321 Płyta ze stali nierdzewnej kluczowe charakterystyki i właściwości

2025-09-01 23:10:44

1. Wprowadzenie

321 Płyta ze stali nierdzewnej to wszechstronna i szeroko stosowana austenityczna stal nierdzewna chrom-nickel. Jego cechą decydującą jest dodanie tytanu, co sprawia, że ​​jest on specjalnie zaprojektowany w celu odporności na uczulenie, a następnie korozję międzykrystaliczną po ekspozycji na temperatury w zakresie opadów węglika. Ta właściwość czyni ją doskonałym wyborem do zastosowań w wysokiej temperaturze.

2. Kluczowe cechy i właściwości

321 Płyta ze stali nierdzewnej oferuje połączenie właściwości, które sprawiają, że jest odpowiedni dla wymagających środowisk:

• Doskonała wytrzymałość na wysoką temperaturę: zachowuje znaczną część swojej wytrzymałości mechanicznej w podwyższonych temperaturach (do ~ 900 ° C / 1650 ° F dla usługi przerywanej, ~ 815 ° C / 1500 ° F dla służby ciągłej).

• Odporność na korozję między granulowaną: główna zaleta. Tytan (TI) działa jak stabilizator poprzez połączenie z węglem z tworzeniem węglików tytanowych (TIC), zapobiegając tworzeniu się węglików chromowych (CR23C6) na granicach ziaren. To zachowuje zawartość chromu niezbędna do odporności na korozję.

• Dobra ogólna odporność na korozję: oferuje odporność na korozję podobną do, aw wielu przypadkach identycznie z 304 stali nierdzewnej w szerokim zakresie atmosferycznych i łagodnych środowisk chemicznych.

• Łatwość wytwarzania: Struktura austenityczna zapewnia dobrą formalność i spawalność. Zaleca się jednak wyżarzanie po spawaniu w celu maksymalnego odporności na korozję w strefie dotkniętej ciepłem (HAZ).

• Niemagnetyczne: w stanie wyżarzonym jest zasadniczo niemagnetyczna. Pewna praca na zimno może wywoływać niewielki magnetyzm.

3. Skład chemiczny (typowy % wagi, ASTM A240)

Standardowy zakres składu dla płytki 321 to:

Uwaga: Treść tytanu jest zwykle kontrolowana jako co najmniej 5 -krotność zawartości węgla, ale nie więcej niż 0,70%.

4. Właściwości mechaniczne (warunek wyżarzonego, ASTM A240)

Typowe właściwości mechaniczne dla 321 płyty ze stali nierdzewnej to:

5. Dlaczego tytan? Nauka „stabilizacji”

Gdy standardowe stali nierdzewne, takie jak 304, są ogrzewane do 425 ° C do 815 ° C (800 ° F - 1500 ° F), węgiel migruje do granic ziarna i reaguje z chromem, tworząc węgliki chromowe. To wyczerpuje chrom z obszarów przylegających do granic ziaren, co czyni je podatnymi na atak korozji - zjawisko znane jako uczulenie.

321 stal nierdzewna jest „stabilizowana” za pomocą tytanu. Tytan ma znacznie silniejsze powinowactwo do węgla niż chrom. Dlatego tytan preferencyjnie łączy się z węglem, tworząc stabilne węgliki tytanowe (TIC), pozostawiając chrom w stałym roztworze, aby utrzymać jednolitą odporność na korozję w całym materiale, nawet po ekspozycji na wysokie temperatury.

6. Powszechne zastosowania 321 płyty ze stali nierdzewnej

321 Płyta jest określona dla usług, w których wysokie temperatury i korozja są równoczesnymi wyzwaniami.

• Aerospace: elementy silnika strumienia, kolektory wydechowe, pooperacje, osłonki cieplne.

• Automotive: układy wydechowe, elastyczne złącza, katalityczne obudowy konwertera.

• Przetwarzanie chemiczne: naczynia, kolumny i systemy rur, które działają w podwyższonych temperaturach.

• Generowanie energii: skorupy kotła, rurki nadgrzeciowe, wymienniki ciepła i kanały w roślinach paliw kopalnych.

• Ropa i gaz: naczynia ciśnieniowe i rurociąg do rafinacji.

• Przetwarzanie żywności: sprzęt wymagający powtarzanej sterylizacji w wysokich temperaturach.

• Architektoniczne: komponenty spawane, w których późniejsze spawanie może uwrażliwić niestabilizowane oceny.

7. Wytwarzanie i spawanie

• Spawanie: 321 można łatwo spać za pomocą wszystkich standardowych metod fuzji. Aby uzyskać najlepsze wyniki, użyj 321 stabilizowanego metalu wypełniacza (np. ER321) lub 347 (Stabilizowany NB) metal wypełniający.

• Obróbka cieplna: Wyższenia wykonuje się w 1040-1120 ° C (1900-2050 ° F), a następnie szybkie chłodzenie (wygaszanie) w celu pasywnego stopu i osiągnięcia optymalnej odporności na korozję.

• Po wyżarzaniu po spawaniu (PWA): Podczas gdy stabilizacja tytanu zmniejsza ryzyko, PWA jest wysoce zalecane w przypadku ciężkiej usługi korozyjnej w celu przywrócenia maksymalnej odporności na korozję w strefie spoiny.

• Formowanie na gorąco: należy wykonać powyżej 930 ° C (1700 ° F), a następnie pełny wyżarzanie i hartowanie.

• Formowanie na zimno: Doskonała plastyczność pozwala na ciężkie operacje w kształcie zimna.

8. Porównanie z podobnymi klasami

• vs. 304: 321 oferuje doskonałą odporność na korozję między granulowaną po ekspozycji w wysokiej temperaturze. W przypadku zastosowań w temperaturze pokojowej 304 jest często wystarczające i bardziej ekonomiczne.

• vs. 316: 316 oferuje lepszą odporność na korozję wżerów i chlorku z powodu zawartości molibdenu, ale nie jest stabilizowana. 321 jest lepszy dla siły i stabilizacji w wysokiej temperaturze.

• vs. 347: 347 używa niobium (NB) zamiast tytanu do stabilizacji. Ich właściwości są bardzo podobne. Wybór często zależy od dostępności dostawcy, konkretnych wymagań wytwarzania lub specyfikacji klienta.

9. Wniosek

321 Płyta ze stali nierdzewnej to wysokowydajny, stabilizowany stop austenityczny zaprojektowany pod kątem trwałości w środowiskach o wysokiej temperaturze i żrących. Stabilizowana tytanowo chemia skutecznie zapobiega uczuleniu, co czyni ją materiałem z wyboru do krytycznych zastosowań w sektorach lotniczych, motoryzacyjnych i przemysłowych, w których niezawodność pod naprężeniem termicznym jest najważniejsza.