Σύγκριση SUS321 και SUS321H: Τιτάνιο-Σταθεροποιημένος έναντι Υψηλού-Τιτάνιου άνθρακα-Σταθεροποιημένος ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας

SUS321 vs SUS321H: Τι αλλάζει με τον άνθρακα;

Οι SUS321 και SUS321H είναι σταθεροποιημένοι από τιτάνιο-ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες της ίδιας οικογένειας 18Cr-10Ni-Ti. Η βασική διαφορά είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα: το SUS321 περιορίζει τον άνθρακα στο 0,08% το μέγιστο, ενώ το SUS321H ελέγχεται στο 0,04-0,10%. Και οι δύο ποιότητες σταθεροποιούνται με τιτάνιο σε επίπεδο τουλάχιστον 4 φορές της περιεκτικότητας σε άνθρακα, με ελάχιστο 0,70%, έτσι ώστε ο άνθρακας να δεσμεύεται στα καρβίδια TiC και να μην μπορεί να εξαντλήσει το χρώμιο στα όρια των κόκκων. Ο υψηλότερος άνθρακας του SUS321H παράγει περισσότερο TiC, το οποίο καθορίζει τα όρια των κόκκων και βελτιώνει δραματικά την αντοχή ερπυσμού σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το τον βαθμό επιλογής για μακροχρόνια υπηρεσία που φέρει πίεση μεταξύ 600 μοιρών και 870 μοιρών.

Χημική Σύνθεση

Οι παρακάτω σειρές σύνθεσης ακολουθούν το JIS G4304 για τα πιάτα ζεστής{{1} έλασης και το JIS G4303 για τις ράβδους. Η ίδια χημεία ορίζεται στο ASTM A240 για τα UNS S32100 και S32109.

Στοιχείο	SUS321 (wt%)	SUS321H (wt%)
Άνθρακας (C)	0,08 μέγ	0.04-0.10
Πυρίτιο (Si)	1,00 μέγ	1,00 μέγ
Μαγγάνιο (Mn)	2,00 μέγ	2,00 μέγ
Φώσφορος (P)	0,045 μέγ	0,045 μέγ
Θείο (S)	0,030 μέγ	0,030 μέγ
Chromium (Cr)	17.0-19.0	17.0-19.0
Νικέλιο (Ni)	9.0-12.0	9.0-12.0
Τιτάνιο (Ti)	4 x C min, 0,70 min	4 x C min, 0,70 min
Σίδηρος (Fe)	Ισορροπία	Ισορροπία

Ιδιότητες μηχανικών και υψηλών{0}}Θερμοκρασιών

Σε θερμοκρασία δωματίου οι δύο ποιότητες είναι ισοδύναμες στην κατάσταση ανόπτησης. η διαφορά εμφανίζεται μόνο στη μακροπρόθεσμη-φόρτωση υψηλής- θερμοκρασίας.

Ιδιοκτησία	SUS321	SUS321H
Ελάχιστη αντοχή σε εφελκυσμό (MPa)	515	515
Ελάχ. Ισχύς απόδοσης (MPa)	205	205
Ελάχ. επιμήκυνση (%)	40	40
Μέγιστη σκληρότητα (HB)	201	201
Ισχύς ρήξης ερπυσμού σε 700 μοίρες / 1000 h (MPa)	60	85
Εύρος συνεχούς εξυπηρέτησης (πτυχίο)	-196 έως 870	-196 έως 870, προτιμώμενο 600-870 για εξαρτήματα που φέρουν καταπόνηση

Η ισχύς θραύσης 1000- ωρών του SUS321H σε 700 μοίρες είναι περίπου 40% υψηλότερη από εκείνη του SUS321, η οποία είναι η καθοριστική παράμετρος για τη διάρκεια ζωής του υπερθερμαντήρα και της γραμμής ατμού που μετράται σε δεκάδες χιλιάδες ώρες.

Ισοδύναμοι Βαθμοί

Και οι δύο βαθμοί έχουν αναγνωρισμένα ισοδύναμα στα κύρια διεθνή συστήματα χαρακτηρισμού.

Σύστημα	SUS321	SUS321H
JIS	SUS321	SUS321H
UNS (ASTM A240)	S32100	S32109
AISI	321	321H
EN 10088	1,4541 (X6CrNiTi18-10)	1,4941 (X7CrNiTi18-10)

Επιλογή μεταξύ SUS321 και SUS321H

Επιλέξτε SUS321 για εξαρτήματα γενικής-υψηλής θερμοκρασίας που δεν φέρουν συνεχή καταπόνηση: αερο-σωλήνες εξάτμισης κινητήρα, σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας που λειτουργούν κάτω από 870 μοίρες και δοχεία χημικής αντίδρασης. Επιλέξτε SUS321H όταν το εξάρτημα φέρει-μακροπρόθεσμη καταπόνηση στους 600-870 μοίρες , όπως σωλήνες υπερθερμαντήρα και αναθερμαντήρα λέβητα, αγωγοί ατμού υψηλής{11}}θερμοκρασίας και βοηθητικά εξαρτήματα αεριοστροβίλου. Όπου συγκολλούνται βαριά τμήματα SUS321H, απαιτείται ανόπτηση μετά τη συγκόλληση στους 850-900 μοίρες με ψύξη αέρα για την ανακούφιση της υπολειπόμενης τάσης και την αποκατάσταση της απόδοσης ερπυσμού. Το SUS321H κοστίζει συνήθως 10-15% περισσότερο από το SUS321 λόγω των αυστηρότερων απαιτήσεων ελέγχου και δοκιμών άνθρακα.

FAQ

Γιατί το SUS321H έχει υψηλότερη-αντοχή ερπυσμού σε υψηλή θερμοκρασία;

Η ελεγχόμενη περιεκτικότητά του σε άνθρακα 0,04-0,10% σχηματίζει μεγαλύτερο όγκο λεπτών καρβιδίων TiC που καρφιτσώνουν τα όρια των κόκκων, τα οποία αντιστέκονται στην ολίσθηση των ορίων κόκκων- και στην πλαστική παραμόρφωση υπό μακροχρόνιες καταπονήσεις σε υψηλή θερμοκρασία. Το αποτέλεσμα είναι μια δύναμη ρήξης ερπυσμού 1000 ωρών στους 700 βαθμούς περίπου 85 MPa έναντι 60 MPa για το SUS321.

Ποια θερμική επεξεργασία μετά{0}}συγκόλλησης απαιτεί το SUS321H;

Για παχιά τμήματα, απαιτείται ανόπτηση στύλου-συγκόλλησης στις 850-900 μοίρες ακολουθούμενη από ψύξη με αέρα. Αυτό ανακουφίζει από την υπολειπόμενη τάση συγκόλλησης και αποκαθιστά την απόδοση ερπυσμού σε υψηλή{4} θερμοκρασία της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα. Τα λεπτά τμήματα κάτω από το όριο πάχους του ισχύοντος κώδικα γενικά δεν το απαιτούν.

Μπορεί το SUS321 να αντικαταστήσει το SUS321H στην υπηρεσία καταπόνησης υψηλής θερμοκρασίας;

Όχι. Πάνω από 600 μοίρες, το SUS321 έχει ανεπαρκή αντίσταση ερπυσμού και θα παρουσιάσει προοδευτική πλαστική παραμόρφωση υπό παρατεταμένο φορτίο, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε πρόωρη αστοχία. Το SUS321H είναι το απαραίτητο υλικό για εξαρτήματα που φέρουν καταπόνηση- στην περιοχή 600-870 μοιρών.

Υπάρχει διαφορά στην περιεκτικότητα σε τιτάνιο μεταξύ των δύο ποιοτήτων;

Και τα δύο είναι σταθεροποιημένα στους 4 x C με ελάχιστο 0,70% τιτάνιο. Επειδή το SUS321H έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα, η πραγματική του περιεκτικότητα σε τιτάνιο είναι συνήθως κάπως υψηλότερη, διασφαλίζοντας ότι σχηματίζεται αρκετό TiC για να σταθεροποιήσει τον υψηλότερο άνθρακα.

Πώς μπορώ να επιλέξω μεταξύ SUS321 και SUS321H;

Επιλέξτε SUS321 εάν η θερμοκρασία σέρβις είναι στους 600 βαθμούς ή κάτω από αυτήν και το εξάρτημα δεν φέρει συνεχή πίεση υψηλής- θερμοκρασίας. Επιλέξτε SUS321H εάν η θερμοκρασία σέρβις είναι 600-870 μοίρες και το εξάρτημα βρίσκεται υπό μακροπρόθεσμη καταπόνηση, για παράδειγμα σωλήνες υπερθέρμανσης ή γραμμές ατμού που έχουν σχεδιαστεί για να κωδικοποιούν κανόνες ερπυσμού.