و مقاومت در برابر خوردگی می شود, مناسب برای کاربردهای پزشکی و غذایی.
- پوشش: به دلیل مقاومت ذاتی در برابر خوردگی به ندرت مورد نیاز است; پوشش گالوانیزه یا اپوکسی ممکن است برای محیط های با کلرید شدید استفاده شود (به عنوان مثال, سکوهای دریایی).
9. کاربردهای معمولی فولاد ضد زنگ 316Ti
316ترکیب منحصر به فرد Ti از پایداری در دمای بالا, مقاومت IGC, و مقاومت در برابر خوردگی آن را برای محیط های پر تقاضا که 316 لیتر یا 316 ممکن است شکست بخورد:
شیمیایی & صنعت پتروشیمی (35% از تقاضا)
- برنامه های اصلی: راکتورهای شیمیایی با دمای بالا, مبدل های حرارتی, ستونهای تقطیر, و لوله کشی برای جابجایی کلریدها, اسیدها, و حلال های آلی.
- مزیت اصلی: در طول جوشکاری مکرر در برابر IGC مقاومت می کند (به عنوان مثال, تعمیرات نگهداری) و عملکرد در دمای بالا (تا 850 درجه سانتیگراد) - در کراکرهای اتیلن و کارخانه های اسید سولفوریک استفاده می شود.
هوافضا
- برنامه های اصلی: سیستم های اگزوز هواپیما, اجزای توربین, و قطعات موتور موشک.
- مزیت اصلی: مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا (≤900 درجه سانتیگراد) و خواص غیر مغناطیسی - سازگار با سیستم های اویونیک و رادار.
انرژی هسته ای
- برنامه های اصلی: اجزای سیستم خنک کننده راکتور هسته ای, ژنراتورهای بخار, و روکش سوختی (قطعات ساختاری غیر رادیواکتیو).
- مزیت اصلی: مقاومت IGC در دمای بالا, آب با فشار بالا (280درجه سانتی گراد, 15 MPa) و رعایت استانداردهای ایمنی هسته ای (به عنوان مثال, ASME III III).
تولید کوره با دمای بالا
- برنامه های اصلی: آستر کوره, لوله های تابشی, و عناصر گرمایش برای کوره های صنعتی (عملیات حرارتی, تف جوشی).
- مزیت اصلی: استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را در دمای 800-900 درجه سانتیگراد حفظ می کند, با طول عمر 2 تا 3 برابر بیشتر از 316 لیتر در عملکرد مداوم در دمای بالا.
پزشکی & صنعت داروسازی
- برنامه های اصلی: دستگاه های پزشکی قابل استریل شدن, تجهیزات پردازش دارویی, و اجزای اتاق تمیز.
- مزیت اصلی: مقاومت IGC پس از اتوکلاو مکرر (121درجه سانتی گراد, 15 psi) و مطابقت با FDA 21 قسمت CFR 177 - بدون خطر آلودگی ناشی از خوردگی.
دریایی & صنعت فراساحل
- برنامه های اصلی: لوله کشی سکوی دریایی, دستگاه های نمک زدایی آب دریا, و اجزای زیر دریا.
- مزیت اصلی: در برابر خوردگی آب دریا و SCC مقاوم است, با انطباق NACE MR0175 برای سرویس ترش (مایعات چاه حاوی H2S).
10. مزایا & محدودیت ها
مزایای اصلی فولاد ضد زنگ 316Ti
- مقاومت برتر IGC: تثبیت تیتانیوم بارش Cr23C6 را حذف می کند, آن را برای سناریوهای جوشکاری با دمای بالا یا مکرر ایده آل می کند - عملکرد بهتر از 316L/316H.
- بهبود عملکرد در دمای بالا: قدرت را حفظ می کند, سختی, و مقاومت در برابر اکسیداسیون تا 900 درجه سانتیگراد, 50-100 درجه سانتی گراد بالاتر از 316 لیتر.
- جوش پذیری عالی: بدون PWHT اجباری برای مقاومت در برابر خوردگی, کاهش هزینه های ساخت و زمان تولید.
- مقاومت در برابر خوردگی گسترده: مقاومت 316 در برابر کلریدها را به ارث می برد, اسیدها, و سرویس ترش, با محدودیت های دمایی طولانی برای انطباق با NACE.
- پالایش غلات: رسوبات TiC از رشد دانه جلوگیری می کند, بهبود خواص مکانیکی و پایداری ابعادی.
محدودیت های کلیدی فولاد ضد زنگ 316Ti
- هزینه بالاتر: 15– 20 درصد گران تر از 316 لیتر (به دلیل افزودن تیتانیوم), افزایش هزینه مواد برای کاربردهای غیر بحرانی در مقیاس بزرگ.
- کاهش قابلیت ماشینکاری: رسوبات TiC باعث سایش ابزار بیشتر از 316 لیتر می شود, نیاز به ابزارهای تخصصی یا سرعت برش آهسته تر - افزایش هزینه های ماشینکاری 10-15٪.
- خطر درشت شدن TiC: مواجهه طولانی مدت با >900درجه سانتی گراد باعث درشت شدن TiC می شود, کاهش استحکام و چقرمگی در دمای بالا.
- مقاومت محدود در برابر دمای فوق العاده بالا: برای سرویس مداوم بالای 900 درجه سانتیگراد مناسب نیست - از فولادهای ضد زنگ فوق آستنیتی استفاده کنید (به عنوان مثال, 254 ما) یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل (به عنوان مثال, اینکونل 600) در عوض.
- استحکام کمتری نسبت به فولادهای ضد زنگ دوبلکس: استحکام کششی (485-590 مگاپاسکال) از گریدهای دوبلکس پایین تر است (به عنوان مثال, 2205: 600-800 MPa), نیاز به مقاطع ضخیم تر برای بارهای سازه ای.
11. تجزیه و تحلیل مقایسه ای - 316Ti در مقابل 316L در مقابل 321 در مقابل دوبلکس 2205
| جنبه | 316از (تثبیت شد) | 316L (کم کربن) | 321 (تثبیت شده, 304 خانواده) | دوبلکس 2205 (فریتی آستنیتی) |
| هدف اولیه | تثبیت تیتانیوم برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای پس از قرار گرفتن در معرض حرارت یا جوشکاری | کربن کم برای جلوگیری از ایجاد حساسیت بدون تثبیت | تثبیت تیتانیوم برای 304 شیمی - از ایجاد حساسیت در مجموعه های جوش داده شده در معرض حرارت جلوگیری می کند | استحکام بالاتر + مقاومت در برابر خوردگی موضعی برتر (سوراخ کردن / SCC) |
| برجسته های ترکیب معمولی | Cr ~ 16-18٪; در ~ 10-14٪; ماه ~ 2-3٪; از ~0.3-0.8٪; C تا 0.08٪ | Cr ~ 16-18٪; در ~ 10-14٪; ماه ~ 2-3٪; C ≤ 0.03% | Cr ~ 17-19٪; در ~9-12٪; Ti اضافه شده ~0.3-0.7٪; نه مو (یا ردیابی) | Cr ~ 21-23٪; در ~4-6.5٪; ماه ~ 3٪; N ≈0.08-0.20٪ |
| استراتژی تثبیت | Ti C را به عنوان TiC → از Cr-carbide در مرز دانه ها می بندد | C را کاهش دهید تا بارش کاربید به حداقل برسد | Ti C را به عنوان TiC در a پیوند می دهد 304 ماتریس | متالورژی های مختلف - بدون نیاز به تثبیت کاربید (ریزساختار دوتایی) |
چوب (تقریباً. معادل مقاومت حفره ای) |
~ 24-27 (به مو بستگی دارد, ن) | ~ 24-27 | ~ 18-20 (پایین تر - نه Mo) | ~ 35-40 (به طور قابل توجهی بالاتر است) |
| نماینده 0.2% اثبات (RP0.2) | ~ 170-260 مگاپاسکال | ~ 170-220 مگاپاسکال | ~ 170-240 مگاپاسکال | ~400-520 مگاپاسکال |
| نماینده UTS (RM) | ~480-650 مگاپاسکال | ~485-620 مگاپاسکال | ~480-620 مگاپاسکال | ~620-880 مگاپاسکال |
| شکل پذیری / سختی | بالا (ازدیاد طول 40-60٪ بازپخت شده است) | بالا (آنیل شده) | بالا (سختی خوب) | چقرمگی خوب اما ازدیاد طول کمتر از آستنیتیک |
| قابلیت جوشکاری | خیلی خوبه; تثبیت در بسیاری از موارد نیاز به آنیل محلول پس از جوش را کاهش می دهد | عالی; C کم معمولاً برای مجموعه های جوش داده شده استفاده می شود | خیلی خوبه; طراحی شده برای کاربردهایی که در آن جوشکاری و قرار گرفتن در معرض حرارت رخ می دهد | قابل جوش است اما برای کنترل تعادل فریت/آستنیت و اجتناب از مراحل ترد شدن نیاز به روشهای واجد شرایط دارد. |
مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای پس از جوشکاری |
عالی وقتی Ti:تعادل C و عملیات حرارتی صحیح است | عالی (کم), اما اگر آلودگی کربنی یا پرکننده نامناسب رخ دهد، می تواند حاشیه ای باشد | عالی (تثبیت Ti) | قابل اجرا نیست (حالت های مختلف خرابی) |
| سوراخ کردن / مقاومت در برابر شکاف در کلریدها | خوب (Mo مقاومت موضعی مشابه با 316) | خوب (مشابه 316Ti) | متوسط (کمتر - معمولاً در خدمات غنی از کلرید کمتر مناسب است) | عالی (بهترین گزینه برای خدمات آب دریا / شور و کلرید تهاجمی است) |
| حساسیت به کلرید SCC | پایین تر از ناپایدار 316; هنوز تحت استرس زیاد ممکن است + دما + کلرید | پایین تر از 304; هنوز می تواند تحت شرایط نامطلوب SCC شود | شبیه به 304 (تثبیت به خوردگی بین دانه ای می پردازد, نه SCC) | بسیار کم - دوبلکس در برابر کلرید SCC بسیار مقاوم است |
درجه حرارت بالا / استفاده از چرخه حرارتی |
ترجیحاً در جایی که قطعات چرخههای حرارتی میانی را میبینند و نمیتوانند با محلول آنیل شوند | اگر کنترل بازپخت وجود داشته باشد برای بسیاری از مجموعه های جوش داده شده خوب است | برای قطعات مبتنی بر 304 که در معرض چرخه گرما قرار دارند ترجیح داده می شود | محدود برای خزش طولانی مدت با T بالا - بیشتر برای استحکام و خوردگی استفاده می شود تا برای سرویس خزش با T بالا |
| برنامه های معمولی | اقلام گیاهی جوش داده شده در معرض چرخه حرارتی, اجزای کوره, برخی از قطعات تحت فشار | مخازن تحت فشار, لوله کشی, تجهیزات غذایی/دارویی, ساخت کلی | اگزوز هواپیما, قطعات در معرض حرارت در 304 سیستم | سخت افزار دریایی, سیستم های آب دریا, گیاهان شیمیایی که به استحکام بالا و مقاومت در برابر کلرید نیاز دارند |
| هزینه نسبی & در دسترس بودن | متوسط; در بسیاری از بازارها رایج است | متوسط; پرفروش ترین نوع | متوسط; مشترک برای 304 استفاده های خانوادگی | هزینه بالاتر; تخصص سهام و ساخت مورد نیاز است |
12. نتیجه گیری
316Ti یک نوع تثبیت شده عملی است 316 خانواده, مهندسی شده برای حفظ مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ آستنیتی در قطعات جوش داده شده و در معرض حرارت.
زمانی که محتوای تیتانیوم و عملیات حرارتی به درستی کنترل شود, 316Ti از تخلیه کروم بین دانه ای جلوگیری می کند و یک انتخاب قوی برای اجزای گیاه جوش داده شده است, مجموعههای در معرض حرارت و محیطهای کلرید متوسط که در آن بازپخت پس از جوش نمیتوان تضمین کرد..
تدارکات مناسب, تایید MTR, کنترل فرآیند جوشکاری و بازرسی دوره ای برای درک مزایای آلیاژ ضروری است.
سوالات متداول
تفاوت بین 316Ti و 316L چیست؟?
316Ti با تیتانیوم تثبیت شده است (Ti به شکل TiC اضافه شد), در حالی که 316L کم کربن است (L = C کم).
هر دو مسیر خطر حساسیت را کاهش می دهند; 316Ti بهطور خاص زمانی انتخاب میشود که اجزا در معرض دمای متوسط قرار بگیرند و آنیل پس از جوش غیرعملی باشد..
آیا تیتانیوم 316Ti را در برابر خوردگی مقاوم تر از 316L می کند؟?
نقش تیتانیوم جلوگیری از خوردگی بین دانه ای پس از قرار گرفتن در معرض حرارت است; 316مقاومت حفره ای توده Ti مشابه 316/316L است (Mo در همه موارد مقاومت در برابر خوردگی موضعی قابل مقایسه ای را نشان می دهد).
برای محیط های کلرید خشن تر, آلیاژهای دوبلکس یا با PREN بالاتر ترجیح داده می شوند.
آیا برای جوش دادن 316Ti به فلزات پرکننده مختلف نیاز دارم؟?
نه لزوما-آلیاژهای پرکننده همسان (به عنوان مثال, ER316L/ER316Ti در صورت وجود) استفاده می شوند.
اطمینان حاصل کنید که شیمی پرکننده و روش جوشکاری ثبات را در HAZ و فلز جوش حفظ می کنند; از کدهای جوشکاری و راهنمای متالورژی برای قطعات حیاتی استفاده کنید.
