Samanburður á SUS321 og SUS347: Títan-Stöðugt vs Niobium-Stöðugt austenítískt ryðfrítt stál

Tvær stöðugar austenítískar einkunnir fyrir soðið háhitaþjónustu

SUS321 og SUS347 eru stöðugt austenítískt ryðfrítt stál sem þróuð er til að leysa eitt vandamál: eftir suðu fella óstöðug 18-8 stál út krómkarbíð við kornamörk og missa tæringarþol. SUS321 leysir það með títan, SUS347 með níóbíum auk tantal. Bæði eru staðlað í JIS G4303 (bar), G4304 (plata) og G4305 (blað og ræma) og hafa bein ASTM hliðstæðu, S32100 og S34700.

Efnasamsetning samkvæmt JIS G4303 og ASTM A240

Frumefni (þyngd%)	SUS321 S32100	SUS347 S34700
C	0,08 hámark	0,08 hámark
Si	1.00 hámark	1.00 hámark
Mn	2.00 hámark	2.00 hámark
P	0,045 hámark	0,045 hámark
S	0,030 hámark	0,030 hámark
Kr	17.00-19.00	17.00-19.00
Ni	9.00-12.00	9.00-13.00
Stöðugleiki	Ti: 5 x C mín til 0,70 max	Nb+Ta: 10 x C mín til 1,00 max

Kísil- og manganmörk fylgja JIS venjum; króm-, nikkel- og kolefnissvið fylgja bæði JIS G4303 og ASTM A240. Stöðugleikahlutföllin eru lykillinn: SUS321 þarf títan að minnsta kosti 5 sinnum meira en kolefnisinnihald, SUS347 þarf níób plús tantal að minnsta kosti 10 sinnum meira en kolefnisinnihald, þannig að kolefni er bundið sem stöðug karbíð í stað krómkarbíða.

Vélrænir eiginleikar

Í glæðu ástandi sýna báðar einkunnirnar lágmarks togstyrk 515 MPa, uppskeruþol 205 MPa og lenging 40% samkvæmt ASTM A240, með sömu almennu gildin í JIS stöðlunum. Mikilvægi munurinn er ekki rýmis-hitastyrkur heldur langtímastöðugleiki: Níóbíumkarbíð haldast stöðugur við hærra hitastig en títankarbíð, þannig að SUS347 heldur tæringarþoli sínu og styrk í lengri, heitari þjónustu.

Hár-hitastöðugleiki

Títankarbíð er virkt allt að um það bil 850 C; ofan á að það getur leyst hægt upp, losað kolefni og leyft krómkarbíðum að myndast. Níóbínkarbíð er stöðugt umfram það svið. Af þessum sökum er SUS321 metinn fyrir samfellda þjónustu allt að um 870 C, en SUS347 nær samfellda þjónustu upp í um 900 C og er ákjósanlegasta einkunn fyrir langlíf-lífsíhluti í þeim glugga, svo sem ofurhitara ketils og slöngur í kjarnagufu.

Suða og smíði

Báðar einkunnir soða auðveldlega og, þar sem þær eru stöðugar, þarfnast ekki hitameðhöndlunar eftir-suðu. Notaðu ER321 fylliefni fyrir SUS321 og ER347 fylliefni fyrir SUS347 og stjórnaðu hitainntakinu til að forðast ofhitnun suðunnar. SUS347 sýnir betri mótstöðu gegn suðusprungum, en SUS321 vélar aðeins auðveldara vegna þess að níóbín eykur skurðþol. SUS347 er venjulega 15-20% dýrari en SUS321, sem endurspeglar nióbíuminnihaldið.

Leiðbeiningar um val

Veldu SUS321 þegar kostnaður skiptir máli og þjónustuhitastig helst við eða undir um 850-870 C: flugvélar-útblástursrör, ketilsvarmaskiptarör, efnahvarfaílát og almenn soðin há-hitaframleiðsla. Veldu SUS347 þegar íhluturinn verður að keyra í mörg ár við 850-900 C eða þar sem suðusprunguþol er mikilvægt: ofhitunarrör, kjarnagufugjafar, burðarhlutar í flugrými og langlífa ofnaíhluti.

Algengar spurningar

Hver er munurinn á stöðugleika títan og níóbíums?

Bæði frumefnin sameinast helst kolefni og koma í veg fyrir útfellingu krómkarbíðs við kornmörk. Títankarbíð er stöðugt í um 850 C; níóbíumkarbíð helst stöðugt hærra, þess vegna er SUS347 betri en SUS321 í langtíma-þjónustu yfir 850 C.

Getur SUS321 komið í stað SUS347 í kjarnorkuforritum?

Nei. Gufugjafaþjónusta við 850-900 C er umfram stöðugt svið títankarbíðs og SUS321 myndi hægt og rólega missa tæringarþol. SUS347, með stöðugum níóbíumkarbíðum, er valinn valkostur fyrir slíka langlífa íhluti.

Hvaða suðuefni eru notuð fyrir SUS321 og SUS347?

ER321 fylliefni fyrir SUS321 og ER347 fylliefni fyrir SUS347, með stýrðu hitainntaki til að halda suðunni innan stöðugrar hönnunar. Hvorug einkunn krefst hitameðferðar eftir-suðu.

Hvernig bera einkunnirnar tvær saman í endingartíma við 850 C?

SUS347 sýnir venjulega lengri endingartíma við 850 C vegna þess að níóbíumkarbíð helst stöðugt, en SUS321 getur þróað lítilsháttar kornárás- eftir mjög langa útsetningu þar sem títankarbíð byrjar að leysast upp.

Hvernig ætti ég að velja á milli SUS321 og SUS347?

Ef þjónustuhiti er 850 C eða lægri og kostnaður er áhyggjuefni, nægir SUS321. Ef íhluturinn verður að virka við 850-900 C í mörg ár, eða ef þörf er á hámarks suðusprunguþol, skal tilgreina SUS347.

Eru SUS321 og SUS347 falla undir sömu staðla?

Bæði birtast í JIS G4303, G4304 og G4305 og í ASTM A240 (plata), A312 (rör) og A213 (ketilrör). EN hliðstæður þeirra eru 1.4541 (X6CrNiTi18-10) fyrir SUS321 og 1.4550 (X6CrNiNb18-10) fyrir SUS347.