Нержавеющая сталь 304 против нержавеющей стали 321

/в /от

Обе марки 304 и 321 относятся к аустенитной нержавеющей стали серии 300. Они схожи по коррозионной стойкости, прочности, твердости и сварочным характеристикам, но 321 в основном используется в условиях термостойкости 500-600 ℃. Нержавеющая сталь 321H — это низкоуглеродистая версия стали 321, это широко используемая жаропрочная сталь, содержание углерода в которой немного выше, чем у марок 321. сталь 304 является альтернативой нержавеющей стали 321, где требуется стойкость к межкристаллитной коррозии, а не устойчивость к высоким температурам.

В некотором смысле нержавеющая сталь марки 321 — это новая версия, основанная на 304 класс путем добавления Ti для улучшения коррозионной стойкости границ зерен и прочности при высоких температурах. В качестве стабилизирующего элемента элемент Ti эффективно контролирует образование карбида хрома, благодаря чему 321 имеет надежную жаропрочность, даже намного лучшую, чем 304, 316L. Большее содержание никеля делает нержавеющую сталь 321 обладающей хорошей стойкостью к истиранию при различных концентрациях и температурах органических кислот, особенно в окислительных средах. нержавеющая сталь 321 имеет лучшие механические свойства на разрыв при напряжении и сопротивление ползучести, чем нержавеющая сталь 304. Позвольте мне точно показать разницу между ними с помощью двух таблиц ниже.

 

Химический состав 304, 321, 321H

Оценки С Си Мин. Кр Ни С п Н Ти
304 0.08 1.0 2.0 18,0～20,0 8,0～10,5 0.03 0.045 / /
321 0.08 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 5С-0,70
321H 0.04-0.1 1.0 2.0 17.0-19.0 9.0-12.0 0.03 0.045 0.1 0.16-0.7

 

Механические свойства 304 и 321

Оценки Предел прочности, МПа Предел текучести, МПа Удлинение, % Твердость, HB
304 ≥520 205-210 ≥40≥40 HB187
321 ≥520 ≥205   HB187

 

Как видно из приведенной таблицы, нержавеющая сталь 321 содержит титан и больше никеля (Ni), чем 304, согласно ASTM A182, содержание Ti не должно быть менее чем в 5 раз больше содержания углерода (C), но не более чем 0,71ТП3Т. Ti может предотвратить сенсибилизацию нержавеющей стали и увеличить срок службы при высоких температурах, то есть 321 класс больше подходит для изготовления износостойких емкостей для кислоты, износостойкого оборудования и конвейерных труб или других деталей, чем нержавеющая сталь 304, работающая в условиях высоких температур.

Нержавеющую сталь 304 и 321 можно использовать в химической, нефтегазовой и автомобильной отраслях. Марка 304 представляет собой нержавеющую сталь общего назначения и имеет наиболее широкое применение в семействе нержавеющей стали, например, для изготовления посуды, шкафов, котлов, автозапчастей, медицинского оборудования, строительных материалов, химикатов, пищевой промышленности, сельского хозяйства, судоходства, транспортировки нефти и т. д. на. Марка 321 используется в химической, угольной и нефтяной промышленности, где требуется стойкость к зернограничной коррозии и высокотемпературные свойства, например, трубы сгорания выхлопных газов двигателя, выхлопные трубы двигателей, кожухи котлов, теплообменники, компоненты печей, компоненты глушителей дизельных двигателей, сосуды котлов под давлением. , резервуары для перевозки химикатов, компенсаторы, печные трубы и т. д.

Почему трубы из нержавеющей стали нуждаются в отжиге на раствор?

/в /от

Отжиг в растворе также называется отжигом в растворе карбидов. Это процесс, при котором рабочая деталь нагревается до 1010 ℃ или выше для удаления осадков карбидов (углерод из твердого раствора нержавеющей стали), а затем происходит быстрое охлаждение, обычно закалка в воде и карбид вернулся в твердый раствор нержавеющей стали. Обработку отжигом на раствор можно применять к легированной и нержавеющей стали. Для нержавеющая сталь 304 отливки, обработка раствором позволяет получить однородную микроструктуру без примесей карбидов. Как правило, трубку из нержавеющей стали нагревают примерно до 950 ~ 1150 ℃ в течение длительного времени, чтобы карбид и различные легирующие элементы полностью и равномерно растворились в аустените, а затем быстро охлаждают водой для получения чистой структуры аустенита за счет углерода и других легирующих элементов. элементов к поздним осадкам. Возникает вопрос: почему труба из нержавеющей стали нуждается в отжиге на раствор? Во-первых, вы должны знать функцию процесса отжига раствора.

Однородная металлографическая структура

Особенно это важно для сырья. Несоответствие температуры прокатки и скорости охлаждения горячекатаных стальных труб вызывает такие же последствия в конструкции. Когда атомная активность увеличивается при высоких температурах, σ растворяется и химический состав стремится к однородности, тогда после быстрого охлаждения получается однородная однофазная структура.

 

Устранение наклепа

Обработка твердым раствором восстанавливает скрученную решетку и рекристаллизует разрушенное зерно. Внутреннее напряжение и прочность стальной трубы на растяжение уменьшаются, а степень удлинения увеличивается, что облегчает непрерывную холодную обработку.

 

Повышенная коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость нержавеющей стали снижается с выделением карбидов, а коррозионная стойкость стальных труб возвращается к лучшему после обработки твердым раствором. Температура, время выдержки и скорость охлаждения являются наиболее важными факторами при обработке раствором нержавеющей стали.

Температура твердого раствора зависит от химического состава. Вообще говоря, температуру твердого раствора следует соответственно повышать для марок с большим количеством легирующих элементов и высоким содержанием, особенно для стали с высоким содержанием марганца, молибдена, никеля и кремния. Только повысив температуру твердого раствора и доведя его до полного растворения, можно добиться смягчающего эффекта.

Однако есть некоторые исключения, например 316Ti. При высокой температуре твердого раствора карбид стабилизированных элементов полностью растворяется в аустените, который выпадает на границе зерен в виде Cr23C6 и вызывает межкристаллитную коррозию при последующем охлаждении. Рекомендуется более низкая температура твердого раствора, чтобы предотвратить разложение карбидов (TiC и Nbc) стабилизирующих элементов и твердого раствора.

 

Почему нержавеющая сталь ржавеет?

/в /от

Как мы все знаем, нержавеющая сталь обладает способностью противостоять атмосферному окислению, то есть не ржавеет, но также корродирует в среде, такой как кислота, щелочь и соль, то есть коррозионная стойкость. Однако коррозионная стойкость нержавеющей стали условна, то есть нержавеющая сталь в одной среде коррозионностойка, а в другой среде может разрушаться. Соответственно, ни одна нержавеющая сталь не устойчива к коррозии во всех средах.

Нержавеющая сталь может обеспечить отличную коррозионную стойкость в различных отраслях промышленности, строго говоря, она демонстрирует отличную коррозионную стойкость в большинстве сред, но в некоторых средах она является исключительной из-за низкой химической устойчивости и коррозии. Следовательно, нержавеющая сталь не может быть устойчивой к коррозии ко всем средам, кроме механических повреждений. Коррозия нержавеющая сталь В качестве серьезной формы коррозии нержавеющей стали в основном проявляется местная коррозия (т. е. коррозионное растрескивание под напряжением, питтинговая коррозия, межкристаллитная коррозия, коррозионная усталость и щелевая коррозия). Эта местная коррозия является причиной почти половины всех отказов. Чтобы понять, почему нержавеющая сталь ржавеет, мы должны сначала понять тип коррозии нержавеющей стали.

 

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) — это разрушение нержавеющей стали, подвергнутой напряжению в агрессивной среде из-за расширения сильного зерна. SCC имеет хрупкую морфологию разрушения и может возникать в материалах с высокой вязкостью в присутствии растягивающих напряжений (будь то остаточное напряжение, приложенное напряжение или то и другое) и агрессивных сред. В микротермальном плане трещина через зерно называется транскристаллитной трещиной, а трещины вдоль графика расширения границ зерен называются межзеренной трещиной, когда SCC простирается на одну глубину (напряжение нагрузки на секцию материалов для достижения напряжения разрушения) в воздух, нержавеющая сталь как обычная трещина (в пластичном материале, обычно вследствие скопления микроскопических дефектов) и разъединение.

Следовательно, часть детали, вышедшая из строя из-за коррозионного растрескивания под напряжением, будет содержать области, характеризующиеся коррозионным растрескиванием под напряжением, и участки «ямочек», связанные с полимеризацией, которая была слегка дефектной.

 

Точечная коррозия

Питтинговой коррозией называют наиболее некоррозионную или рассеянную легкую местную коррозию на поверхности металлических материалов. Размер общей точки питтинга составляет менее 1,00 мм, а глубина часто превышает отверстие на поверхности, которое может представлять собой неглубокую питтинговую ямку или перфорацию.

 

Межкристаллитная коррозия

Межкристаллитная коррозия: беспорядочное смещение зерен на границе между различными зернами и, следовательно, благоприятная зона для сегрегации растворенных элементов или выделения металлических соединений, таких как карбиды и δ-фазы в сталях. Поэтому в некоторых агрессивных средах обычно в первую очередь корродируют границы зерен, а в некоторых агрессивных средах большинство металлов и сплавов могут проявлять межкристаллитную коррозию.

 

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия – это возникновение пятнистой коррозии в трещинах деталей из нержавеющей стали, которая является разновидностью местной коррозии. Это может произойти в трещинах застоя раствора или на защитной поверхности. Такие зазоры могут образовываться в местах соединения металл-металл или металл-неметалл, например, на заклепках, болтах, прокладках, седлах клапанов и рыхлых поверхностных отложениях.

 

Общая коррозия

Равномерная коррозия на поверхности нержавеющей стали. Нержавеющие стали могут подвергаться общей коррозии в сильных кислотах и щелочах. Когда возникает общая коррозия, нержавеющая сталь постепенно утончается и даже разрушается, что не вызывает особого беспокойства, поскольку такую коррозию обычно можно предсказать с помощью простого испытания на погружение. Можно сказать, что нержавеющая сталь относится к коррозионной стойкости стали в атмосфере и слабой коррозионной среде, скорость коррозии составляет менее 0,01 мм / год, что означает «полную коррозионную стойкость»; Нержавеющие стали со скоростью коррозии менее 0,1 мм/год считаются «коррозионностойкими».