SUS 310S проти. Aisi 314 Нержавіюча сталь

1. Вступ

У царині високотемпературної техніки, вибір правильного нержавіюча сталь сплав має вирішальне значення для забезпечення довговічності, безпека, і ефективність.

У цьому просторі є два помітних суперника SUS 310S і Aisi 314 нержавіюча сталь, славляться своєю стійкістю до екстремальної температури та корозійного середовища.

Ця стаття надає детальну інформацію, порівняння цих сплавів на основі даних, вивчення їх хімічного складу, механічні властивості, і реальні програми.

Розбираючи їхні сильні сторони, обмеження, і технічні нюанси, інженери та вчені-матеріали можуть приймати обґрунтовані рішення для оптимізації продуктивності в галузях, починаючи від нафтохімії та закінчуючи виробництвом електроенергії..

2. Позначення та номенклатура

Походження та стандарти

• SUS 310S слідує за Японський промисловий стандарт (ПРОСТО G4303), де «SUS» означає нержавіючу сталь для конструкцій.
  Це узгоджується з ASTM 310S (UNS S31008), низьковуглецевий варіант 310 серія, з максимальним вмістом вуглецю 0.08% для підвищення зварюваності.
• Aisi 314 дотримується ASTM A240/A276 (США S31400), американська специфікація, призначена для суворої експлуатації при високих температурах.
  Його назва походить від Американський інститут чавуну та сталі (Aisi), підкреслюючи його багатий кремнієм склад (1.5–2,5%) для чудової стійкості до окислення.

Глобальні еквіваленти

3. Філософія хімічного складу та легування

Основні відмінності та філософські наслідки:

• SUS 310S підкреслює нижчий вуглець вміст, націлювання на програми, де зварюваність і стійкість до міжкристалітної корозії є пріоритетами.
  Він забезпечує збалансовану продуктивність структурних компонентів теплових систем.
• Aisi 314 зміщує фокус у бік покращення стійкість до окислення та накипу, леверидж вищий кремній і помірний вуглець,
  роблячи його більш придатним для циклічні теплові навантаження і цементуючі середовища.

4. Фізичні та теплові властивості SUS 310S проти AISI 314 Нержавіюча сталь

Обидва сплави мають майже ідентичні щільність і діапазони плавлення, що відображає їхню подібну базову хімію.

Однак, Невелика перевага AISI 314 у міцності при повзучому розриві та термічних циклах зумовлена ​​підвищеним вмістом кремнію, який утворює більш захисну насичену кремнеземом оксидну накип.

Навпаки, SUS 310S має дещо вищу теплопровідність, сприяння розсіюванню тепла в печі.

5. Механічні властивості SUS 310S порівняно з. Aisi 314 Нержавіюча сталь

SUS 310S і AISI 314 нержавіюча сталь – це високотемпературна аустенітна нержавіюча сталь, призначена для збереження механічної цілісності під час термічної напруги.

Хоча базові властивості при кімнатній температурі подібні, ключові відмінності виникають при тривалому впливі підвищених температур через такі композиційні фактори, як вміст кремнію та вуглецю.

Таблиця: Порівняльні механічні властивості при кімнатній і підвищеній температурах

6. Корозійна та окислювальна стійкість

Поведінка окислення

• 310S протистоїть постійному окисленню до 1150° C в повітрі, утворюючи тонку окалину Cr₂O3. Відмінно підходить для сухого, середовищі без сірки, такі як печі для термічної обробки.
• 314 розширює межу до 1200° C, завдяки окалині SiO₂-Cr₂O₃, яка протистоїть розколюванню та потовщенню при циклічному нагріванні (Напр., підігрівачі цементної печі).

Агресивні середовища

• Цементація: 314Кремній гальмує дифузію вуглецю, роблячи це 30% більш стійкий, ніж 310S, в атмосферах, багатих CO (Напр., нафтохімічні реформатори).
• Сульфідація: У H₂S-вмісних газах, 314Шар SiO₂ діє як бар’єр, продовження терміну служби за рахунок 25% порівняно з 310S в печах нафтопереробного заводу.
• азотування: Обидва сплави працюють добре, але вищий вміст нікелю в 314 забезпечує незначну перевагу в реакторах синтезу аміаку.

Поверхневі обробки

• Пасивація: Обидва виграють від пасивації азотною кислотою для видалення вільного заліза та підвищення стійкості до корозії.
• Покриття: 314 може піддаватися алюмінізованню для додаткового захисту в сульфідних середовищах, в той час як 310S часто покладається на свій власний оксидний шар для помірних умов.

7. Зварюваність і виготовлення SUS 310S проти. Aisi 314 Нержавіюча сталь

Зварюваність і виробничі характеристики SUS 310S і AISI 314 нержавіюча сталь відіграє ключову роль у їх промисловому застосуванні, оскільки застосування при високій температурі часто вимагає складного формування, приєднання, і механічна обробка.

Зварюваність: Проблеми та найкращі практики

Обидва сплави належать до родини аустенітних нержавіючих сталей, який, як правило, забезпечує хорошу зварюваність завдяки своїй однофазній мікроструктурі.

Однак, їхній хімічний склад, особливо вуглець (C) і кремнію (І)— створюють помітні відмінності в поведінці під час зварювання.

SUS 310S: Чемпіон зі зварюваності

• Перевага з низьким вмістом вуглецю:
  З максимальним вмістом вуглецю 0.08% (проти. 0.25% в AISI 314), SUS 310S мінімізує утворення карбідів хрому (M₂₃C₆) в зоні теплового впливу (Хаз).
  Це знижує ризик виникнення сенсибілізація, явище, коли межі зерен втрачають корозійну стійкість через виснаження хрому.

• • Зварювальні процеси: Газовольфрамове дугове зварювання (GTAW/TIG) та газодугове зварювання металів (GMAW/MIG) є кращими,
    з 310L присадний метал (США S31003, ≤0,03% С) використовується для відповідності стійкості до корозії та запобігання випаданню карбіду.
  • Обробка після зварювання: Відсутність обов'язкової термообробки після зварювання (Pwht) необхідний для більшості програм, навіть для товстих секцій (≥10 мм),
    що робить його ідеальним для ремонту на місці та складних вузлів, таких як мережі пічних труб.

• Ефективність зварного з’єднання:
  Зварні з'єднання в 310S зберігаються ≥90% міцності на розрив основного металу при кімнатній температурі і 80% при 800°C, зі значеннями подовження, що відповідають вихідному матеріалу (≥40%).
  Ця надійність підтримує його використання в зварних теплообмінниках для нафтохімічних реформаторів.

Aisi 314: Управління карбідоутворенням і гарячим розтріскуванням

• Проблеми з високим вмістом вуглецю та кремнію:
  З 0.25% максимум вуглецю і 1,5-2,5% кремнію в 314 збільшити ймовірність Утворення карбіду ЗТВ і гарячий крекінг під час зварювання.
  Кремнію, в той же час критичний для високотемпературного утворення накипу, також знижує температуру ліквідусу сплаву, створення ризиків мікросегрегації у зварювальній ванні.

• • Вимоги до попереднього нагрівання: Розігріти до 200–300°C перед зварюванням, щоб зменшити термічну напругу та сповільнити швидкість охолодження, мінімізація сигма-фази (Fe-Cr) опади в ЗТВ.
  • Вибір металу наповнення: Використання 314-конкретний присадний метал (Напр., ER314) або наповнювач типу 310 (ER310) щоб відповідати вмісту хрому та нікелю в основному металі, забезпечення постійної високотемпературної міцності.
  • Післяопрез (Pwht): Необхідний для товстих зрізів (>15 мм),
    з відпалом розчину при 1050–1100°C з наступним швидким охолодженням для повторного розчинення карбідів і відновлення пластичності.
    Це додає 20–30% до часу виготовлення порівняно з 310S.

• Ефективність зварного з’єднання:
  Правильно термічно оброблені зварні шви 314 досягати 95% межі повзучості основного металу при 900°C, але нехтування PWHT може зменшити це до 70%,
  підвищення ризику довготривалої поломки несучих компонентів, таких як опорні балки печі.

Виготовлення: Формування, Обробка, і Термічна обробка

Холодне формування: Пластичність визначає зручність використання

• SUS 310S:
  З подовженням ≥40% в розпеченому стані, 310S чудово підходить для таких процесів холодного формування, як глибоке витягування, штампування, і згинання рулонів.
  Він легко формує складні форми, такі як лопаті вентилятора печі або ребра теплообмінника, без проміжного відпалу, навіть для товщини до 5 мм.

• • Приклад: Перегородка печі 310S з радіусом вигину 90° і товщиною в 1,5 рази підтримує 95% його сформованої пластичності, критично важливий для вібраційних додатків.

• Aisi 314:
  Трохи менше подовження (≥35%) і високе зміцнення твердого розчину, спричинене кремнієм, робить холодне формування більш складним.
  Це вимагає на 10–15% вищих сил формування, і сильна холодна робота (Напр., >20% скорочення) може вимагати відпалу після формування 1050° C для відновлення пластичності, ускладнює виробництво деталей.

Гаряча робота: Температурні параметри та інструменти

• Кування та гаряча прокатка:

• • 310S: Підробити при 1100–1200°C, з вузьким робочим діапазоном, щоб уникнути утворення сигма-фази (вище 950°C).
    Гарячекатані вироби, такі як прутки та плити, мають однорідний розмір зерна (№ ASTM. 6–7), ідеально підходить для подальшої обробки.
  • 314: Вимагає більш високих температур кування (1150–1250°C) завдяки посиленій кремнієм гарячій твердості, збільшення споживання енергії на 15% і знос інструменту 20%.
    Післяпоглинання, швидке охолодження (вода або повітря) має вирішальне значення для запобігання випаданню сигма-фази.

• Обробка:
  Обидва сплави під час механічної обробки схильні до наклепу, але високий вміст кремнію в 314 посилює знос інструменту.
  Використання твердосплавні інструменти на основі кобальту з високими передніми кутами (15–20°) і рясний охолоджувач для управління теплом:

• • 310S: Швидкість обробки 50–70 м/м для токарних операцій, з обробкою поверхні Ra 1,6–3,2 мкм, що досягається за умови належного змащування.
  • 314: Зведено до 40–60 м/м щоб мінімізувати відшарування інструменту, збільшення часу обробки на 25% для еквівалентних функцій.

Термічна обробка: Відпал і зняття напруги

• Розведення розчину:

• • Обидва сплави потребують нагрівання 1050–1150°C з подальшим гартуванням для розчинення карбідів і гомогенізації мікроструктури.
    310S досягає повного розм'якшення (≤187 HB) З цим процесом, в той час 314 досягає ≤201 HB, збалансована твердість і пластичність.

• Зняття стресу:
  Для зварних деталей, зняття стресу при 850–900°C протягом 1-2 годин зменшує залишкові напруги, не сприяючи випаданню карбіду, звичайна практика в колекторах котлів 310S і 314 кронштейни печі.

8. Типове застосування SUS 310S проти. Aisi 314 Нержавіюча сталь

У високотемпературних середовищах, вибір правильного сплаву нержавіючої сталі може безпосередньо вплинути на безпеку експлуатації, інтервали технічного обслуговування, і загальна довговічність системи.

SUS 310S і AISI 314 нержавіюча сталь, обидві аустенітні нержавіючі сталі з чудовою термостійкістю, широко використовуються в різних галузях промисловості.

Однак, кожен сплав демонструє унікальні переваги, що робить його більш придатним для конкретних застосувань.

Застосування нержавіючої сталі SUS 310S

Сектор промисловості: Нафтохімія та нафтопереробка

Застосування: SUS 310S зазвичай використовується в печах реформінгу, випромінювальні трубки, і котушки крекінгу етилену.

Його поєднання високотемпературної міцності та гарної зварюваності робить його добре придатним як для статичних, так і для готових компонентів, що працюють в умовах окислення.

Сектор промисловості: Генерація живлення

Застосування: Цей сплав використовується в трубах пароперегрівачів, Теплообмінники, і компоненти котла,

де його стійкість до термічних циклів і повзучої деформації забезпечує стабільну продуктивність протягом тривалого часу.

Сектор промисловості: Металургія та термічна обробка

Застосування: SUS 310S широко застосовується в муфелях печей, репліки, і форсунки пальника.

Він зберігає структурну цілісність при постійному нагріванні, низький вміст вуглецю знижує ризик сенсибілізації під час зварювання або тривалого використання.

Сектор промисловості: Виробництво цементу та кераміки

Застосування: В обертових печах і теплових екранах, SUS 310S забезпечує чудову стійкість до окислення, разом із достатньою механічною гнучкістю, щоб витримувати термічні удари та вібрацію.

Сектор промисловості: Спалювання відходів

Застосування: Такі компоненти, як канали димових газів і системи обробки золи, виграють від здатності SUS 310S протистояти корозії, викликаній кислими газами та високотемпературними залишками згоряння..

Сектор промисловості: Інструмент для виготовлення та зварювання

Застосування: Завдяки своїй зварюваності та стійкості до викривлення, SUS 310S найкраще підходить для джигів, зварювальні прилади, і опорні конструкції, що піддаються термічному навантаженню.

Застосування AISI 314 Нержавіюча сталь

Сектор промисловості: Промислові печі

Застосування: Aisi 314 широко використовується в топкових дверцятах, радіаційні панелі, опори нагрівальних елементів,

і дужки. Високий вміст кремнію підвищує стійкість до окислення та утворення металевого пилу при високих температурах 1100 ° C.

Сектор промисловості: Обробка скла та кераміки

Застосування: Захисні труби для термопар і футерівка для печей періодичної дії виготовлені з AISI 314 витримувати тривалий вплив сильної температури та корозійних газів.

Сектор промисловості: Виробництво сталі

Застосування: Цей сплав надійно працює в рейках високотемпературних печей, опорні балки, і кришки ям для замочування, де стійкість до накипу та механічна міцність є важливими.

Сектор промисловості: Обладнання для термічної обробки

Застосування: В ящиках для відпалу, променисті опори, і камери цементації,

Чудова стійкість AISI 314 до науглерожування та азотування забезпечує тривалий термін служби в хімічно агресивних умовах., середовища з високою температурою.

Сектор промисловості: Контроль вихлопу та викидів

Застосування: Aisi 314 використовується в оболонках каталітичних нейтралізаторів, димоходи,

і теплові бар'єри в системах випуску дизельних палив і газових турбін завдяки своїй здатності протистояти гарячому окисленню та корозії вихлопних газів.

Сектор промисловості: Хіміко-енергетичний сектор

Застосування: Його також вибирають для компонентів систем газифікації вугілля та реакторів синтез-газу, де його стійкість до окислення та структурна надійність при високих температурах є критичними.

9. Переваги та недоліки SUS 310S проти. Aisi 314 Нержавіюча сталь

SUS 310S (ПРОСТО G4303 / UNS S31008)

Переваги SUS 310S

• Чудова зварюваність: Низький вміст вуглецю (≤0,08%) мінімізує випадання карбіду, виключення термічної обробки після зварювання (Pwht) для більшості програм.
• Економічний: 10–15% дешевше ніж 314 через низький вміст Ni/Si; ідеально підходить для широкомасштабного використання в умовах помірної спеки (800–1100°C).
• Відмінна здатність до холодного формування: Висока пластичність (≥40% подовження) дозволяє створювати складні форми за допомогою штампування/прокатки без відпалу.
• Стійкість до окислення: Стабільний накип Cr₂O₃ у сухому повітрі/CO₂ до 1150°C, підходить для печей термообробки і зварних конструкцій.

Недоліки SUS 310S

• Низька високотемпературна міцність: Опір повзучості ~37,5% нижче, ніж 314 при 900°C (25 МПа проти. 40 MPA).
• Вразливий до цементації/сульфідації: Менш стійкий до проникнення вуглецю/сірки в агресивних середовищах (Напр., газифікатори вугілля, Нафтопереробні заводи).
• Обмежена циклічна термостійкість: Схильність до відколювання накипу при верхніх межах температури, непридатний для сильного термічного циклу.

Aisi 314 (ASTM A240 / США S31400)

Переваги AISI 314

• Екстремальна термостійкість: Працює до 1200°C із шкалою SiO₂-Cr₂O₃, 50°C вище 310S; чудова стійкість до сульфідації/науглерожування в атмосферах, багатих H₂S/CO.
• Вища міцність на повзучість: 85 МПа і 800°С (310S: 60 MPA) і 40 МПа і 900°С, критичний для несучих компонентів (Напр., опори печі, частини турбіни).
• Стійкість до агресивного середовища: Стійкість до лугів/нітрування в цементі/аміаку завдяки посиленій кремнієм накипі.

Недоліки AISI 314

• Комплексне зварювання: Вимагає попереднього підігріву (200–300°C) і PWHT для товстих секцій, збільшення витрат на виготовлення на 20–30%.
• Низька пластичність: Зменшене подовження (≥35%) обмежує холодне формування; краще підходить для гарячого кування/лиття.
• Преміальна вартість: 10–15% дорожче через вищий вміст Ni/Si; обмежена доступність нестандартних форм.
• Ризик сигма-фази: Тривале застосування >950°C може зменшити пластичність через випадання сигма-фази.

10. Зведена порівняльна таблиця: SUS 310S проти. Aisi 314 Нержавіюча сталь

11. Висновок

При високій температурі служби, SUS 310S і Aisi 314 обидва з нержавіючої сталі забезпечують надійні аустенічні характеристики, але вони задовольняють різні пріоритети.

Виберіть 310S при легкості виготовлення, контроль сенсибілізації з низьким вмістом вуглецю, і помірний опір повзучості достатньо.

Вибір для 314 при циклічному стійкості до окислення, міцність накипу, підвищена кремнієм, і підвищена стійкість до повзучості домінують у ваших критеріях проектування.

Узгодивши вибір сплаву з робочою температурою, атмосфера, і стратегія зварювання, ви максимізуєте термін служби компонентів, мінімізувати обслуговування, і забезпечити безпеку, ефективна робота заводу.

Вибір DEZE означає вибір довгострокового та надійного високотемпературного рішення.

Серед наших клієнтів багато міжнародних виробників обладнання та інженерних підрядників,

who have verified the stable performance of Це products under high temperature, корозія, і умови теплового циклу при тривалій експлуатації.

If you need technical information, зразки, або цитати, Будь ласка, не соромтеся contact the DEZE професійна команда.

Ми забезпечимо вам швидке реагування та підтримку на інженерному рівні.

 

Поширені запитання

Що краще, SUS 310S або AISI 314 нержавіюча сталь?

The answer depends on the application. SUS 310S кращий для додатків, що включають часті термічні цикли, зварювання, і виготовлення,

завдяки його низький вміст вуглецю, що покращує зварюваність і знижує ризик міжкристалітної корозії.

З іншого боку, Aisi 314 більше підходить для статичних компонентів, які піддаються впливу extremely high temperatures (до 1150 ° C), завдяки своїй higher silicon and carbon content, які забезпечують чудову стійкість до окислення та повзучості.

Підсумовуючи:

• Виберіть SUS 310S для універсальності, зварюваність, and cyclic thermal conditions.
• Choose AISI 314 для постійного високотемпературного середовища та підвищеної стійкості до окислення.

Що довше триває: SUS 310S або AISI 314?

У циклічні термічні умови або зварні системи, SUS 310S зазвичай демонструє довший термін служби завдяки своїй стійкості до сенсибілізації та термічної втоми.

Однак, у сухий, високотемпературні статичні середовища, Aisi 314 може перевершити SUS 310S, оскільки його високий вміст кремнію забезпечує чудову стійкість до окислення та адгезію накипу.

Довговічність залежить від:

• Діапазон температур
• Екологічні умови (окислювальний, карбюризація, тощо)
• Механічна напруга та способи виготовлення

Чому SUS 310S надається перевага над AISI 314 в зварних конструкціях?

SUS 310S містить ≤0,08% вуглецю, значно зменшує утворення карбідів хрому на межах зерен під час зварювання.

Це підвищує стійкість до міжкристалітної корозії, особливо при високих температурах.

Навпаки, Aisi 314 має більший вміст вуглецю (до 0.25%), що може призвести до сенсибілізація і гаряче розтріскування під час зварювання, за винятком випадків ретельного контролю за допомогою відповідної термообробки після зварювання.

Таким чином, SUS 310S часто є сплавом вибору виготовлені або зварені вузли.

Чому AISI 314 обрано замість SUS 310S для надзвичайно високих температур?

Aisi 314 містить 1.5–3,0% кремнію, порівняно з ≤1,5% у SUS 310S.

Цей підвищений вміст кремнію посилює Окислювальна стійкість і дозволяє AISI 314 для підтримки захисної адгезії накипу температури до 1150 ° C,

що робить його ідеальним для промислові печі, нагрівальні елементи, і високотемпературні вихлопи.

Більше, його високий вміст вуглецю сприяє покращенню міцність на повзучість при тривалому стресі.

Це робить AISI 314 сильний кандидат на статичний, тривалий вплив в окисних або сухих атмосферах.

Чи може SUS 310S проти. Aisi 314 використовувати як взаємозамінні?

Хоча вони мають схожу базову хімію і обидва належать до родини аустенітної нержавіючої сталі, взаємозамінність обмежена.

У додатках, що вимагають зварювання або термоциклування, SUS 310S більш надійний.

Навпаки, у високотемпературних застосуваннях, критичних до окислення, Aisi 314 має бути пріоритетним. Інженери повинні оцінити:

• Температура експлуатації
• Середовище експозиції
• Механічне навантаження
• Вимоги до виготовлення

Завжди звертайтеся до відповідного інженерні норми та коефіцієнти безпеки перед заміною одного сорту на інший.