2. 是什么 310 不锈钢?
目录
展示
1
1. 介绍
2
2. 是什么 310 不锈钢?
2.1
定义和冶金
2.2
化学成分和变体 (310 vs 310s不锈钢)
3
3. 机械性能 310 不锈钢
3.1
室温特性 (ASTM A240)
3.2
温度机械性能升高
4
4. 物理特性 310 不锈钢
5
5. 高温性能: 氧化, 缩放和蠕变阻力
6
6. 耐腐蚀性和极限 (氯化物, 减少媒体, 化石化化体)
7
7. 制造和处理 310 不锈钢
7.1
铸件
7.2
形成和制造
7.3
焊接
7.4
热处理
8
8. 典型的应用 310 不锈钢
8.1
炉子和窑炉零件
8.2
锅炉和热交换器
8.3
石化和化学加工设备
8.4
航空航天和发电组件
8.5
食物, 饮料, 和药物处理
8.6
海洋和离岸申请
8.7
工业供暖系统
9
9. 优点和局限性
9.1
关键优势 310 不锈钢
9.2
限制 310 不锈钢
10
10. 与类似的高温合金进行比较
11
11. 结论
12
常见问题解答
12.1
能 310 不锈钢可用于海洋环境?
12.2
310s在1000°C炉中的使用寿命是多少?
12.3
是 310 不锈钢磁性?
12.4
能 310 无需焊接后热处理焊接 (PWHT)?
12.5
有什么区别 310 和310s高温蠕变?
1. 介绍
310 不锈钢 (UNS S31000 / 在 1.4841)是高合金奥氏体不锈钢 (≈24–26％Cr, 19-22％) 在高温环境中为持续服务设计.
它形成一种保护性氧化铬尺度，可抵抗氧化和缩放, 并且它保留有用的强度和延展性 1,100–1,150°C, 使其非常适合炉子零件, 辐射管, 消气和其他热暴露成分.
低碳变体 310S不锈钢 (UNS S31008) 在需要焊接或抵抗碳化物沉淀的地方使用.
2. 是什么 310 不锈钢?
定义和冶金
310 不锈钢 是一种用于热和氧化抗性的奥氏体合金.
合金的升高铬含量在温度下形成保护性cr₂o₃; 高镍含量稳定了奥氏体相 (良好的韧性和延性) 并提高对化石和热循环的抵抗力.
310 不锈钢
它的核心冶金优势在于:
奥氏体结构: 由镍稳定 (19–22％), 防止相变 (例如, 铁矿或马氏体形成) 在高达1150°C的温度下.
该结构保留延展性 (伸长≥40％) 和所有服务温度的非磁性行为.
被动层的形成: 铬 (24–26％) 与氧气反应形成密集, 氧化铬自我修复 (cr₂o₃) 尺度 - 该层阻止进一步的氧化和硫化, 即使在恶劣的工业气氛中.
化学成分和变体 (310 vs 310s不锈钢)
物品 / 元素
310 不锈钢 (typ。)
310S不锈钢 (typ。)
笔记 / 对属性的影响
我们
S31000
S31008
标准的UNS名称
C (碳)
≤ 0.25 wt％
≤ 0.08 wt％
较高的C增加了高压/蠕变 (310H也存在); 下c (310s) 焊接后降低敏化风险.
铬 (铬)
24.0–26.0 wt％
24.0–26.0 wt％
高温氧化耐药性的主要贡献者 (cr₂o₃比例).
在 (镍)
19.0–22.0 wt％
19.0–22.0 wt％
奥氏体稳定剂; 提高韧性和碳化力.
锰 (锰)
≤ 2.0 wt％
≤ 2.0 wt％
脱氧剂; 影响热的工作性.
和 (硅)
≤ 1.5 wt％
≤ 1.5 wt％
脱氧和高压; 太多会促进拥抱阶段.
p (磷)
≤ 0.045 wt％
≤ 0.045 wt％
保持低调以避免脆弱.
s (硫)
≤ 0.03 wt％
≤ 0.03 wt％
保持低; 自由安排等级的S (不典型 310).
铁 (铁)
平衡
平衡
合金构图的其余部分.
3. 机械性能 310 不锈钢
310 不锈钢的机械性能通过ASTM标准验证, 在房间和温度升高时具有独特的特征.
室温特性 (ASTM A240)
财产
310 不锈钢
310S不锈钢
笔记
抗拉强度 (RM)
515–720 MPA
515–690 MPA
由于碳的减少，310年的略低略低.
屈服强度 (RP0.2)
205–310 MPA
205–290 MPA
310H变体增加产量 (〜310–350 MPA).
伸长 (A50mm)
40–50％
40–45％
在室温下出色的延展性.
硬度 (布氏硬度)
180–210 HB
180–200 hb
寒冷的工作可能会略微增加.
弹性模量
200 GPa
200 GPa
典型的奥氏体不锈钢.
泊松比
0.29
0.29
横向应变与轴向应变的无量纲比率.
温度机械性能升高
温度 (℃)
屈服强度 (兆帕)
抗拉强度 (兆帕)
笔记
538 (1,000°f)
110–130
350–400
由于热软化而略有减少.
760 (1,400°f)
80–100
300–350
仍然保留用于炉件的有用强度.
871 (1,600°f)
50–70
250–300
除此之外, 蠕变变得很重要.
1,093 (2,000°f)
25–40
150–200
不建议连续服务; 可以接受短期接触.
4. 物理特性 310 不锈钢
财产
价值
笔记
密度
7.9 克/立方厘米
类似于大多数奥氏体不锈钢.
融化范围
1,395–1,425°C
略高于 304/316; 适用于高温铸造/制造.
比热容量
500 j/kg·k
几乎恒定到800°C.
导热系数
11.2 瓦/米·K (20℃)
随着温度的降低 (〜7 w/m·k在800°C时).
热膨胀系数
17.2 ×10⁻⁶ /°C (20–100°C)
略高于 304, 对于炉子设计的扩展很重要.
电阻率
0.73 μ手
用于电/感应加热计算.
磁性特性
非磁性 (完全奥氏体)
冷工作后可能会略有磁.
热扩散率
4.5 ×10⁻⁶平方米/s
确定热量如何在实心部分中传播的速度.
5. 高温性能: 氧化, 缩放和蠕变阻力
这是 310 不锈钢表现出色.
310 不锈钢投资铸件
氧化抗性: 24–26％的铬含量形成了保护性CR₂O₃刻度 氧化气氛 (空气, 燃烧气).
典型的连续服务温度通常被引用 〜1,100–1,150°C 取决于环境和可接受的规模生活.
循环服务: 反复的加热/冷却周期加速尺度散布;
SS 310 仍然优先 304/316 循环炉部零件，因为其尺度粘附得更好，并且较高的合金含量会减少快速的脆皮.
蠕变阻力: 310 不锈钢比 304/316 但不是抗蠕变的超级合金.
对于高于650–700°C高于650–700°C高于650–700°C的温度下的稳定载荷，通常会咨询蠕变曲线并使用保守的设计余量; 用于重蠕变负荷, 可能需要降水加长或镍合金.
申请示例: 炉fur炉, 辐射管, 加热元件支持, 窑家具, 催化剂篮, 热电偶保护管.
6. 耐腐蚀性和极限 (氯化物, 减少媒体, 化石化化体)
在哪里 310 擅长: 高温氧化抗性和对轻度腐蚀性气氛的合理抗性.
局限性:
含有氯化物的水性环境: 310 不锈钢缺乏钼，因此 不是最佳的 用于氯化物溶液中的点蚀/裂缝抗性,
双工或超级双链成绩或316L (与mo) 优于海水或浓缩氯化物服务.
还原酸 (例如, HCl): 不建议. 为了强大的减少媒体选择特种合金 (Hastelloy, 双工变体).
渗碳/焦化气氛: 310 不锈钢比低合金钢更好，但仍可能遭受化石或碳沉积，具体取决于气氛;
当碳耐药性是必不可少时，有时选择有时会转移到更高的Ni或Al-Al-Bearenty合金.
晶间腐蚀风险: 310 (具有更高的碳) 可以敏感; 310S最小化焊接结构中的风险.
7. 制造和处理 310 不锈钢
高铬和镍含量 310 不锈钢需要精确的加工以保持其高温强度, 耐腐蚀性, 和氧化稳定性.
310 不锈钢铸件组件
铸件
融化: 真空感应熔化 (vim) 或氩氧脱氧 (AOD) 确保严格控制碳含量并防止铬和镍的氧化.
铸造方法:
熔模铸造: 炉子喷嘴或涡轮增压器外壳等复杂组件的理想选择.
达到良好的公差 (ISO的CT 5–7 8062) 和光滑的表面 (RA1.6-6.3μm).
沙子铸造: 适用于锅炉标头等大型物品. ASTM A351级香港 (投掷 310) 提供拉伸强度≥485MPa和伸长效应≥30％, 平衡力量和延展性.
形成和制造
热工作: 在1100–1200°C之间进行, 高于奥氏体范围, 最大程度地减少工作硬化.
与 3:1 锅炉管的典型还原比是; 热滚动生产床单没有. 1 表面饰面 (RA6.3-12.5μm).
冷工作: 仅限于塑形操作，例如由于快速工作硬化而导致的弯曲或冲压.
冷床单 (ASTM A240, 2B完成) 硬度200–220 HV, 需要在1040–1100°C下进行中间退火才能更复杂的零件.
焊接
填充金属: ER310用于标准 310, 低碳310s不锈钢的ER310L, 防止碳化物沉淀.
预热和PWHT: 不锈钢 310 可能需要焊后热处理 (1040–1100°C 1 小时) 溶解碳化物, 虽然不锈钢310通常不需要PWHT，而要薄 10 毫米.
在环境温度下，预热通常是不必要的.
焊缝的机械性能: 焊接接头达到拉伸强度≥485MPa，伸长率≥35％ (每ASTM A312用于焊接管道), 保持高温性能.
热处理
退火: 1040–1150°C持续1-2小时, 然后是水或空气冷却.
恢复延展性, 消除形成的残余应力, 并重建保护性氧化铬层.
压力缓解: 800–900°C 1 建议将小时用于焊接组件，例如排气歧管, 将残余应力减少60-70％，而不会损害强度.
8. 典型的应用 310 不锈钢
310 不锈钢专门为高温环境和腐蚀条件设计, 使其非常适合标准不锈钢的应用 (304, 316) 会失败.
310 不锈钢滑轮组件
炉子和窑炉零件
辐射管, 松饼, 托盘, 和钢制钢制钢制, 玻璃, 和陶瓷炉.
持续服务最多可达1150°C，尺度最小和变形.
锅炉和热交换器
过热管, 节能器管, 和锅炉标题.
在蒸汽压力和温度超过1000°C的情况下保持强度和蠕变阻力.
石化和化学加工设备
反应堆容器, 管道肘, 以及暴露于氧化和轻度腐蚀介质的配件.
抵抗化石, 硫化, 并在高温反应期间进行缩放.
航空航天和发电组件
排气管, 涡轮增压器外壳, 和燃烧衬里.
高蠕变和热疲劳抗性可确保在环状加热下的组件寿命.
食物, 饮料, 和药物处理
高温灭菌容器, 热交换器, 和卫生管道.
提供最小腐蚀的卫生表面, 特别是在316升变体中.
海洋和离岸申请
锅炉管, 法兰, 和排气系统和超级运动器中的配件.
对盐水腐蚀的优势耐药性 (0.01 毫米/年在海水) 延长服务寿命.
工业供暖系统
焚化炉, 热气管, 和热处理炉.
在长时间的热周期中持续结构完整性.
9. 优点和局限性
关键优势 310 不锈钢
高温优势: 只有可连续服务的奥氏体不锈钢，最高为1150°C (310s) - Surpass 309 (1050℃) 和316L (870℃).
氧化/硫化阻力: cr₂o₃比例尺和镍含量可以在恶劣的工业气氛中使用 (h₂s, 公司) 带有腐蚀速率 <0.05 mm/年.
延展性和韧性: 在室温下保留≥40％的伸长率，在1000°C下保持≥10％ - 抗抑制作用在环状加热中脆性断裂.
焊接性 (310s): 低碳含量消除了大多数应用的PWHT, 将制造成本降低15–20％.
限制 310 不锈钢
成本: 2–3×比 304 (由于高镍/铬含量) - 低温应用不经济 (例如, 厨房设备).
氯化物灵敏度: 对海水和盐水的抵抗力不佳 (伍德= 24) - 避免在海洋或淡化系统中使用.
工作硬化: 很难冷冷成复杂的形状 - 重新退火步骤, 增加生产时间.
超高温度的极限: 高于1150°C, 蠕变率加速 (0.8% 每 1000 1150°C的小时) - 使用inconel 600 或hastelloy X用于1200°C+服务.
10. 与类似的高温合金进行比较
310 通常将不锈钢与其他高温合金进行比较，以便在苛刻的应用中选择.
财产 / 合金
310 不锈钢
304 不锈钢
316 不锈钢
合金800h / 800HT
inconel 600
最高服务温度 (℃)
1150
870
870
1150
1150
氧化抗性
出色的 (cr₂o₃比例)
公平的
公平的
出色的
出色的
蠕变力量
缓和
低的
低的
高的
高的
抗拉强度 (兆帕)
515–720
515
515–720
415–550
485–690
耐腐蚀
好的 (氧化气氛)
好的 (氧化, 温和的环境)
出色的 (氯化物, 海军陆战队)
缓和
出色的 (氧化 & 减少)
典型应用
炉, 锅炉, 热交换器
HVAC, 食品加工, 低温化学物质
化学容器, 海洋管道
炉子组件, 热处理
燃气轮机, 化学反应堆
相对于 310
1.0 (基线)
0.6
0.7
2.0
3.5
11. 结论
310 不锈钢是一种实用的, 具有成本效益的奥氏体合金 氧化高温应用 在哪里 304/316 将缩放或过早地缩放或失败，而在哪里将不必要地昂贵的镍基合金.
焊接或避免敏化时使用310很重要. 用于氯化水水溶液, 超双链或镍合金是优越的.
与所有合金选择一样, 匹配化学, 产品形式和热处理 预期的环境, 机械加载和生命周期目标.
常见问题解答
能 310 不锈钢可用于海洋环境?
否-310不锈钢具有低氯化剂耐药性 (伍德= 24), 导致腐蚀率 >1 毫米/年在海水.
用于海洋应用, 使用316L (伍德= 31) 或复式 2205 (伍德= 35).
310s在1000°C炉中的使用寿命是多少?
静态组件通常为5 - 8年 (衬里, 炉子) 动态零件3-5年 (传送带). 适当的维护 (比例清除, 钝化) 可以将寿命延长20-30％.
是 310 不锈钢磁性?
否-310不锈钢具有完全的奥氏体结构, 使其非磁性 (磁渗透性≤1.005) 在所有温度下. 冷工作可能会引起轻微的磁性 (≤1.02), 但是退火恢复了非磁性行为.
能 310 无需焊接后热处理焊接 (PWHT)?
310s (≤0.08％c) 很少需要pwht的部分 (<10 毫米) 由于碳化物形成最小.
不锈钢 310 (0.08–0.15％c) 需要PWHT (1040–1100°C) 为了防止焊接接头中的晶间腐蚀.
有什么区别 310 和310s高温蠕变?
不锈钢310s在较高温度下保留蠕变破裂强度: 5 MPA和1150°C。 (10,000 小时) vs. 0 MPA 310.
310 不锈钢限制为1000°C，以抗长期蠕变, 而310s延伸至1150°C.