300. sērijas austenīta nerūsējošā tērauda īpašības un priekšrocības

1. Ievads

300-Austenīta nerūsējošā tērauda sērija ir nerūsējošā tērauda sakausējumu saime, ko izmanto visā nozarē, jo tajā ir apvienota izturība pret koroziju., elastība, izturība, un lieliska izgatavojamība vienā, daudzpusīga materiālu sistēma.

To galvenokārt raksturo hroma saturs, kas parasti ir diapazonā no 16-20% un niķeļa saturs aptuveni 8-12%, šie sakausējumi (visbiežāk atzīmes 304 un 316 un to zema oglekļa satura un stabilizētie varianti)

veido stabilu austenītu (uz seju orientēts kubiskais) mikrostruktūra istabas temperatūrā, kas nodrošina nemagnētisku uzvedību atkausētā stāvoklī, augsta izturība līdz kriogēnai temperatūrai, un paredzama korozijas veiktspēja daudzās vidēs.

2. Kas ir 300. sērijas austenīta nerūsējošais tērauds?

“300. sērija” apzīmē austenīta grupu nerūsējoši tēraudi kura mikrostruktūra ir stabilizēta kā austenīts (uz seju orientēts kubiskais) ar salīdzinoši augstu niķeļa un hroma saturu.

Tipiskais ķīmijas diapazons ir aptuveni 16-20% hroma un 8–12% niķelis, ar dažām kategorijām, kas satur molibdēnu, titāns vai niobijs, lai uzlabotu veiktspēju noteiktās vidēs.

Šī ķīmija rada pašdziedinošu pasīvo oksīda plēvi uz virsmas un nodrošina elastību un stingrību, kas nosaka grupu.

3. Kopējās pakāpes un lietojumprogrammām specifiskās priekšrocības

Līdz 300-Austenīta nerūsējošā tērauda sērija ietver dažādas pakāpes, katrs ir izstrādāts, lai sasniegtu specifiskus veiktspējas raksturlielumus, kontrolējot ķīmiskā sastāva un apstrādes izmaiņas.

4. Galvenās fizikālās un mehāniskās īpašības

Līdz 300-Austenīta nerūsējošā tērauda sērija ir raksturīga unikāla mehāniskās izturības kombinācija, elastība, un fiziskā uzvedība, kas padara tos ļoti daudzpusīgus inženiertehniskiem lietojumiem.

Šīs īpašības ietekmē sakausējuma sastāvs, auksts darbs, termiskā apstrāde, un vides apstākļi.

Fizikālās īpašības

Mehāniskās īpašības

5. 300. sērijas austenīta nerūsējošā tērauda galvenās iezīmes

Līdz 300-sērijas austenīta nerūsējošais tērauds Atšķiras no citām nerūsējošā tērauda ģimenēm, izmantojot kombināciju stabila mikrostruktūra, uz sakausējumu balstīta veiktspēja, izcila formējamība, un daudzpusīga metināmība.

Stabila austenīta mikrostruktūra

• Nemagnētisks rūdītā stāvoklī: Ar magnētisko caurlaidību <1.005 (ASTM A342), rūdītie 300. sērijas tēraudi būtībā nav magnētiski.
  Šis īpašums ir ļoti svarīgs elektronika, MRI kameras, un medicīniskās diagnostikas iekārtas, kur pat nelieli magnētiski traucējumi var apdraudēt funkcionalitāti.
• Kriogēnā stingrība: Austenīta mikrostruktūra saglabājas ≈90% trieciena enerģijas pie –270°C (šķidrā hēlija temperatūra), padarot šos tēraudus piemērotus SDG uzglabāšanas tvertnes, raķešu degvielas līnijas, un kriogēnās caurules.
• Temperatūras stabilitāte: Austenīts saglabājas stabils plašos temperatūras diapazonos, nodrošinot nemainīgas mehāniskās īpašības no mīnus nulles līdz augstas temperatūras ekspluatācijas apstākļiem.

Ar sakausējumu balstīta veiktspēja

• Molibdēns hlorīda rezistencei: Papildinājums 2-3% pirmdien 316 pakāpes palielina Pretestības līdzvērtīgs skaitlis (Malka) no 16 (304) līdz 18, kas nodrošina pretestību 5% NaCl šķīdumi 80°C temperatūrā, salīdzinot ar 60°C 304.
  Tas padara 316 ideāls priekš jūras, ķīmisks, un farmācijas lietojumi.
• Stabilizatori metināšanas uzticamībai: Iekšpusē titāns 321 saistās ar oglekli, novēršana karbīda nokrišņi metinājuma karstuma ietekmētajā zonā (Zarns).
  Niobija sastāvā 347 nodrošina līdzīgu stabilizāciju. Abas pakāpes nokārto ASTM A262 Štrausa testu, nodrošinot izturība pret starpkristālu koroziju pēc metināšanas vai ilgstošas ​​augstas temperatūras apkalpošanas.

Izcila formējamība

• Dziļa zīmēšana: 304 var sasniegt a dziļuma un diametra attiecība 2.5:1, padarot to piemērotu nerūsējošā tērauda izlietnes, virtuves piederumi, un sarežģītas tvertnes ģeometrijas.
  Augsts pagarinājums (≥40%) un salīdzinoši zemā tecēšanas robeža veicina ekstensīvu veidošanu bez plaisāšanas.
• Saliekšana: 300-sērijas tēraudus var saliekt līdz a rādiuss ir tik mazs kā 1 × materiāla biezums (ASTM A480), salīdzinot ar 2× ferītam 430 nerūsējošais tērauds.
  Tas samazina ražošanas atkritumus un nodrošina sarežģītu komponentu dizainu.
• Daudzpusība ražošanā: Lieliska lokanība ļauj štancēt, vērpšana, un hidroformēšanas operācijas, nodrošinot elastību dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem.

Daudzpusīga metināmība

• Nav nepieciešama termiskā apstrāde pēc metināšanas: Zema oglekļa satura kategorijas (304Lukturis, 316Lukturis) pēc metināšanas saglabājiet pilnīgu izturību pret koroziju,
  samazinot ražošanas laiku par 20-30% salīdzinot ar martensīta nerūsējošajiem tēraudiem, kam nepieciešama pēcmetināšanas termiskā apstrāde (Phwht) lai mazinātu stresu.
• Metināšanas efektivitāte: Metinātie savienojumi 316L saglabā ≈80% no parastā metāla stiepes izturības (ASTM A312), padarot tos piemērotus spiediena tvertnes, cauruļvadu sistēmas, un strukturālās sastāvdaļas saskaņā ar ASMIME BPVCCCE A VIII.
• Pievienošanās vieglums: Savietojams ar TIG, Es, un pretestības metināšana; minimāli kropļojumi un lieliska izturība pret koroziju HAZ.

6. Izturība pret koroziju: mehānismi un pakalpojumu vide

300-sērijas tēraudi ir “nerūsējošie”, jo tievs, pieķērušies hroma oksīds (Cr₂O3) uz virsmas ātri veidojas plēve.

Plēve ir pašatjaunojoša oksidējošā vidē, bet veiktspēja ir atkarīga no vides, temperatūra un sakausējuma ķīmija.

Vispārējā korozija:

Lielisks atmosfērā, saldūdens, un daudzi ķīmisko procesu šķidrumi. Lielākajai daļai sanitāro un iekštelpu/āra strukturālo ekspozīciju, 304 darbojas ļoti labi.

Lokalizēta korozija (hlorīda punktveida un plaisu korozija):

Tas ir kur 316 un saistītās molibdēnu saturošās kategorijas ir labākas 304.

Molibdēns palielina punktveida pretestības ekvivalentu skaitli (Malka) un palielina hlorīda koncentrācijas slieksni un temperatūru, pie kuras veidojas stabilas bedres.

Starpkristālu korozija (sensibilizācija):

Ja austenīta nerūsējošais tērauds tiek turēts 450–850°C diapazonā metināšanas vai ilgstošas ​​pārkaršanas laikā, hroma karbīdi var izgulsnēties pie graudu robežām, noārda blakus esošo hromu un izraisa starpgranulāru uzbrukumu.

Zema oglekļa satura (Lukturis) pakāpes un stabilizētas pakāpes (321/347) mazinātu šo risku.

Sprieguma korozijas plaisāšana (SCC):

Austenīta tēraudi var būt jutīgi pret SCC noteiktās vidēs (Piem., hlorīdu vidē paaugstinātā temperatūrā).

Niķelis palielina izturību pret daudzām SCC formām, bet materiāla izvēlei un stresa kontrolei ir nozīme.

Augstas temperatūras oksidēšana:

300-sērijas sakausējumiem ir laba oksidācijas izturība līdz pat vairākiem simtiem °C, bet augstākā temperatūrā, var dot priekšroku citām sakausējumu klasēm.

7. Termiskās īpašības un termiskās apstrādes uzvedība

Termiskā apstrāde:

• Austenīta nerūsējošo tēraudu nevar sacietēt ar parasto rūdīšanas termisko apstrādi, jo to stabilā austenīta struktūra dzesēšanas laikā nepārvēršas par martensītu.
  Spēku galvenokārt palielina auksts darbs.
• Risinājumu rūdīšana (parasti 1000–1150°C daudziem 300. sērijas sakausējumiem) kam seko ātra dzēšana, izšķīdina nogulsnes (Piem., hroma karbīdi) un atjauno izturību pret koroziju.
  To parasti izmanto, lai atgūtu izturību pret koroziju pēc metināšanas vai augstas temperatūras iedarbības.

Siltuma izplešanās un vadītspēja:

• Termiskās izplešanās koeficients ir augstāks nekā ferīta tēraudiem — tas ir svarīgi mezgliem, kuros apvienoti dažādi metāli.
  Siltumvadītspēja ir zemāka nekā oglekļa tēraudam, tāpēc siltums no metināšanas izkliedējas lēnāk; tas ietekmē metināšanas procedūras un siltuma padeves kontroli.

Kriogēnā veiktspēja:

• Austenīta nerūsējošie tēraudi saglabā stingrību ļoti zemās temperatūrās un parasti tiek izmantoti kriogēnos apstākļos bez trausliem bojājumiem.

8. 300. sērijas austenīta nerūsējošā tērauda priekšrocības

Tehniskās īpašības 300-sērijas austenīta nerūsējošais tērauds- ieskaitot izturību pret koroziju, stabila austenīta mikrostruktūra, lieliska elastība, un metināmība — tulkot praktiski, taustāmus ieguvumus ražotājiem, galalietotājiem, un nozares.

Zema apkope un ilgs kalpošanas laiks

• Izturība pret koroziju: Raksturīgā izturība pret koroziju novērš nepieciešamību pēc krāsošanas, apjoms, vai bieža tīrīšana.
  Piemēram, 316L jūras sastāvdaļas piemēram, laivu margas var ilgt 20-30 gadi sālsūdenī, salīdzinot ar 5–10 gadi pārklātam oglekļa tēraudam.
• Izmaksu ietaupījumi: Samazināts nomaiņas biežums un apkopes darbs nodrošina ievērojamus ietaupījumus.
  Pārtikas pārstrādes rūpnīcas, kas izmanto 304 iekārtas ziņot līdz 50% zemākas uzturēšanas izmaksas salīdzinājumā ar oglekļa tērauda iekārtām.

Daudzpusība dažādās lietojumprogrammās

• Daudzfunkcionāls materiāls: Viena pakāpe, piemēram, 304 var apkalpot vairākas nozares -pārtikas pārstrāde (izlietnes, konveijeri), arhitektūra (fasādes, margas), un elektronika (iežogojumi)— piegādes ķēžu vienkāršošana un krājumu prasību samazināšana.
• Novērtējumu pielāgošana: Specializētās pakāpes paplašina lietderību:

• • 310: Augstas temperatūras izturība rūpnieciskajām krāsnīm un atkritumu sadedzināšanas iekārtām.
  • 321: Titāna stabilizēts metinātiem mezgliem kosmosa un augstas temperatūras iekārtās.

Rentabilitāte

• Līdzsvarots sniegums vs. Maksāt: 304 parasti ir 20-30% lētāk nekā speciālie sakausējumi (Piem., Hastelloy C276) vienlaikus izpildot par 80% nerūsējošā tērauda lietošanas vajadzībām.
  Piemēram, 304L cauruļvadi maksā 2–4 USD par pēdu, pret 10–15 USD par pēdu 6% molibdēna sakausējumi.
• Zemas apstrādes izmaksas: Lieliska formējamība un metināmība samazina ražošanas posmus un ražošanas laiku.
  Ražotāji ziņo ≈30% ātrāka ražošana no 304 nerūsējošā tērauda tvertnes, salīdzinot ar ferīta kategorijām.

Ilgtspējība un pārstrādājamība

• Augsta pārstrādājamība: 300-sērijas nerūsējošais tērauds ir 100% pārstrādājams, ar pāri 90% atkārtoti izmantoto lūžņu daudzumu jaunajā ražošanā.
  Pārstrādāts 304 saglabā tādas pašas mehāniskās un korozijas īpašības kā neapstrādātajam materiālam, samazinot oglekļa emisijas par ~50%.
• Pagarināts mūža ilgums: Ilgs kalpošanas laiks (20– 50 gadi) samazina nomaiņas biežumu, samazinot kopējo ietekmi uz vidi.
  Piemēram, 304 ēku fasādes bieži vien nav nepieciešama nomaiņa 40+ gadi, salīdzinot ar 10– 15 gadi krāsotam alumīnijam.

Uzticamība ekstremālos apstākļos

• Kriogēnā stabilitāte: Pakāpes 304 un 316 saglabāt stingrību pie -270°C, padarot tos ideāli piemērotus SDG uzglabāšana, raķešu degvielas tvertnes, un citi kriogēnie lietojumi kur neveiksme var būt katastrofāla.
• Izturība augstā temperatūrā:310 iztur nepārtrauktu darbību līdz 1150° C, nodrošinot uzticamību rūpnieciskās krāsnis un termiskās apstrādes iekārtas.
  Nomaiņas cikli ir 5– 10 gadi par 310 krāsns daļas, pret 1–2 gadi oglekļa tēraudam.

9. Ierobežojumi, atteices režīmi un mazināšanas stratēģijas

• Punktu un plaisu korozija hlorīdos: Samazināt, izvēloties kategorijas, kas satur molibdēnu (316), augstāk leģētā vai dupleksā tērauda noteikšana agresīvai hlorīda iedarbībai, vai uzklājot aizsargpārklājumus.
• Sprieguma korozijas plaisāšana: Samaziniet stiepes atlikušos spriegumus, kontrolēt temperatūru un vidi, vai izvēlieties pret SCC izturīgāku metalurģiju.
• Darba rūdīšana un mehāniskā apstrāde: Izmantojiet atbilstošus instrumentus un apstrādes parametrus; apsveriet atkausēšanu vai brīvas apstrādes variantu izmantošanu, ja apstrādājamība ir kritiska.
• Izmaksu jutīgums: Kur niķeļa izmaksas vai budžeta ierobežojumi ir vissvarīgākie, apsveriet lētākas alternatīvas (ferīta nerūsējošais materiāls, pārklāti oglekļa tēraudi, vai dupleksais) vienlaikus sverot veiktspējas kompromisus.

Tipiski neveiksmju cēloņi: nepareiza pakāpes izvēle videi; slikta metināšanas prakse, kas izraisa sensibilizāciju; neatbilstoša pasīvās plēves atjaunošana pēc izgatavošanas; nepareiza mehāniskā konstrukcija (Piem., stresa koncentratori, kas noved pie SCC).

10. Tipiski pielietojumi 300 Sērija Austenīta nerūsējošais tērauds

To sabalansēto īpašību dēļ, 300-sērijas sakausējumi tiek izmantoti gandrīz visās nozarēs:

• Pārtika & dzēriens / farmaceitisks: Tvertnes, cauruļvadi, siltummaiņi, konveijeri - 304 un 316 ir standarta, jo tie ir viegli tīrāmi un ir izturīgi pret pārtikas skābēm.
• Ķīmiskā pārstrāde un naftas ķīmija: 316 un augstāka Mo satura varianti korozijas izturībai agresīvos šķidrumos.
• Jūras un ārzonas: 316 jūras ūdens vidēm, lai gan smagiem jūras pakalpojumiem var būt nepieciešami dupleksi vai augstāka sakausējuma materiāli.
• Medicīnas ierīces un ķirurģiskie instrumenti: 316Lukturis (un varianti) bioloģiskajai saderībai un izturībai pret koroziju; daži implanti izmanto specializētas kategorijas.
• Arhitektūra un celtniecība: Apšuvums, margas, un piederumi — 304 vispārējai lietošanai, 316 piekrastes vai piesārņotai videi.
• Kriogenika un kosmosa: Lieliska izturība zemā temperatūrā; izmanto kriogēnās tvertnēs, cauruļvadi un konstrukcijas sastāvdaļas.
• Automobiļu un patēriņa preces: Izplūdes komponenti, apgriezt, virtuves piederumi.

11. Salīdzinājums ar citām nerūsējošā tērauda ģimenēm

Līdz 300-sērijas austenīta nerūsējošais tērauds bieži tiek salīdzinātas ar citām nerūsējošā tērauda ģimenēm,ferīta, martensīts, divstāvu, un nokrišņu rūdīšanas tēraudi— noteikt labāko materiālu konkrētiem lietojumiem.

12. Secinājums

300-sērijas austenīta nerūsējošie tēraudi ir izcili inženiertehniskie materiāli, jo tie apvieno izturību pret koroziju, elastība, stingrība un metināmība daudzpusīgā iepakojumā.

To veiktspēju nosaka rūpīgi līdzsvarota ķīmija — hroms pasivitātei, niķelis austenīta stabilitātei un stingrībai, un izvēles molibdēns vai stabilizatori uzlabotai apkalpošanai.

Lai gan tie nav universāli risinājumi (ierobežojumi pastāv hlorīdu saturam, augstas temperatūras vai īpaši augstas stiprības pielietojumi),

to pārstrādājamība un ilgs kalpošanas laiks padara tos par mūsdienu pārtikas inženierijas stūrakmeni, ķīmisks, medicīnisks, jūras un arhitektūras nozarēs.

 

FAQ

Kura 300. sērijas klase ir visbiežāk izmantotā?

Pakāpe 304 ir visplašāk izmantotais universālais sakausējums; 316 ir izvēle, kur nepieciešama hlorīda izturība.

Var termiski apstrādāt 300. sērijas austenīta nerūsējošo tēraudu?

Nē — šos sakausējumus nevar sacietēt ar rūdīšanu un atlaidināšanu. Izturību galvenokārt palielina aukstā apstrāde; šķīduma atkausēšana atjauno elastību un izturību pret koroziju.

Ir 300. sērijas austenīta nerūsējošā tērauda magnētisks?

Atkvēlinātie 300. sērijas nerūsējošie tēraudi būtībā nav magnētiski. Tie var kļūt nedaudz magnētiski pēc smagas aukstuma apstrādes dažos sakausējumos deformācijas izraisīta martensīta dēļ.

Kā man izvēlēties starp 304 un 316?

Izmantot 304 par ģenerāli, vidēs, kurās nav hlorīdu, un kur izmaksas ir svarīgas. Izmantot 316 vidēm, kas satur hlorīdus (jūras ūdens, sāļa atmosfēra, daži ķīmiskie procesi) vai kur ir būtiska pretestība pret iedobēm.

Kāda apkope ir nepieciešama, lai nerūsējošais tērauds būtu izturīgs pret koroziju??

Regulāra tīrīšana, lai noņemtu nogulsnes un piesārņotājus, ātra iegulto dzelzs vai korozijas produktu noņemšana,

un pasivēšana pēc smagas ražošanas/metināšanas saglabās pasīvo plēvi un pagarinās kalpošanas laiku.