310S נירוסטה הרכב כימי ותכונות-טמפ' גבוהות

מדוע קומפוזיציה כימית מניעה את ביצועי הטמפרטורות- גבוהים של 310S

310S היא פלדת אל-חלד אוסטניטית מלאה עם מאזן כרום וניקל גבוה: 24.0-26.0% כרום ו-19.0-22.0% ניקל. תכולת הכרום הגבוהה יוצרת אבנית תחמוצת כרום יציבה ונצמדת היטב בטמפרטורות גבוהות, בעוד שתכולת הניקל הגבוהה מייצבת את המבנה האוסטניטי ומשפרת את העמידות בפני עייפות תרמית. סיומת S מציינת את גרסת הפחמן הנמוכה, עם פחמן מוגבל ל-0.08% מקסימום, מה שמפחית את משקעי כרום קרביד במהלך ריתוך ובמהלך שירות ארוך טווח בין 500 מעלות ל-850 מעלות.

הרכב כימי לפי ASTM A240 (UNS S31008)

310S תואם ל-EN 1.4845 ול-JIS SUS310S. מגבלות ההרכב שלהלן מוגדרות ב-ASTM A240 עבור UNS S31008.

אֵלֵמֶנט	תוכן (%)
Chromium (Cr)	24.0 - 26.0
ניקל (ני)	19.0 - 22.0
פחמן (C)	0.08 מקסימום
סיליקון (Si)	1.50 מקסימום
מנגן (Mn)	2.00 מקסימום
זרחן (P)	0.045 מקסימום
גופרית (S)	מקסימום 0.030

מאפיינים מכניים ופיזיים

תכונות מכניות מינימליות אופייניות לצלחת 310S הן חוזק תפוקה 245 MPa, חוזק מתיחה 550 MPa, התארכות 45% וקשיות Brinell 217 HB מקסימום. ערכי גליון נתונים אלה מתאימים למינימום ASTM A240 של חוזק תפוקה של 205 MPa וחוזק מתיחה של 515 MPa עבור UNS S31008. מאפיינים פיזיקליים מרכזיים מפורטים להלן.

נֶכֶס	עֵרֶך
חוזק מתיחה (MPa)	550 דקות
חוזק תפוקה (MPa)	245 דקות
התארכות (%)	45 דקות
קשיות (HB)	217 מקסימום
צפיפות (g/cm³)	7.89
חום סגולי (J/kg·K)	502
מודול האלסטיות (GPa)	196
מוליכות תרמית ב-100 מעלות (W/m·K)	10.8
התנגדות חשמלית (μΩ·cm)	78.0
טווח התכה (מעלה)	1354 - 1402

מגבלות טמפרטורת שירות ויישומים אופייניים

310S מדורג עבור שירות רציף עד כ-1150 מעלות ושירות לסירוגין עד כ-1035 מעלות באטמוספרות מחמצנות. גבולות אלה נקבעים על ידי התנהגות חמצון וזחילה, לא על ידי התכה, מכיוון שטווח ההיתוך הוא 1354-1402 מעלות. מכיוון שגרסת הפחמן הנמוכה-מתנגדת לרגישות, 310S היא הבחירה המועדפת עבור רכיבים מרותכים הפועלים מעל 800 מעלות. יישומים אופייניים כוללים גלילי ומאפלים לכבשנים, צינורות קורנים, רכיבי מחליפי חום, בטנות משרפה, רהיטי כבשן, כיסויי חישול וציוד לעיבוד כימי הפועל בטמפרטורות גבוהות מאוד. באטמוספרות מפחיתות או גופרתיות, אבנית תחמוצת הכרום פחות מגינה, ולכן יש להוריד את מגבלות השירות.

310S מול 309S מול 316

309S מכיל 22.0-24.0% כרום ו-12.0-15.0% ניקל, מה שמעניק לו ביצועים טובים עד כ-1000 מעלות בעלות נמוכה יותר מ-310S. 310S מרחיב את תקרת השירות בכ-150 מעלות הודות לתכולת הניקל הגבוהה יותר. לעומת זאת, 316 היא כיתה נושאת מוליבדן המותאמת לקורוזיה מימית בטמפרטורות סביבה ומתונות; טמפרטורת השירות הרציפה המרבית שלו נמוכה בהרבה, והיא אינה מהווה תחליף ל-310S בתנורים בטמפרטורה גבוהה. לעומת זאת, 310S מציע עמידות מתונה בלבד בפני פיתול כלוריד בטמפרטורת החדר והוא פחות מתאים מ-316 לסביבות ימיות או כימיות עם כלורידים.

שאלות נפוצות

ש1: מה ההבדל בין 310 ל-310S?
ת: 310, שהוא UNS S31000, מאפשר פחמן עד 0.25%, בעוד ש-310S מגביל את הפחמן ל-0.08%. 310 מציע חוזק מעט יותר גבוה בטמפרטורות גבוהות מאוד, אך 310S עדיף עבור חלקים מרותכים מכיוון שתכולת הפחמן הנמוכה מונעת קורוזיה בין-גרגירית.

ש 2: האם ניתן להשתמש ב-310S ברציפות ב-1200 מעלות?
ת: לא. שירות רציף מדורג בדרך כלל בסביבות 1150 מעלות ושירות לסירוגין בסביבות 1035 מעלות; פעולה מתמשכת ב-1200 מעלות תגרום לחמצון מהיר ולנזקי זחילה.

ש 3: האם 310S ניתן לריתוך?
ת: כן, 310S מרתך היטב עם חומר מילוי אוסטניטי תואם ואינו דורש חימום מוקדם; תכולת הפחמן הנמוכה מגבילה את משקעי כרום קרביד באזור{1}}המושפע מהחום.

ש 4: האם 310S מגנטי?
ת: 310S הוא אוסטניטי ובעיקרו אינו-מגנטי במצב חישול, אם כי מגנטיות קלה יכולה להופיע לאחר עבודה קרה.

ש 5: האם 310S עמיד בפני קורוזיה כלוריד?
ת: לא טוב. הוא עמיד בפני חמצון וסולפידציה בטמפרטורות- גבוהות, אך בסביבות מימיות עשירות-כלורידיות הוא פחות עמיד בפני חריצים מאשר דרגות נושאות מוליבדן- כגון 316.