SUS 310S VS. AISI 314 فولاد ضد زنگ

SUS 310S VS. AISI 314 فولاد ضد زنگ

1. مقدمه

در قلمرو مهندسی درجه حرارت بالا, انتخاب حق فولاد ضد زنگ آلیاژ برای اطمینان از دوام بسیار مهم است, ایمنی, و کارایی.

دو مدعی برجسته در این فضا هستند 310s آن و AISI 314 فولاد ضد زنگ, برای مقاومت آنها در برابر گرمای شدید و محیط های خورنده جشن گرفته شده است.

این مقاله مفصل را ارائه می دهد, مقایسه داده محور این آلیاژها, کاوش در ترکیب شیمیایی آنها, خواص مکانیکی, و برنامه های دنیای واقعی.

با جدا کردن نقاط قوت آنها, محدودیت ها, و تفاوت های ظریف فنی, مهندسان و دانشمندان مواد می توانند برای بهینه سازی عملکرد در صنایع اعم از پتروشیمی گرفته تا تولید برق تصمیمات آگاهانه بگیرند.

2. نامگذاری و نامگذاری

ریشه ها و استانداردها

  • 310s آن دنبال می کند استاندارد صنعتی ژاپن (فقط G4303), جایی که "سوس" از فولاد ضد زنگ برای مصارف ساختاری نشان می دهد.
    هماهنگ با ASTM 310s (UNS S31008), یک نوع کم کربن از 310 سری, با حداکثر محتوای کربن 0.08% برای افزایش قابلیت جوشکاری.
  • AISI 314 پیروی از ASTM A240/A276 (ایالات متحده S31400), مشخصات آمریکایی که برای سرویس شدید درجه حرارت بالا طراحی شده است.
    نام آن از موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI), با تأکید بر ترکیب غنی از سیلیکون (1.5-2.5 ٪) برای مقاومت در برابر اکسیداسیون برتر.
قطعات ریخته گری سرمایه گذاری از جنس استنلس استیل 310s
قطعات ریخته گری سرمایه گذاری از جنس استنلس استیل 310s

معادل های جهانی

استاندارد / کشور معادل Sus 310s AISI 314 متناسب
او (ژاپن) 310s آن آنها 314
AISI / ASTM (ایالات متحده آمریکا) 310اس / ASTM A240 نوع 310s 314 / ASTM A276, A314, A473 ...
ایالات متحده (ایالات متحده آمریکا) S31008 S31400
در (اروپا) x8crni25-21 (1.4845) x15crnisi25-21 (1.4841)
از (آلمان) x8crni25-21 (ساختن 1.4845) 1.4841
AFNOR (فرانسه) Z8CN25-20 Z15CNS25-20
یکپارچه (ایتالیا) 310S24 x16crnisi25-20; x22CRNI25-20
گیگابایت (چین) 20KH23N18 16CR25NI20SI2

3. ترکیب شیمیایی و فلسفه آلیاژ

عنصر 310s آن (وزنی ٪) AISI 314 (وزنی ٪) عملکرد و نقش متالورژی
کروم (Cr) 24.0 – 26.0 24.0 – 26.0 یک لایه اکسید Cr₂o₃ محافظ تشکیل می دهد, تقویت کننده اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی; تثبیت آستنیتی فاز در دماهای بالا.
نیکل (در) 19.0 – 22.0 19.0 – 22.0 حوزه آستنیتی را گسترش می دهد, بهبود یافته سختی, شکل پذیری, و پایداری حرارتی; همچنین مقاومت در برابر خستگی حرارتی.
سیلیکون (و)
≤ 1.50 1.50 – 2.00 بهبود می یابد مقاومت در برابر اکسیداسیون با ترویج شکل گیری خرده مقیاس Sio₂; تقویت کردن مقاومت در برابر مقیاس در شرایط حرارتی چرخه ای.
کربن (سی) ≤ 0.08 ≤ 0.25 افزایش قدرت از طریق محلول جامد و تشکیل کاربید, اما سطح بالاتر (مثل در 314) ممکن است کاهش یابد قابلیت جوشکاری و ترویج حساس شدن.
منگنز (منگنز) ≤ 2.00 ≤ 2.00 در هنگام ساخت فولاد به عنوان یک اکسید کننده عمل می کند; بهبود می یابد کارآیی گرم و مقاومت در برابر سولفیداسیون.
فسفر (پ)
≤ 0.045 ≤ 0.045 به طور کلی کم نگه داشته می شود; مقادیر بیش از حد کاهش می یابد شکل پذیری و می تواند ارتقا یابد مسخره مرز دانه.
گوگرد (اس) ≤ 0.030 ≤ 0.030 بهبود می یابد ماشین کاری, اما سطح بیش از حد به شدت تخریب می شود انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی.
نیتروژن (ن) ≤ 0.10 مشخص نشده است ماتریس را توسط سخت شدن محلول جامد; همچنین به مقاومت در برابر گودال در محیط های کلرید.
آهن (Fe) تعادل تعادل عنصر ماتریس پایه; ساختار فله ای را فراهم می کند و به آن کمک می کند صداقت مکانیکی و رفتار مغناطیسی در دمای بالا.

تفاوت های کلیدی و پیامدهای فلسفی:

  • 310s آن تأکید می کند کربن پایین محتوا, برنامه ها را هدف قرار دهید قابلیت جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای اولویت ها هستند.
    این عملکرد متعادل را برای اجزای ساختاری در سیستم های حرارتی ارائه می دهد.
  • AISI 314 تمرکز تغییر به سمت پیشرفته اکسیداسیون و مقاومت در برابر مقیاس, اهرم سیلیکون بالاتر و کربن متوسط,
    مناسب تر کردن آن برای بارهای حرارتی چرخه ای و محیط های کاروبوریزه.

4. خواص فیزیکی و حرارتی SUS 310S در مقابل AISI 314 فولاد ضد زنگ

اموال 310s آن AISI 314
تراکم 8.00 g/cm³ 8.00 g/cm³
دامنه ذوب 1,390-1،440 درجه سانتیگراد 1,400-1،450 درجه سانتیگراد
گرمای خاص (20-800 درجه سانتیگراد) ~ 0.50 j/g · k ~ 0.50 j/g · k
هدایت حرارتی (200 درجه سانتی گراد) 15 W/m · k 14 w/m · k
انبساط حرارتی (20-800 درجه سانتیگراد) ~ 17.2 میکرومتر در متر · k ~ 17.0 میکرومتر در متر · k
قدرت پارگی خزش (900 درجه سانتی گراد, 10 k ساعت) 30 پوند MPa 35 پوند MPa

هر دو آلیاژ با چگالی تقریباً یکسان و دامنه ذوب مشترک هستند, بازتاب شیمی پایه مشابه آنها.

با این حال, لبه جزئی AISI 314 در استحکام پارگی خزش و دوچرخه سواری حرارتی مدیون محتوای سیلیکون بالا آن است, که مقیاس اکسید غنی از سیلیس را تشکیل می دهد.

برعکس, SUS 310S هدایت حرارتی حاشیه ای بالاتر را ارائه می دهد, کمک به اتلاف گرما در وسایل کوره.

5. خصوصیات مکانیکی SUS 310S در مقابل. AISI 314 فولاد ضد زنگ

Sus 310s و AISI 314 فولاد ضد زنگ هر دو فولادهای ضد زنگ آستنیتی با درجه بالا هستند که برای حفظ یکپارچگی مکانیکی تحت استرس حرارتی طراحی شده اند.

در حالی که خصوصیات پایه اتاق آنها مشابه است, تفاوت های کلیدی در معرض طولانی مدت در معرض دمای بالا به دلیل عوامل ترکیبی مانند سیلیکون و میزان کربن پدیدار می شود.

AISI 314 قطعات ریخته گری سرمایه گذاری استیل ضدزنگ
AISI 314 قطعات ریخته گری سرمایه گذاری استیل ضدزنگ

جدول: خواص مکانیکی مقایسه ای در اتاق و درجه حرارت بالا

اموال 310s آن AISI 314 اظهارات
استحکام کششی (MPa) 515 – 750 540 – 750 AISI 314 ممکن است به دلیل افزایش بیشتر محتوای C ، مقاومت کمی بالاتر نشان دهد.
قدرت تسلیم (0.2% جبران کردن, MPa) ≥ 205 ≥ 210 هر دو ماده مقادیر عملکرد قابل مقایسه ای را در دمای اتاق ارائه می دهند.
ازدیاد طول (%) ≥ 40 ≥ 40 انعطاف پذیری بالا در هر دو درجه حفظ می شود.
سختی (برینل)
~ 170 – 190 HB ~ 170 – 200 HB سختی در AISI کمی افزایش می یابد 314 به دلیل کربن و سیلیکون بالاتر.
استحکام خزش در دمای 600 درجه سانتیگراد (MPa) 90 پوند (100,000سخنرانی) 100 پوند (100,000سخنرانی) AISI 314 عملکرد خزش بهبود یافته را با بار حرارتی طولانی مدت نشان می دهد.
استحکام کششی داغ در دمای 1000 درجه سانتیگراد (MPa) 20 پوند - 30 25 پوند - 35 AISI 314 مقاومت کششی کمی بهتر در دمای شدید حفظ می کند.
چقرمگی ضربه (جی, در RT) ≥ 100 جی (charpy v-notch) ≥ 100 جی هر دو ماده به دلیل ساختار آستنیتی پایدار ، چقرمگی بالایی را حفظ می کنند.

6. مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون

رفتار اکسیداسیون

  • 310اس در برابر اکسیداسیون مداوم تا 1150درجه سانتی گراد در هوا, تشکیل یک مقیاس Cr₂o₃ نازک. در خشک است, محیط های غیر سولفور مانند اجاق گازهای گرمایی.
  • 314 محدودیت را به 1200درجه سانتی گراد, با مقیاس sio₂-cr₂o₃ مقاومت در برابر لکه دار شدن و ضخیم شدن در گرمایش چرخه ای (به عنوان مثال, پیش روهای کوره سیمان).

محیط های تهاجمی

  • کاراوزی سازی: 314سیلیکون انتشار کربن را مهار می کند, ساختن آن 30% مقاوم تر از 310s در جوهای غنی (به عنوان مثال, اصلاح طلبان پتروشیمی).
  • سولفیداسیون: در گازهای حاوی Hss, 314لایه sio₂ به عنوان یک مانع عمل می کند, گسترش عمر خدمات توسط 25% در مقایسه با 310s در کوره های پالایشگاه.
  • نیترایداری: هر دو آلیاژ عملکرد خوبی دارند, اما محتوای نیکل بالاتر 314 برتری حاشیه ای در راکتورهای سنتز آمونیاک ارائه می دهد.

درمان های سطحی

  • منفعل شدن: هر دو برای از بین بردن آهن آزاد و تقویت مقاومت در برابر خوردگی از منفعل اسید نیتریک بهره مند می شوند.
  • پوشش ها: 314 ممکن است برای محافظت بیشتر در محیط های سولفیدی تحت آلومینیزاسیون قرار بگیرد, در حالی که 310s اغلب برای شرایط متوسط ​​به لایه اکسید ذاتی آن متکی است.

7. قابلیت جوشکاری و ساخت SUS 310S در مقابل. AISI 314 فولاد ضد زنگ

قابلیت جوشکاری و ویژگی های ساختگی SUS 310s و AISI 314 فولاد ضد زنگ نقش مهمی در پذیرش صنعتی خود دارد, زیرا برنامه های درجه حرارت بالا اغلب به شکل دهی پیچیده نیاز دارند, پیوستن, و ماشینکاری.

AISI 314 قطعات کمپرسور فولاد ضد زنگ
AISI 314 قطعات کمپرسور فولاد ضد زنگ

قابلیت جوشکاری: چالش ها و بهترین شیوه ها

هر دو آلیاژ متعلق به خانواده فولاد ضد زنگ آستنیتی هستند, که به طور کلی به دلیل ریزساختار تک فاز آنها ، قابلیت جوشکاری خوبی را ارائه می دهد.

با این حال, ترکیبات شیمیایی متمایز آنها - به ویژه کربن (سی) و سیلیکون (و)- ایجاد اختلافات قابل توجه در رفتار جوشکاری.

310s آن: قهرمان جوشکاری

  • مزیت کربن کم:
    با حداکثر محتوای کربن 0.08% (در مقابل. 0.25% در AISI 314), Sus 310s تشکیل کاربیدهای کروم را به حداقل می رساند (m₂₃c₆) در منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ).
    این خطر را کاهش می دهد حساس شدن, پدیده ای که مرزهای دانه به دلیل کاهش کروم مقاومت خوردگی را از دست می دهد.
    • فرایندهای جوشکاری: جوش قوس تنگستن گاز (GTAW/TIG) و جوش قوس فلزی گاز (GMAW/MIG) ترجیح داده می شوند,
      با 310L Filer Metal (S31003 ایالات متحده, 0.03 ٪ c) برای مطابقت با مقاومت در برابر خوردگی و جلوگیری از بارش کاربید استفاده می شود.
    • درمان پس از جوشکاری: بدون عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) برای اکثر برنامه ها لازم است, حتی برای بخش های ضخیم (10 میلی متر),
      ایده آل برای تعمیرات در محل و مجامع پیچیده مانند شبکه های لوله کوره.
  • عملکرد مشترک جوش:
    اتصالات جوش داده شده در 310s حفظ می شوند 90 ٪ از مقاومت کششی فلز پایه در دمای اتاق و 80% در دمای 800 درجه سانتیگراد, با مقادیر کشیدگی مطابق با مواد والدین (≥40 ٪).
    این قابلیت اطمینان از استفاده از آن در مبدل های حرارتی جوش داده شده برای اصلاح طلبان پتروشیمی پشتیبانی می کند.

AISI 314: مدیریت تشکیل کاربید و ترک خوردگی داغ

  • چالش های کربن و سیلیکون بالاتر:
    این 0.25% حداکثر کربن و 1.5-2.5 ٪ سیلیکون در 314 احتمال افزایش تشکیل کاربید هاز و ترک در حین جوشکاری.
    سیلیکون, در حالی که برای تشکیل مقیاس درجه حرارت بالا بسیار مهم است, همچنین دمای مایع آلیاژ را پایین می آورد, ایجاد خطرات ریزگردها در استخر جوش.
    • الزامات پیش گرم کردن: قبل از گرم کردن به 200-300 درجه سانتیگراد قبل از جوشکاری برای کاهش استرس حرارتی و کاهش سرعت خنک کننده, به حداقل رساندن مرحله سیگما (FE-CR) بارش در HAZ.
    • انتخاب فلز پرکننده: استفاده کنید 314-فلز پرکننده خاص (به عنوان مثال, ER314) یا پرکننده 310 نوع (ER310) برای مطابقت با محتوای کروم و نیکل فلزی پایه, اطمینان از مقاومت مداوم درجه حرارت بالا.
    • عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT): برای بخش های ضخیم ضروری است (>15 میلی متر),
      شامل بازپرداخت راه حل در 1050-1100 درجه سانتیگراد پس از آن خنک کننده سریع به کاربیدهای بازگرداندن و بازگرداندن انعطاف پذیری.
      این اضافه می کند 20-30 ٪ به زمان ساخت در مقایسه با 310s.
  • عملکرد مشترک جوش:
    جوش های تحت درمان با گرما در 314 بدست آوردن 95% از قدرت خزش فلز پایه در دمای 900 درجه سانتیگراد, اما غفلت از PWHT می تواند این امر را کاهش دهد 70%,
    افزایش خطر خرابی طولانی مدت در اجزای تحمل بار مانند تیرهای پشتیبانی کوره.

ساخت: شکل گیری, ماشینکاری, و عملیات حرارتی

شکل گیری سرد: انعطاف پذیری قابلیت استفاده را نشان می دهد

  • 310s آن:
    با کشیدگی از ≥40 ٪ در ایالت آنیل, 310S در فرآیندهای تشکیل سرد مانند نقاشی عمیق برتری دارد, مهر زدن, و خم شدن.
    این به راحتی شکل های پیچیده ای مانند تیغه های فن کوره یا باله های مبدل حرارتی را بدون آنیل شدن متوسط ​​شکل می دهد, حتی برای ضخامت های تا 5 میلی متر.
    • مثال: بافل کوره 310s با شعاع خم 90 درجه به ضخامت 1.5x حفظ می کند 95% از انعطاف پذیری شکل گرفته آن, برای برنامه های مقاوم در برابر لرزش بسیار مهم است.
  • AISI 314:
    کشیدگی کمی پایین (35 ≥) و سخت شدن محلول جامد ناشی از سیلیکون بالاتر باعث ایجاد سرماخوردگی بیشتر می شود.
    به نیروهای تشکیل دهنده 10-15 ٪ بیشتر نیاز دارد, و کار سرماخوردگی شدید (به عنوان مثال, >20% کاهش) ممکن است نیاز به بازپرداخت پس از تشکیل در 1050درجه سانتی گراد برای بازگرداندن انعطاف پذیری, افزودن پیچیدگی به تولید بخشی.

کار داغ: ملاحظات دما و ابزار

  • جعل و نورد گرم:
    • 310اس: جعل 1100-1200 درجه سانتیگراد, با یک محدوده کار باریک برای جلوگیری از تشکیل فاز سیگما (بالاتر از 950 درجه سانتیگراد).
      محصولات نورد گرم مانند میله ها و صفحات اندازه دانه یکنواخت را نشان می دهند (ASTM نه. 6–7), ایده آل برای ماشینکاری بعدی.
    • 314: به دمای فورج بالاتر نیاز دارد (1150-1250 درجه سانتیگراد) به دلیل سختی گرم گرم شده سیلیکون, افزایش مصرف انرژی توسط 15% و پوشیدن ابزار توسط 20%.
      پس از تسخیر, خنک کننده سریع (آب یا هوا) برای جلوگیری از بارش فاز سیگما بسیار مهم است.
  • ماشین کاری:
    هر دو آلیاژ در هنگام ماشینکاری مستعد ابتلا به کار سخت هستند, اما محتوای بالاتر سیلیکون 314 باعث تشدید سایش ابزار می شود.
    استفاده کنید ابزارهای کاربید مبتنی بر کبالت با زاویه های بالایی (15-20 درجه) و خنک کننده فراوان برای مدیریت گرما:
    • 310اس: سرعت ماشینکاری از 50-70 متر/من برای انجام عملیات, با یک سطح سطح RA 1.6-3.2 میکرومتر با روغن کاری مناسب قابل دستیابی است.
    • 314: کاهش یافته به 40-60 متر/من برای به حداقل رساندن پوسته شدن ابزار, افزایش زمان ماشینکاری توسط 25% برای ویژگی های معادل.
310قطعات ریخته گری سرمایه گذاری استیل ضدزنگ
310قطعات ریخته گری سرمایه گذاری استیل ضدزنگ

عملیات حرارتی: بازپرداخت و تسکین استرس

  • محلول آنیلینگ:
    • هر دو آلیاژ نیاز به گرمایش دارند 1050-1150 درجه سانتیگراد پس از آن خاموش برای حل کاربیدها و همگن سازی ریزساختار.
      310S به نرم شدن کامل دست می یابد (187 HB) با این روند, در حالی که 314 به ≤201 HB می رسد, تعادل سختی و انعطاف پذیری.
  • تسکین استرس:
    برای اجزای جوش داده شده, تسکین استرس در 850-900 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت تنش های باقیمانده را بدون ترویج بارش کاربید کاهش می دهد, یک روش معمول در هدر دیگهای بخار 310s و 314 براکت های کوره.

8. برنامه های معمولی SUS 310S VS. AISI 314 فولاد ضد زنگ

در محیط های درجه حرارت بالا, انتخاب آلیاژ فولاد ضد زنگ مناسب می تواند به طور مستقیم بر ایمنی عملیاتی تأثیر بگذارد, فواصل نگهداری, و طول عمر سیستم.

Sus 310s و AISI 314 فولاد ضد زنگ, هر دو فولادهای ضد زنگ آستنیتی با مقاومت در برابر حرارت عالی, به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود.

با این حال, هر آلیاژ از نقاط قوت منحصر به فرد برخوردار است که آن را برای برنامه های خاص مناسب تر می کند.

AISI ریخته گری موم گمشده 314 قطعات استیل ضد زنگ
AISI ریخته گری موم گمشده 314 قطعات استیل ضد زنگ

کاربردهای فولاد ضد زنگ SUS 310s

بخش صنایع: پتروشیمی و پالایش

برنامه: Sus 310s معمولاً در اصلاح کوره ها استفاده می شود, لوله های تابشی, و کویل های ترک خوردگی اتیلن.

ترکیب آن از استحکام دمای بالا و جوشکاری خوب ، آن را برای هر دو مؤلفه استاتیک و ساختگی که در شرایط اکسید کننده کار می کنند ، مناسب می کند.

بخش صنایع: تولید برق

برنامه: این آلیاژ در لوله های Superheater استفاده می شود, مبدل های حرارتی, و اجزای دیگ بخار,

جایی که مقاومت آن در برابر دوچرخه سواری حرارتی و تغییر شکل خزش عملکرد مداوم را در طول زمان تضمین می کند.

بخش صنایع: متالورژی و عملیات حرارتی

برنامه: Sus 310s به طور گسترده ای در مافل های کوره اعمال می شود, تلافی, و نازل مشعل.

این یکپارچگی ساختاری را تحت گرمایش مداوم حفظ می کند, و میزان کم کربن آن خطر حساسیت در هنگام جوشکاری یا خدمات گسترده را کاهش می دهد.

بخش صنایع: ساخت سیمان و سرامیک

برنامه: در کوره های دوار و سپرهای گرما, Sus 310s مقاومت اکسیداسیون عالی را ارائه می دهد, همراه با انعطاف پذیری مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر شوک حرارتی و لرزش.

بخش صنایع: سوزاندن زباله

برنامه: مؤلفه هایی مانند مجرای گاز دودکش و سیستم های انتقال خاکستر از توانایی SUS 310S در مقاومت در برابر خوردگی گازهای اسیدی و باقیمانده احتراق با دمای بالا بهره مند می شوند.

بخش صنایع: ابزار ساخت و جوشکاری

برنامه: به دلیل جوشکاری و مقاومت در برابر پیچ و تاب, Sus 310s برای جیگ ها طرفداری می کند, وسایل جوشکاری, و ساختارهای پشتیبانی شده در معرض استرس حرارتی.

کاربردهای AISI 314 فولاد ضد زنگ

بخش صنایع: کوره های صنعتی

برنامه: AISI 314 به طور گسترده در درهای کوره استفاده می شود, تابلوهای تابشی, عنصر گرمایش پشتیبانی می کند,

و براکت ها. محتوای سیلیکون بالاتر آن مقاومت در برابر اکسیداسیون و گرد و غبار فلزی در دمای بیش از 1100 درجه سانتی گراد.

بخش صنایع: پردازش شیشه و سرامیک

برنامه: لوله های محافظت از ترموکوپل و پوشش اجاق گاز دسته ای از AISI 314 در برابر قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر گرمای شدید و گازهای خورنده مقاومت کنید.

بخش صنایع: تولید فولادی

برنامه: این آلیاژ با اطمینان در ریل های کوره با دمای بالا عمل می کند, تیرهای باریک, و روکش گودال را خیس می کند, جایی که هم مقاومت در مقیاس و هم مقاومت مکانیکی ضروری است.

بخش صنایع: تجهیزات پردازش حرارتی

برنامه: در جعبه های بازپرداخت, پشتیبانی از تابش, و اتاق های کاربوریزه,

مقاومت برتر AISI 314 در برابر کاروبوریزه کردن و نیتریداسیون عمر طولانی مدت در تهاجمی شیمیایی فراهم می کند, محیط های گرمای بالا.

بخش صنایع: کنترل اگزوز و انتشار

برنامه: AISI 314 در پوسته های مبدل کاتالیزوری به کار می رود, مجاری دودکش,

و موانع حرارتی در سیستم های اگزوز دیزل و توربین گازی به دلیل توانایی مقاومت در برابر اکسیداسیون داغ و خوردگی گاز اگزوز.

بخش صنایع: بخش شیمیایی و انرژی

برنامه: همچنین برای اجزای موجود در سیستم های گازرسانی زغال سنگ و راکتورهای Syngas انتخاب شده است, جایی که مقاومت اکسیداسیون آن و قابلیت اطمینان ساختاری در دماهای بالا بسیار مهم است.

9. مزایا و مضرات SUS 310S در مقابل. AISI 314 فولاد ضد زنگ

پیچ های دستگاه استیل ضد زنگ 310s
پیچ های دستگاه استیل ضد زنگ 310s

310s آن (فقط G4303 / UNS S31008)

مزایای SUS 310s

  • جوش پذیری برتر: کربن کم (≤0.08٪) بارش کاربید را به حداقل می رساند, از بین بردن عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) برای بیشتر برنامه ها.
  • مقرون به صرفه: 10–15 ٪ ارزان تر از 314 به دلیل پایین بودن محتوای Ni/Si; ایده آل برای استفاده در مقیاس بزرگ در گرمای متوسط (800-1100 درجه سانتیگراد).
  • قابلیت تشکیل سرد عالی: انعطاف پذیری (≥ 40 ٪ کشیدگی) اشکال پیچیده را از طریق تمبر/نورد بدون آنیل فعال می کند.
  • مقاومت در برابر اکسیداسیون: مقیاس Cr₂o₃ پایدار در هوای خشک/CO₂ تا 1150 درجه سانتیگراد, مناسب برای کوره های عملیات حرارتی و سازه های جوش داده شده.

مضرات SUS 310s

  • قدرت با اندازه بالا پایین: قدرت پارگی خزش 37.5 ~ پایین تر از 314 در 900 درجه سانتیگراد (25 MPA در مقابل. 40 MPa).
  • آسیب پذیر در برابر کاربورینگ/سولفیداسیون: در محیط های تهاجمی نسبت به ورود کربن/گوگرد مقاومت کمتری دارد (به عنوان مثال, گاز گازی زغال سنگ, پالایشگاه).
  • مقاومت در برابر حرارت چرخه ای محدود: مستعد ابتلا به مقیاس در محدوده دما بالا, نامناسب برای دوچرخه سواری حرارتی شدید.

AISI 314 (ASTM A240 / ایالات متحده S31400)

مزایای AISI 314

  • مقاومت شدید حرارتی: تا 1200 درجه سانتیگراد با مقیاس sio₂-cr₂o₃ کار می کند, 50° C بالاتر از 310s; مقاومت برتر در برابر سولفیداسیون/کاربورینگ در جوهای غنی از هم.
  • قدرت خزش بالاتر: 85 MPA و 800 درجه سانتیگراد (310اس: 60 MPa) و 40 MPA و 900 درجه سانتیگراد, برای اجزای تحمل بار بسیار مهم است (به عنوان مثال, کوره پشتیبانی می کند, قطعات توربین).
  • تحمل محیط تهاجمی: در کاربردهای سیمان/آمونیاک از طریق مقیاس با افزایش سیلیکون در برابر قلیایی/نیتریداسیون مقاومت می کند.

معایب AISI 314

  • جوش پیچیده: نیاز به پیش گرم شدن دارد (200-300 درجه سانتیگراد) و PWHT برای بخش های ضخیم, افزایش هزینه های ساخت تا 30-30 ٪.
  • انعطاف پذیری پایین: کشیدگی کاهش یافته (35 ≥) شکل گیری سرما را محدود می کند; مناسب تر برای جعل/ریخته گری داغ.
  • هزینه حق بیمه: 10–15 ٪ به دلیل بالاتر بودن محتوای NI/SI گران تر است; در دسترس بودن محدود برای شکل های سفارشی.
  • خطر فاز سیگما: استفاده طولانی مدت >950° C ممکن است از طریق بارش فاز سیگما ، انعطاف پذیری را کاهش دهد.

10. جدول مقایسه خلاصه: SUS 310S VS. AISI 314 فولاد ضد زنگ

اموال 310s آن AISI 314
تعیین استاندارد JIS G4303 310s آن ASTM A240 / ایالات متحده S31400
کروم (Cr) 24.0-26.0 ٪ 23.0-26.0 ٪
نیکل (در) 19.0-22.0 ٪ 19.0-22.0 ٪
سیلیکون (و) 1.50 ≤ 1.50-3.00 ٪ (SI بالا برای مقاومت در برابر اکسیداسیون)
کربن (سی) ≤0.08٪ (کربن کم برای بهبود قابلیت جوشکاری) 0.25 ٪ (کربن بالاتر برای استحکام خزش)
استحکام کششی (MPa) 550 پوند MPa 620 پوند MPa
قدرت تسلیم (0.2% جبران کردن) 205 پوند MPa 240 پوند MPa
ازدیاد طول (%) ≥40 ٪ 30 ≥
تراکم (g/cm³)
7.90 7.90
دامنه ذوب (درجه سانتی گراد) 1398-1454 درجه سانتیگراد 1400-1455 درجه سانتیگراد
هدایت حرارتی (w/m · k @ 100 ° C) 14.2 پوند 16.3 پوند
حداکثر دمای سرویس (اکسید کننده) 1100 درجه سانتیگراد 1150 درجه سانتیگراد
مقاومت در برابر اکسیداسیون عالی (برای شرایط چرخه ای مفید است) برتر (به دلیل SI بالاتر)
مقاومت در برابر کاروبوریزه متوسط خوب
قابلیت جوشکاری عالی (کربن کم حساسیت را به حداقل می رساند) منصفانه (بالاتر C ممکن است باعث ترک خوردگی گرم شود)
سهولت ساخت خوب (فرم ها و جوش ها به راحتی) منصفانه (شکل گیری و ماشین سخت تر است)
مقاومت در برابر خزش متوسط بالاتر (توسط کربن و سیلیکون تقویت شده است)
برنامه های کاربردی معمولی مبدل های حرارتی, قطعات کوره, اجزای جوش داده شده درهای کوره, پشتیبانی می کند, قطعات بلند استاتیک
مناسب ترین برای گرمایشی, سیستم های جوش داده شده محیط های استاتیک با درجه حرارت بالا طولانی

11. نتیجه گیری

در خدمات درجه حرارت بالا, 310s آن و AISI 314 فولاد ضد زنگ هر دو عملکرد آستنیتی قابل اعتماد ارائه می دهند, با این حال آنها از اولویت های مختلف پذیرایی می کنند.

انتخاب کنید 310اس هنگامی که ساخت, کنترل حساسیت کم کربن, و مقاومت در برابر خزش متوسط ​​کافی است.

انتخاب کنید 314 هنگامی که مقاومت اکسیداسیون چرخه ای, قدرت مقیاس تقویت شده سیلیکون, و استقامت خزش بالا بر معیارهای طراحی شما حاکم است.

با تراز کردن انتخاب آلیاژ با دمای عملیاتی خود, جو, و استراتژی جوشکاری, شما زندگی مؤلفه را به حداکثر می رسانید, نگهداری را به حداقل برسانید, و اطمینان از امنیت, عملیات کارآمد گیاه.

انتخاب Deze به معنای انتخاب راه حل طولانی مدت و قابل اعتماد با دمای بالا است.

مشتریان ما شامل بسیاری از تولید کنندگان تجهیزات چند ملیتی و پیمانکاران مهندسی هستند,

که عملکرد پایدار را تأیید کرده اند این محصولات تحت دمای بالا, خوردگی, و شرایط چرخه حرارتی در کار طولانی مدت.

اگر به اطلاعات فنی احتیاج دارید, نمونه, یا نقل قول ها, لطفا احساس راحتی کنید با این تماس بگیرید تیم حرفه ای.

ما پاسخ سریع و پشتیبانی از مهندسی را برای شما فراهم خواهیم کرد.

 

سوالات متداول

کدام بهتر است, Sus 310s یا التماس 314 فولاد ضد زنگ?

پاسخ به برنامه بستگی دارد. 310s آن برای برنامه های مربوط به دوچرخه سواری حرارتی مکرر بهتر است, جوشکاری, و ساختگی,

به دلیل آن محتوای کربن کم, که قابلیت جوشکاری را افزایش داده و خطر خوردگی بین دانه ای را کاهش می دهد.

از سوی دیگر, AISI 314 برای اجزای استاتیک در معرض مناسب تر است درجه حرارت بسیار بالا (تا 1150 درجه سانتی گراد), با تشکر از آن میزان سیلیکون و کربن بالاتر, که اکسیداسیون برتر و مقاومت خزش را فراهم می کند.

به طور خلاصه:

  • Sus 310s را انتخاب کنید برای تطبیق پذیری, قابلیت جوشکاری, و شرایط حرارتی چرخه ای.
  • AISI را انتخاب کنید 314 برای محیط های مداوم درجه حرارت بالا و افزایش مقاومت به اکسیداسیون.

آنچه بیشتر طول می کشد: Sus 310s یا التماس 314?

در شرایط حرارتی چرخه ای یا سیستم های جوش داده شده, 310s آن به طور معمول به دلیل مقاومت در برابر حساسیت و خستگی حرارتی عمر طولانی تری دارد.

با این حال, در خشک, محیط های استاتیک درجه حرارت بالا, AISI 314 می تواند از Sus 310s بهتر عمل کند زیرا محتوای سیلیکون بالاتر آن مقاومت اکسیداسیون برتر و چسبندگی مقیاس را ارائه می دهد.

طول عمر به آن بستگی دارد:

  • دامنه دما
  • شرایط زیست محیطی (اکسید کننده, کربوهلینگ, و غیره)
  • استرس مکانیکی و روشهای ساخت

چرا Sus 310s بیش از AISI ترجیح می دهد 314 در ساختارهای جوش داده شده?

310s آن شامل 0.08 ٪ کربن, به طور قابل توجهی تشکیل کاربیدهای کروم در مرزهای دانه در هنگام جوشکاری را کاهش می دهد.

این مقاومت در برابر خوردگی بین دانه ای را بهبود می بخشد, به خصوص در سرویس درجه حرارت بالا.

در مقابل, AISI 314 محتوای کربن بالاتری دارد (تا 0.25%), که می تواند منجر به حساسیت و ترک خوردگی گرم در حین جوشکاری ، مگر اینکه با دقت با درمان گرمای مناسب پس از جوش کنترل شود.

بنابراین, Sus 310s اغلب آلیاژ مورد نظر برای مجامع ساخت یافته یا آبشار.

چرا AISI است 314 انتخاب شده بیش از 310s برای دمای بسیار بالا?

AISI 314 شامل 1.5-3.0 ٪ سیلیکون, در مقایسه با 5 ≤5 in در SUS 310s.

این سیلیکون مرتفع افزایش می یابد مقاومت در برابر اکسیداسیون و AISI را اجازه می دهد 314 برای حفظ چسبندگی مقیاس محافظ در درجه حرارت تا 1150 درجه سانتی گراد,

آن را ایده آل برای کوره های صنعتی, عناصر بخاری, و اگزوزهای پر سرعت.

علاوه بر این, محتوای کربن بالاتر آن به بهبود کمک می کند قدرت خزش تحت استرس طولانی مدت.

این باعث می شود AISI 314 یک نامزد قوی برای ثابت, قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در اتمسفر اکسید کننده یا خشک.

آیا sus 310s vs. AISI 314 به جای یکدیگر استفاده شود?

در حالی که آنها شیمی پایه مشابهی را به اشتراک می گذارند و هر دو متعلق به خانواده فولاد ضد زنگ آستنیتی هستند, قابلیت تعویض محدود است.

در برنامه هایی که نیاز به جوشکاری یا دوچرخه سواری حرارتی دارند, Sus 310s قابل اطمینان تر است.

برعکس, در کاربردهای مهم با اکسیداسیون با درجه حرارت بالا, AISI 314 باید در اولویت قرار گیرد. مهندسان باید ارزیابی کنند:

  • دمای سرویس
  • محیط قرار گرفتن در معرض
  • بارگذاری مکانیکی
  • الزامات ساختگی

همیشه به مربوطه مراجعه کنید استانداردهای مهندسی و عوامل ایمنی قبل از جایگزینی یک درجه برای دیگری.

به بالا بروید