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321不锈钢的物理性能和应用

作者:ADMIN, 发布时间:2015-09-12
321(UNS S32100)是一种稳定性非常好的不锈钢。在温度达到800-1500°F(427-816°C),碳化铬沉淀的条件下,仍能保持良好的抗粒间腐蚀的能力。由于成分中添加了钛,在碳化铬形成的情况下,321合金仍然可以保持稳定性。

321不锈钢管

321UNS S32100)是一种稳定性非常好的不锈钢。在温度达到800-1500°F427-816°C),碳化铬沉淀的条件下,仍能保持良好的抗粒间腐蚀的能力。由于成分中添加了钛,在碳化铬形成的情况下,321合金仍然可以保持稳定性。347合金则是由于添加了轲和钽来保持其稳定性。. 321347合金常用于高温环境下800-1500°F427-816°C)的长期作业。如果应用只涉及焊接或短时间加热时,用304L代替就可以了。  321347合金的高温作业优势,也有赖于其良好的机械性能。和304 304L相比,321347具有更佳的抗蠕变应力和抗应力破裂性能。这使得在更高一点温度的时候,这些稳定的合金所承受的压力依然符合美国机械工程学会锅炉法规和压力容器规范。因此321347合金的最高使用温度可达1500°F (816°C),而304304L只局限于800°F (426°C)

耐腐蚀性 均匀腐蚀  合金321347具有与不稳定的镍铬合金304相似的抵挡一般腐蚀的能力。在碳化铬程度的温度范围中的长时间加热可能会影响合金321347在恶劣的腐蚀介质中的耐蚀性。  在大多数环境中,两种合金的耐蚀性差不多;但退火状态下的合金321在强氧化性环境中的耐

蚀性稍逊于经退火处理的合金347。因此,合金347在水环境和其他低温环境中更优越。暴露于800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)这一温度范围时,会使合金321的整体耐蚀性大大差于合金347。合金347主要用于高温应用,高温应用要求材料有强的抗敏化性,以防止在较低温度的粒间腐蚀。

粒间腐蚀  合金304等不稳定的镍鉻钢对粒间腐蚀敏感,而合金321跟合金347就是开发来应用在这方面的。  当不稳定的铬镍钢被置于温度为800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)的环境中或在这一温度范围内被慢慢冷却时,碳化铬在晶界产生沉淀。置于某些腐蚀性强的介质时,这些晶界最先受侵蚀,也许会弱化金属的效能,可能发生完全瓦解。  有机介质或若腐蚀性的水剂、牛奶或其他乳制品或大气条件下,即使存在大量碳化物沉淀,也很少会产生粒间腐蚀。当焊接较薄的板材时,因为停留在800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)这一温度范围的时间非常短,不容易产生粒间腐蚀,所以不稳定的等级都可以胜任了。碳化物沉淀到什么程度是有害的取决于合金暴露于800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)这一温度范围的时间长短以及腐蚀介质。焊接较厚的板材是尽管加热时间较长,但由于不稳定的L等级,含碳量在0.03%或更低,碳化物的沉淀也不足以对这个等级产生危害。  稳定的321和合金347不锈钢的强抗敏化性和抗粒间腐蚀性通过下表数据体现。(铜-硫酸铜-16% 硫酸测试(ASTM A262, Practice E))。在测试开始前,对钢厂经退火处理的样品进行1050°F (566°C) 48小时的均热光敏热处理。

合金347样品没有出现粒间腐蚀,这表明它们暴露于这种热环境中时没有敏化。合金321样品的低腐蚀率表明:虽然它遭受了一些粒间腐蚀,但在这些环境下,它的耐蚀性比合金304L好。在这个测试的环境下,所有的这些合金都比普通的合金304不锈钢优越得多。  一般而言,合金321347用于制作不可进行退火处理的重型焊接设备以及在800°F to 1500°F (427°C to 816°C)这一范围运作或从这一范围慢慢冷却的设备。在各种操作条件中获得的经验为我们预测粒间腐蚀在大多数应用中发生的可能性提供了充足的资料 

应力腐蚀龟裂  合金321347奥氏体不锈钢对卤化物中的应力腐蚀龟裂敏感,类似于合金304不锈钢。会出现这一结果是由于它们的镍含量相近。导致应力腐蚀龟裂的条件有:(1)暴露于卤化物离子中(一般是氯化物),(2)残余张应力,(3)环境温度超过120°F (49°C)。成形操作中的冷变形或焊接操作中遇到的热循环都可能会产生应力。退火处理或冷变形之后的消除应力热处理可能会降低应力水平。稳定的合金321347适用于消除了应力的、可能会对不稳定的合金产生粒间腐蚀的操作环境。  321347在对不稳定的奥氏体不锈钢(如合金304)产生连多硫酸应力腐蚀的环境中尤其有用。不稳定的奥氏体不锈钢若被暴露于会发生敏化作用的温度,会在晶界产生碳化铬沉淀。在含硫环境中冷却至室温时,硫化物(通常是氢化硫)会与水汽及氧发生反应,形成侵蚀敏化晶界的连多硫酸。在具有应力、粒间腐蚀的条件下,连多硫酸应力腐蚀龟裂发生在硫化物普遍存在的炼油环境中。稳定的合金321347因在升温操作环境中具有抗敏化性而解决了连多硫酸应力腐蚀龟裂问题。若操作环境的条件会引起敏化,为使这些合金达到最佳的抗敏化性,应在热稳条件下使用。 点腐蚀/

隙腐蚀  稳定的合金321347在含有氯离子的环境中的耐点蚀性和耐隙蚀性与合金304304L不锈钢差不多,因为它们的铬含量相近。一般而言,对于不稳定的及稳定的合金,水环境中的氯化物含量上限为百万分之一百,尤其是存在隙腐蚀时。较高的氯离子含量会导致隙腐蚀和点腐蚀。若在氯化物含量更高、PH值较低而且/或温度较高的恶劣条件下,需考虑使用含钼的合金,如合金316。稳定的合金321347通过了100小时的5%盐雾测试(ASTM B117),被测样本没有产生铁锈,没有退色。但是,若把这些合金暴露于来自海洋的盐雾中,可能会出现点腐蚀、隙腐蚀和严重变色。不推荐把合金321347暴露于海洋环境中。 高温抗氧化性  321347的抗氧化性可与其它18-8奥氏体不锈钢媲美。把样本暴露于高温的实验室大气中。定期把样本从高温环境中拿出称重,可推算出锈皮形成的程度。测试结果通过重量变化(毫克/平方厘米)来表示,取两个不同被测样本的最小值的平均值。

321和347的主要区别在于细微的合金添加剂,但不影响抗氧化性。因此,这些测试结果对两个等级来说都具有代表性。但是,氧化率会受暴露环境以及产品形态等固有因素的影响,因此,这些结果应仅被视为这些等级抗氧化性的通常数值。    物理性能  合金321和347的物理性能颇相似,实际上,可以视为相同。表格中所列数值对这两种合金都适用。  若经适当的退火处理,合金321和347不锈钢主要含有奥氏体和钛碳化物或铌碳化物。少量的铁素体可能会或可能不会出现在微观结构中。若长时间暴露于温度介于1000°F -- 1500°F (593°C -- 816°C)的环境中,可能会形成少量的西格玛相。 热处理不能使稳定的合金321和347不锈钢硬化。  金属的总传热系数除了取决于金属的导热系数外,还取决于其它因素。在大多数情况下,膜层散热系数、锈皮和金属的表面状况。不锈钢能保持表面整洁,因此它的传热性比其它导热系数更高的金属更好。 导磁性  稳定的合金321和347一般不带磁性。在退火状态下,它的导磁系数低于1.02。导磁率会因成分而改变,因冷作而增加。含铁素体的焊缝的导磁率会高一点
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