300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno savybės ir privalumai

1. Įvadas

300-Austenitic Stainless Steel serija yra nerūdijančio plieno lydinių šeima, naudojama pramonėje, nes sujungia atsparumą korozijai, ausmingumas, Tvirtumas, ir puikus apdirbamumas viename, universali medžiagų sistema.

Iš esmės jai būdingas chromo kiekis, paprastai tarp 16– 20 proc. ir nikelio kiekis maždaug 8–12 proc., šių lydinių (dažniausiai pažymiai 304 ir 316 ir jų mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys ir stabilizuoti variantai)

sudaryti stabilų austenitinį (į veidą orientuotas kubinis) mikrostruktūra kambario temperatūroje, kuri atkaitintoje būsenoje užtikrina nemagnetinį elgesį, didelis tvirtumas iki kriogeninės temperatūros, ir nuspėjamas korozijos efektyvumas daugelyje aplinkų.

2. Kas yra 300 serijos austenitinis nerūdijantis plienas?

„300 serija“ reiškia austenito grupę nerūdijantis plienas kurio mikrostruktūra stabilizuota kaip austenitas (į veidą orientuotas kubinis) dėl santykinai didelio nikelio ir chromo kiekio.

Tipiškas chemijos diapazonas yra apie 16– 20% chromo ir 8–12% nikelio, kai kurios markės turi molibdeną, titanas arba niobis, kad pagerintų veikimą tam tikrose aplinkose.

Ši chemija sukuria savaime gyjančią pasyviojo oksido plėvelę ant paviršiaus ir suteikia grupei būdingo lankstumo ir tvirtumo..

3. Įprastos klasės ir pritaikymui būdingi pranašumai

The 300-Austenitinio nerūdijančio plieno serija apima įvairius lygius, kiekvienas sukurtas taip, kad būtų pasiektos konkrečios eksploatacinės charakteristikos kontroliuojant cheminės sudėties ir apdorojimo pokyčius.

4. Pagrindinės fizinės ir mechaninės savybės

The 300-Austenitinio nerūdijančio plieno serija pasižymi unikaliu mechaninio stiprumo deriniu, ausmingumas, ir fizinis elgesys, todėl jie yra labai universalūs inžinerinėms reikmėms.

Šias savybes įtakoja lydinio sudėtis, šaltas darbas, terminis apdorojimas, ir aplinkos sąlygos.

Fizinės savybės

Mechaninės savybės

5. Pagrindinės 300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno savybės

The 300-serijos austenitinis nerūdijantis plienas Išsiskirti iš kitų nerūdijančio plieno šeimų derinant stabili mikrostruktūra, lydiniu varomas veikimas, išskirtinis formavimas, ir universalus suvirinamumas.

Stabili austenitinė mikrostruktūra

• Nemagnetinis atkaitintos būklės: Su magnetiniu pralaidumu <1.005 (ASTM A342), atkaitintas 300 serijos plienas iš esmės yra nemagnetinis.
  Ši savybė yra labai svarbi Elektronika, MRT kameros, ir medicininės diagnostikos įranga, kur net nedideli magnetiniai trukdžiai gali pakenkti funkcionalumui.
• Kriogeninis tvirtumas: Išlaiko austenitinę mikrostruktūrą ≈90% smūgio energijos esant –270°C (skysto helio temperatūros), kad šie plienai būtų tinkami SGD talpyklos, raketų kuro linijos, ir kriogeniniai vamzdynai.
• Temperatūros stabilumas: Austenitas išlieka stabilus plačiuose temperatūrų diapazonuose, užtikrinti pastovias mechanines savybes nuo minusinės iki aukštos temperatūros eksploatavimo sąlygų.

Legiravimo varomas našumas

• Molibdenas atsparumui chloridui: Papildymas 2–3% pirmadienį 316 pažymiai padidina Atsparumo atsparumo ekvivalentinis skaičius (Mediena) nuo 16 (304) į 18, leidžiantis pasipriešinti 5% NaCl tirpalai 80°C temperatūroje, palyginti su 60°C 304.
  Tai daro 316 idealiai tinka Jūrų, Cheminė, ir farmacijos taikymams.
• Suvirinimo patikimumo stabilizatoriai: Titano viduje 321 jungiasi su anglimi, prevencija karbido krituliai suvirinimo karščio veikiamoje zonoje (Haz).
  Niobis viduje 347 užtikrina panašų stabilizavimą. Abu laipsniai išlaikyti ASTM A262 Strauss testą, užtikrinant atsparumas tarpkristalinei korozijai po suvirinimo arba ilgo eksploatavimo aukštoje temperatūroje.

Išskirtinis formavimas

• Gilus piešimas: 304 gali pasiekti a gylio ir skersmens santykis 2.5:1, todėl tai tinka nerūdijančio plieno kriauklės, virtuvės reikmenys, ir sudėtingos rezervuaro geometrijos.
  Didelis pailgėjimas (≥40%) ir santykinai maža takumo riba palengvina ekstensyvų formavimą be įtrūkimų.
• Lenkimas: 300-serijos plienas gali būti išlenktas iki a spindulys yra toks mažas kaip 1 × medžiagos storis (ASTM A480), lyginant su 2× ferito atveju 430 Nerūdijantis plienas.
  Tai sumažina gamybos atliekas ir leidžia kurti sudėtingus komponentus.
• Gamybos universalumas: Puikus lankstumas leidžia štampuoti, verpimas, ir hidroformavimo operacijos, suteikia lankstumo įvairioms pramonės reikmėms.

Universalus suvirinimas

• Nereikalingas terminis apdorojimas po suvirinimo: Mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios klasės (304L, 316L) po suvirinimo išlaikyti visišką atsparumą korozijai,
  gamybos laikas sumažinamas 20–30 proc. lyginant su martensitiniu nerūdijančiu plienu, kuriems reikalingas terminis apdorojimas po suvirinimo (Pwht) sumažinti įtampą.
• Suvirinimo efektyvumas: Suvirintos jungtys 316L išlaiko ≈80% netauriųjų metalų tempimo stiprio (ASTM A312), kad jie būtų tinkami slėgio indai, vamzdynų sistemos, ir konstrukcinius komponentus pagal ASMIME BPVCCCE A VIII.
• Prisijungimo paprastumas: Suderinamas su TIG, Aš, ir atsparus suvirinimas; minimalus iškraipymas ir puikus atsparumas korozijai HAZ.

6. Atsparumas korozijai: mechanizmai ir paslaugų aplinka

300-serijos plienas yra „nerūdijantis“, nes plonas, prisirišęs chromo oksidas (Cr₂O3) ant paviršiaus greitai susidaro plėvelė.

Plėvelė savaime gyja oksiduojančioje aplinkoje, bet našumas priklauso nuo aplinkos, temperatūra ir lydinio chemija.

Bendra korozija:

Puikus atmosferoje, gėlo vandens, ir daugelis cheminių procesų skysčių. Daugeliui sanitarinių ir vidaus/lauko konstrukcijų poveikio, 304 veikia labai gerai.

Lokalizuota korozija (chloridinė duobė ir plyšių korozija):

Štai kur 316 ir susijusios molibdeno turinčios markės pranoksta 304.

Molibdenas padidina atsparumo duobėms ekvivalentinį skaičių (Mediena) ir padidina slenkstinę chlorido koncentraciją ir temperatūrą, kuriai esant susidaro stabilios duobės.

Tarpkristalinė korozija (jautrumas):

Jei austenitiniai nerūdijantys plienai suvirinimo ar ilgalaikio perkaitimo metu laikomi 450–850 °C temperatūroje, chromo karbidai gali nusodinti grūdelių ribose, eikvoja gretimą chromą ir sukelia tarpgranulinį ataką.

Mažai anglies dvideginio (L) pažymių ir stabilizuotų pažymių (321/347) sumažinti šią riziką.

Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC):

Austenitiniai plienai gali būti jautrūs SCC tam tikroje aplinkoje (Pvz., chloridinė aplinka aukštesnėje temperatūroje).

Nikelis padidina atsparumą daugeliui SCC formų, bet svarbu medžiagų pasirinkimas ir įtempių valdymas.

Aukštos temperatūros oksidacija:

300-serijos lydiniai pasižymi geru atsparumu oksidacijai iki kelių šimtų °C, bet aukštesnėje temperatūroje, gali būti teikiama pirmenybė kitoms lydinių klasėms.

7. Šiluminės savybės ir terminio apdorojimo elgsena

Terminis apdorojimas:

• Austenitinis nerūdijantis plienas negali būti sukietintas įprastu gesinimo ir temperavimo terminiu apdorojimu, nes jų stabili austenitinė struktūra aušinant nevirsta į martensitą.
  Jėgą pirmiausia padidina šaltas darbas.
• Sprendimo atkaitinimas (paprastai 1000–1150 °C daugeliui 300 serijų lydinių) po to greitas gesinimas ištirpina nuosėdas (Pvz., chromo karbidai) ir atkuria atsparumą korozijai.
  Tai dažniausiai naudojama siekiant atkurti atsparumą korozijai po suvirinimo arba aukštos temperatūros poveikio.

Šiluminis plėtimasis ir laidumas:

• Šiluminio plėtimosi koeficientas yra didesnis nei feritinių plienų – tai svarbu agregatams, kuriuose derinami skirtingi metalai.
  Šilumos laidumas yra mažesnis nei anglinio plieno, todėl suvirinimo šiluma išsisklaido lėčiau; tai turi įtakos suvirinimo procedūroms ir šilumos tiekimo valdymui.

Kriogeninis veikimas:

• Austenitiniai nerūdijantys plienai išlaiko tvirtumą esant labai žemai temperatūrai ir dažniausiai naudojami kriogeninėmis sąlygomis be trapumo..

8. 300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno pranašumai

Techninės savybės 300-serijos austenitinis nerūdijantis plienas- įskaitant atsparumą korozijai, stabili austenitinė mikrostruktūra, Puikus lankstumas, ir suvirinamumas – išversti į praktiška, apčiuopiamos naudos gamintojams, galutiniams vartotojams, ir pramonės šakos.

Maža priežiūra ir ilgas tarnavimo laikas

• Atsparumas korozijai: Dėl būdingo atsparumo korozijai nereikia dažyti, dengimas, arba dažnas valymas.
  Pavyzdžiui, 316L jūriniai komponentai pavyzdžiui, valčių turėklai gali trukti 20– 30 metų sūriame vandenyje, palyginti su 5– 10 metų dengtam angliniam plienui.
• Išlaidų taupymas: Sumažėjęs keitimo dažnis ir priežiūros darbas leidžia sutaupyti daug.
  Maisto perdirbimo įmonės, naudojančios 304 įranga pranešti iki 50% mažesnės priežiūros išlaidos palyginti su anglinio plieno įrenginiais.

Universalumas įvairiose programose

• Daugiafunkcinė medžiaga: Viena klasė, pvz 304 gali aptarnauti kelias pramonės šakas -Maisto apdorojimas (kriauklės, konvejeriai), architektūra (fasadai, turėklai), ir Elektronika (gaubtai)— tiekimo grandinių supaprastinimas ir atsargų poreikio mažinimas.
• Įvertinimų pritaikymas: Specializuotos markės išplečia naudingumą:

• • 310: Pramoninių krosnių ir atliekų deginimo įrenginių atsparumas aukštai temperatūrai.
  • 321: Stabilizuotas titanas, skirtas suvirintų mazgų aviacijos erdvėje ir aukštos temperatūros įrangoje.

Ekonominis efektyvumas

• Subalansuotas našumas vs. Kaina: 304 paprastai yra 20–30% pigiau nei specialūs lydiniai (Pvz., Hastelloy C276) o pildydamas apie 80% nerūdijančio plieno taikymo poreikius.
  Pavyzdžiui, 304L vamzdynas kainuoja 2–4 ​​USD už pėdą, palyginti su 10–15 USD už pėdą 6% molibdeno lydiniai.
• Mažos apdorojimo išlaidos: Puikus formavimas ir suvirinamumas sumažina gamybos etapus ir gamybos laiką.
  Gamintojų ataskaita ≈30% greitesnė gamyba iš 304 nerūdijančio plieno talpyklos, palyginti su feritinėmis rūšimis.

Tvarumas ir perdirbamumas

• Aukštas perdirbamumas: 300-serijos nerūdijantis plienas 100% perdirbamas, su per 90% pakartotinai panaudoto laužo naujoje gamyboje.
  Perdirbta 304 išlaiko tas pačias mechanines ir korozijos savybes kaip ir pirminė medžiaga, mažinantis anglies emisija ~50 proc..
• Prailginta gyvenimo trukmė: Ilgas tarnavimo laikas (20– 50 metų) sumažina keitimo dažnumą, sumažinti bendrą poveikį aplinkai.
  Pavyzdžiui, 304 pastatų fasadai dažnai nereikia pakeisti 40+ metų, palyginti su 10– 15 metų dažytam aliuminiui.

Patikimumas ekstremaliose aplinkose

• Kriogeninis stabilumas: Pažymiai 304 ir 316 išlaikyti tvirtumą ties –270°C, todėl jie idealiai tinka SGD saugykla, raketų kuro bakai, ir kitos kriogeninės programos kur nesėkmė gali būti katastrofiška.
• Patvarumas aukštoje temperatūroje:310 atlaiko nuolatinį veikimą iki 1150° C., užtikrinant patikimumą pramoninės krosnys ir terminio apdorojimo įranga.
  Pakeitimo ciklai yra 5– 10 metų už 310 krosnies dalys, prieš 1– 2 metai anglinio plieno.

9. Apribojimai, gedimų režimai ir mažinimo strategijos

• Taškinė ir plyšinė korozija chloriduose: Sušvelninkite, pasirinkdami molibdeno turinčias markes (316), nurodant aukštesnio legiruoto arba dvipusio plieno agresyvų chlorido poveikį, arba dengiant apsaugines dangas.
• Įtempių korozijos įtrūkimai: Sumažinkite liekamuosius tempimo įtempius, kontroliuoti temperatūrą ir aplinką, arba pasirinkite SCC atsparesnę metalurgiją.
• Darbinis grūdinimas ir apdirbamumas: Naudokite tinkamus įrankius ir apdirbimo parametrus; apsvarstykite galimybę atkaitinti arba naudoti laisvo apdirbimo variantus, jei apdirbamumas yra labai svarbus.
• Išlaidų jautrumas: Kai svarbiausia yra nikelio kaina arba biudžeto apribojimai, apsvarstykite pigesnes alternatyvas (ferito nerūdijančio plieno, dengtas anglinis plienas, arba dvipusis) sveriant našumo kompromisus.

Tipiškos gedimo priežastys: neteisingas įvertinimas aplinkai; prasta suvirinimo praktika, sukelianti jautrumą; netinkamas pasyvios plėvelės atstatymas po pagaminimo; neteisingas mechaninis dizainas (Pvz., streso koncentratoriai, vedantys į SCC).

10. Tipiški taikymai 300 Serija austenitinis nerūdijantis plienas

Dėl jų subalansuotų savybių, 300-serijos lydiniai naudojami beveik visose pramonės šakose:

• Maistas & gėrimas / Farmacija: Tankai, vamzdynai, Šilumokaičiai, konvejeriai - 304 ir 316 yra standartiniai, nes yra lengvai valomi ir atsparūs maisto rūgštims.
• Cheminis perdirbimas ir naftos chemija: 316 ir didesnio Mo kiekio variantai, skirti atsparumui korozijai agresyviuose skysčiuose.
• Jūrų ir atviroje jūroje: 316 jūros vandens aplinkai, nors sunkioms jūrų tarnyboms gali prireikti dvipusio arba aukštesnio lydinio medžiagų.
• Medicinos prietaisai ir chirurginiai instrumentai: 316L (ir variantai) dėl biologinio suderinamumo ir atsparumo korozijai; kai kuriems implantams naudojamos specializuotos klasės.
• Architektūra ir statyba: Apkala, turėklai, ir jungiamosios detalės-304 bendrojo naudojimo, 316 pakrantės ar užterštoje aplinkoje.
• Kriogenika ir aviacija: Puikus atsparumas žemai temperatūrai; naudojamas kriogeninėse talpyklose, vamzdynai ir konstrukciniai komponentai.
• Automobilių ir plataus vartojimo prekės: Išmetimo komponentai, apdaila, virtuvės reikmenys.

11. Palyginimas su kitomis nerūdijančio plieno šeimomis

The 300-serijos austenitiniai nerūdijantys plienai dažnai lyginami su kitomis nerūdijančio plieno šeimomis.feritas, martensitic, Duplex, ir nuo kritulių kietėjantis plienas– nustatyti geriausią medžiagą konkrečioms reikmėms.

12. Išvada

300-serijos austenitiniai nerūdijantys plienai yra išskirtinės inžinerinės medžiagos, nes juose derinamas atsparumas korozijai, ausmingumas, tvirtumas ir suvirinamumas universalioje pakuotėje.

Jų veikimą apibrėžia kruopščiai subalansuota chemija – chromas, užtikrinantis pasyvumą, nikelis austenito stabilumui ir tvirtumui užtikrinti, ir pasirinktinai molibdenas arba stabilizatoriai, siekiant pagerinti eksploatacines savybes.

Nors tai nėra universalūs sprendimai (Yra apribojimų, kuriuose gausu chlorido, aukštos temperatūros arba ypač didelio stiprumo programos),

Perdirbamumas ir ilgas tarnavimo laikas daro juos kertiniu šiuolaikinės inžinerijos maistu maisto srityje, Cheminė, Medicinos, jūrų ir architektūros sektoriuose.

 

DUK

Kuri 300 serijos klasė yra dažniausiai naudojama?

Pažymys 304 yra plačiausiai naudojamas bendrosios paskirties lydinys; 316 yra pasirinkimas, kur reikalingas atsparumas chloridui.

Galima termiškai apdoroti 300 serijos austenitinį nerūdijantį plieną?

Ne – šie lydiniai nėra grūdinami gesinant ir grūdinant. Jėga visų pirma padidėja dirbant šaltai; tirpalo atkaitinimas atkuria lankstumą ir atsparumą korozijai.

Yra 300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno magnetinis?

Atkaitintas 300 serijos nerūdijantis plienas iš esmės yra nemagnetinis. Dėl kai kurių lydinių įtempimo sukelto martensito po stipraus šalto apdirbimo jie gali tapti šiek tiek magnetiniai.

Kaip turėčiau pasirinkti tarp 304 ir 316?

Naudokite 304 už generolą, aplinkoje, kurioje nėra chlorido ir kur svarbi kaina. Naudokite 316 aplinkai, kurioje yra chloridų (Jūros vanduo, druskingos atmosferos, kai kurie cheminiai procesai) arba kur būtinas atsparumas įdubimams.

Kokios priežiūros reikia, kad nerūdijantis plienas išliktų atsparus korozijai?

Reguliarus valymas, siekiant pašalinti nuosėdas ir teršalus, greitas įterptų geležies ar korozijos produktų pašalinimas,

o pasyvavimas po sunkaus gamybos/suvirinimo išsaugos pasyviąją plėvelę ir pailgins tarnavimo laiką.