Stal nierdzewna 321H, gatunek austenityczny stabilizowany tytanem, oznaczony jako UNS S32109, to odmiana stali nierdzewnej 321 o wyższej zawartości-węglowej, oferująca zwiększoną odporność na pełzanie i wytrzymałość w podwyższonych temperaturach.
Na tym blogu przedstawiamy właściwości stali nierdzewnej 321H, w tym jej skład chemiczny, właściwości fizyczne, właściwości mechaniczne i zalety.
Co to jest stal nierdzewna 321H?
321H (UNS S32109) to wysoko-węglowa wersja klasycznego stopu 321-stabilizowanego tytanem. Oznaczenie „H” wskazuje kontrolowaną zawartość węgla (0,04-0,10%), specjalnie w celu zwiększenia wytrzymałości w wysokiej temperaturze.
Podobnie jak standard 321, jest on stabilizowany tytanem, aby zapobiec tworzeniu się szkodliwego węglika chromu, ale podwyższony poziom węgla zapewnia doskonałe właściwości w zakresie pełzania i pękania naprężeniowego.
Stal nierdzewna 321HSkład chemiczny
Precyzyjny skład jest podstawą działania 321H. Kluczowe elementy obejmują (typowy% wagowy, zgodnie z ASTM A213/A312):
Chrom (Cr): 17.0 - 19.0% - Zapewnia podstawową odporność na korozję i utlenianie poprzez utworzenie pasywnej warstwy powierzchniowej.
Nikiel (Ni): 9.0 - 12.0% - Stabilizuje mikrostrukturę austenityczną, zapewniając wytrzymałość, plastyczność i odporność na kwasy redukujące.
Węgiel (C): 0.04 - 0.10% - Celowo podwyższony w celu zwiększenia-wytrzymałości na rozciąganie i pełzanie w wysokich temperaturach.
Tytan (Ti): minimum 4*(C%) lub równe, zazwyczaj ~0,70% - Krytyczny stabilizator. Tytan ma większe powinowactwo do węgla niż chrom. Tworzy stabilne węgliki tytanu (TiC), skutecznie „wiążąc” węgiel i zapobiegając tworzeniu się węglików chromu na granicach ziaren podczas ekspozycji na 800-1500 stopni F (427-816 stopni).
Mangan (Mn): mniejszy lub równy 2,0%
Krzem (Si): mniejszy lub równy 0,75%
Fosfor (P): mniejszy lub równy 0,045%
Siarka (S): mniejsza lub równa 0,030%
Żelazo (Fe): Równowaga.
Stosunek Ti:C jest kluczowy. Minimalny stosunek 4:1 zapewnia wystarczającą ilość tytanu do pełnej stabilizacji zawartości węgla.
Stal nierdzewna 321HWłaściwości fizyczne
Te nieodłączne właściwości pozostają w dużej mierze niezmienione w stosunku do normy 321:
Gęstość: 0,29 funta/cal3 (8,0 g/cm3)
Zakres topnienia: 2550-2590 stopni F (1399-1421 stopni)
Ciepło właściwe (32-212 stopni F / 0-100 stopni): 0,12 BTU/lb·stopień F (500 J/kg·K)
Przewodność cieplna: przy 212 stopniach F (100 stopni): 9,3 BTU·in/(hr·ft²·stopień F) [16,2 W/(m·K)]
Współczynnik rozszerzalności cieplnej: 9,2 x 10⁻⁶ na stopień F (16,6 x 10⁻⁶ na stopień) w zakresie 32–212 stopni F. Ten współczynnik rozszerzalności jest wyższy niż w przypadku stali węglowej, co jest kluczowym czynnikiem przy projektowaniu systemu.
Moduł sprężystości (rozciągnięcie): 28,3 x 10⁶ psi (195 GPa) w temperaturze pokojowej.
Stal nierdzewna 321HWłaściwości mechaniczne
Rzeczywiste wartości różnią się w zależności od formy i rozmiaru produktu. Poniższe wartości są typowe dla materiału wyżarzonego zgodnie z normami ASTM.
Wytrzymałość na rozciąganie: 75 000 psi (515 MPa) min
Granica plastyczności (przesunięcie 0,2%): 30 000 psi (205 MPa) min
Wydłużenie w 2 cale: 35% min
Twardość (Brinell): maks. 170 HB (stan wyżarzany)
Zaleta w wysokich-temperaturach: chociaż wytrzymałość w temperaturze pokojowej jest porównywalna z wytrzymałością innych materiałów austenitycznych, 321H naprawdę wyróżnia się w podwyższonych temperaturach.
Jego wytrzymałość na pełzanie i wytrzymałość na zerwanie naprężeniowe są znacznie lepsze od standardowego 304/304H, a nawet 321 w temperaturach powyżej 1000 stopni F (538 stopni). Pozwala to na projektowanie elementów o cieńszych-ściankach lub pracę przy wyższych ciśnieniach w gorących warunkach.
Zalety stali nierdzewnej 321H
Odporność na uczulenie i korozję międzykrystaliczną: Jest to główny cel projektu. Dzięki sekwestracji węgla w postaci węglików tytanu, 321H zapobiega tworzeniu się-stref zubożonych w chrom wzdłuż granic ziaren, co czyni go idealnym do spawania i pracy w-wysokiej temperaturze, gdzie standardowy 304/304H byłby podatny.
Doskonała wytrzymałość w-temperaturach: kontrolowana wyższa zawartość węgla bezpośrednio poprawia-krótkoterminową wytrzymałość na rozciąganie i, co ważniejsze, długoterminowe-pełzanie i pękanie naprężeniowe.
Doskonała odporność na utlenianie: Zawartość chromu tworzy stabilną, przylegającą warstwę tlenku (Cr₂O₃), która chroni metal nieszlachetny przed osadzaniem się kamienia i degradacją w pracy ciągłej do ~1500 stopni F (816 stopni) i pracy przerywanej do ~1600 stopni F (871 stopni).
Dobra ogólna odporność na korozję: Działa podobnie do 304 w szerokim zakresie środowisk atmosferycznych, chemicznych i kwaśnych, jest odporny na organiczne chemikalia, barwniki spożywcze i większość kwasów utleniających.
Spawalność: Doskonała, przy zastosowaniu typowych procesów spawania łukowego. Obróbka cieplna po-spawaniu zazwyczaj nie jest wymagana w celu ochrony przed korozją ze względu na stabilizację, ale może być stosowana w celu odprężenia.
Jeśli zaopatrujesz się w rury lub kształtki 321H,skontaktuj się z namiw celu uzyskania konkurencyjnych ofert i porad ekspertów.
