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321不锈钢与347、348不锈钢的区别

321不锈钢与347、348不锈钢的区别
347、348和321不锈钢种的物理性能十分相似,都可在所有的实用场合使用。下列数值可能适用于这三种钢种。 金属总的热传递通常取决本文将**介绍321不锈钢、347不锈钢与348不锈钢的各项参数对比。
这些钢种主要优点是,处于800-1500°F(427-816°C)的碳化物析出温度范围内或者在该范围内保温后的较低的温度中,它们都具有优良的抗晶间腐蚀性。由于外加Ti,321钢种能稳定地防止碳化铬的形成。但是在只涉及焊接或在800-1500°F(427-816°C)温度范围内短时加热的应用场合,这些稳定的钢种已被304L大量取代。
由于良好的机械性能,347、348和321不锈钢种还具有可在高温下工作的优点。ASME锅炉和压力容器规程显示优先选用347、348和321不锈钢种而不是304和304L,并且这些合金允许在温度高达950°F(510°C)的较高极限工作应用下使用。这些钢种的高抗蠕变强度增强了其在ASME高压规程设计中的应用特性。
不锈钢金相组织
这些钢种经适当退火后,主要由奥氏体和碳化钛或铌组成,还有少量的铁素体。处在1100-1500°F(593-816°C)温度范围内相当长的时间,会形成少量σ相。
不锈钢耐腐蚀性
上述三类钢种在大多数环境中显示相同的耐蚀性,但是在强氧化环境中,退火的321钢种耐一般腐蚀的性能比退火的347多少有所下降。因此在含水和其它低温环境中优先选用347钢种,因为处于800-1500°F(427-816°C)温度范围内,321钢种总的耐蚀性的下降比347大得多。
 

不锈钢耐腐蚀
晶间腐蚀
348、347和321不锈钢被研制并用于像304钢种那样的不稳定Cr-Ni钢易发生晶间腐蚀的地方。当那些不稳定的Cr-Ni钢处于或慢慢冷却通过800-1500°F(427-816°C)时,一部分碳化铬会在晶界析出。晶界易先被侵蚀,会**降低金属强度并可能发生完全碎裂。
有机介质或非常弱的腐蚀剂、牛奶或别的乳制品或大气条件,即使会析出大量的碳化物,很少产生晶间腐蚀。在焊接薄料时,处于800-1500°F(427-816°C)温度区的时间非常短,不稳定的钢种通常也能适用于大部分腐蚀介质。碳化物析出产生危害的程度不仅取决于腐蚀条件还取决于保持在800-1500°F(427-816°C)温度区时间的长短。在焊接厚的材料时,即使加热时间较长,对这些C含量低达0.03%或以下的不稳定材料也无害。
物理性能
347、348和321不锈钢种的物理性能十分相似,都可在所有的实用场合使用。下列数值可能适用于这三种钢种。
金属总的热传递通常取决于各种因素而不是其本身的实际导热系数,在大多情况下与热传导系数较高的其它金属相比,要求不锈钢的薄膜系数、氧化皮和这样的表面状况不能超过10-15%。
导磁系数
三种钢退火后典型的导磁系数是在200H时低于1.02。系数值随成分而变化并随冷加工而增加。含有铁素体的焊接会增加导磁系数。
 

物理性能/张力拉伸系数/平均线性热膨胀系数
 
导热系数/比热
 
电阻系数
 
融化范围
不锈钢成形及条件
这三种钢都能加工成板材、薄板、带材和焊管,所有的产品主要是退火后出售。一些经过冷轧硬化的产品可以带材形式供货。其他形式的产品列于标准产品规格表中供参考并可从其它供货商获得。
不锈钢机械性能
室温拉伸性能
下表显示了这些稳定的Cr-Ni钢种已退火后的*低机械性能(2000°F[1093°C],空气冷却),试验样品为薄板。
高温拉伸性能
高C的321H、347H和348H在1000°F(537°C)以上温度下有较高的机械强度。ASME允许的应力*大设计值反映了H型钢种较高的强度。
冲击强度
在零下温度中321和347钢种有很好的额冲击韧性。
疲劳强度
各种金属的疲劳强度实际上受腐蚀条件、表面光洁度、形状和平均应力的影响。因此没有确定的数值能用来代表所有工作条件下的疲劳强度。321和347钢种的疲劳强度约为其抗拉强度的35%。
硬化
这种稳定的钢种不能经热处理硬化。
应力断裂和抗蠕变强度
347、348和321不锈钢种的高温应力断裂和抗蠕变强度比304和304L钢种高。在室温下有微弱的优势,然而如同ASME锅炉和压力容器规程所认可的那样,其高温数值,可允许元件的设计达到较高的应力水平。
 

不锈钢机械性能
不锈钢加工性能
焊接
在高合金钢中,奥氏体不锈钢被认为可焊性*好,并可采取各种熔焊和电阻焊。对奥氏体不锈钢进行焊合时,要考虑两个重要问题:耐腐蚀保护和避免开裂。要求保持元素的稳定性。采取惰性气体要求有一定得清洁度,并避免从油中吸收C或空气中吸取N。321钢种比347钢种更易失去Ti,而348钢种可能失去Nb。
焊接全奥氏体结构的金属时,在焊接过程中更易开裂。因此,347、348和321不锈钢种要同少量铁素体一起固化,将裂纹敏感性降到*低程度。Nb稳定不锈钢比Ti稳定不锈钢更易产生热裂。
退火
321和347钢种的退火温度范围是1800—2000°F(928-1093°C)。退火的主要目的是软化和得到高延性,这些钢也可能在碳化物析出的温度范围800—1500°F(427—816°C)进行消除应力退火,而不会晶间腐蚀的危险。仅在800—1500°F(427—816°C)温度范围内进行几小时的消除应变退火不会明显地降低一般的耐蚀性。当然在此温度范围内长时间的加热确实会在一定程度上降低一般的耐蚀性。不过,正如强调的那样,在800—1500°F(427—816°C)温度范围退火不会产生晶间侵蚀的敏感性。
如要得到*大的延性,建议在1800—2000°F(928—1093°C)的较高温度范围内退火。
在用Cr-Ni不锈钢加工设备时,要采用稳定的钢种,*大限度地防止碳化物析出。必须识别Nb和Ti稳定能力的不同,Nb是比Ti更容易生成碳化物的元素。因此使用321钢种的稳定性及保护作用可能不太明显。
如果要求321钢种具有*大的耐蚀性,必须采用称作稳定退火的防腐蚀改善措施。将材料加热到1550-1650DF(843-899DC),根据厚度不同,时间可长达5小时。这个范围在碳化铬形成温度之上,高得足以分解和固溶以前形成的所有碳化物。此外,这个温度会使Ti和C结合,形成无害的碳化物。其结果是Cr会还原成固溶体而C不得不与Ti结合成无害碳化物。
如果在氧化性气氛中进行热处理,退火后要在硝酸和氢氟酸混合除锈液中除去氧化物,而这些酸必须从材料表面彻底冲洗掉。
清洗
尽管不锈钢具有耐蚀性,也应小心加工和使用,即使在正常使用条件下也要维护其表面状况。
焊接时采用惰性气体保护工艺,焊接所产生的氧化皮和熔渣用不锈钢丝刷**。普通的碳钢刷会在表面留下碳钢颗粒,*终使表面生锈。对于更为严格的应用要求,焊接区要用如硝酸和氢氟酸混合液那样的除锈液处理,除去氧化膜色,并且必须随即用水冲洗。
当材料在内陆、轻工业或较为温和的条件下使用,极少需要维护。只有遮蔽区偶尔要用加压水流冲洗。在海洋或重工业区,可经常用水除去有损于不锈钢表观的盐分和污垢沉积。
顽固的斑点和沉积物像焚烧后的食品,可用无磨损的清洁剂和纤维刷、海绵或不锈钢棉洗涤。但不锈钢棉会在光滑的不锈钢表面留下长久的痕迹。
不锈钢在许多使用场合需要定期清洗和**。设备要用特制的氢氧化钠、有机溶剂或酸溶液如磷酸或氨基磺酸清洗(强还原性酸,如氢氟酸或氢氯酸可能对这些不锈钢有害)。必须排出清洗液并用淡水彻底漂清不锈钢表面,如果残留的溶液长期与不锈钢表面接触,会使其变坏。
提高设计性能有助于不锈钢的可清洁性,带圆角、倒角和裂缝很少的设备更易于做如焊缝打磨和表面抛光那样的清洁工作。


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