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不锈钢,耐高温

不锈钢是最常用的耐蚀性。第二个最常见的原因是使用不锈钢高温性能;不锈钢可以在应用程序中找到,高温抗氧化性能是必要的,和其他应用程序中高温强度是必需的。所以的铬含量高有利于湿不锈钢的耐蚀性也非常有利于他们的高温强度和抗扩展在升高的温度下,如图1的图所示。

Scaling阻力

抗氧化,或扩展,依赖于铬含量一样耐腐蚀,如下图所示。奥氏体钢,铬含量至少18%,可以用在温度高达870°C和成绩309年,310年和2111年htr (UNS S30815)更高。大多数马氏体和铁素体钢低抗氧化,从而降低有用的操作温度。一个例外是铁素体446级——这大约24%铬,和可以用来抵抗缩放在温度高达1100°C。

图1。铬含量对扩展电阻的影响

表1显示了近似最大服务温度的不同等级的不锈钢可以用来抵抗氧化干燥的空气。注意,这些温度在很大程度上取决于实际的环境条件,并在某些情况下,大幅降低温度会导致破坏性的扩展。

表1。最大的服务在干燥的空气温度,基于扩展电阻(ref: ASM金属手册)

年级

间歇(°C)

连续(°C)

304年

870年

925年

309年

980年

1095年

310年

1035年

1150年

316年

870年

925年

321年

870年

925年

410年

815年

705年

416年

760年

675年

420年

735年

620年

430年

870年

815年

2111年htr

1150年

1150年

蠕变圣rength

材料的高温强度通常表达的“蠕变强度”——材料抵抗变形的能力在长期暴欧洲杯足球竞彩露在高温度。在这方面,奥氏体不锈钢是特别好的。设计编码如澳大利亚标准AS1210“压力容器”和AS4041“压力管道”(和相应的代码从ASME和其它机构)还规定每个年级的允许工作压力范围的温度。低碳标准版本的奥氏体成绩(成绩304 l和316 l)减少了高温强度通常不用作结构材料在温度升高。每个年级的“H”版本(如304 H)为这些应用程序有较高的碳含量,其结果明显高于蠕变优势。“H”成绩为一些高温应用程序指定。

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虽然双相不锈钢具有良好的抗氧化性能由于其高铬的内容,他们遭受脆化如果暴露在温度高达350°C,所以它们是局限于下面的应用程序。

和马氏体沉淀硬化不锈钢的家庭有很高的优势通过热治疗;这些等级暴露在温度超过他们的热处理温度将导致永久的软化,所以这些成绩很少在更高的温度下使用。

结构稳定性

晶界碳化物析出的问题讨论了晶间腐蚀。这种现象发生在一些不锈钢暴露在温度425 - 815°C,从而减少耐腐蚀可能是巨大的。如果这个问题是要避免使用稳定的成绩,如321级或低碳应该考虑“L”的成绩。

另一个问题,一些不锈钢在高温应用中是σ相的形成。奥氏体钢中σ相的形成依赖于时间和温度和不同类型的钢。一般304级不锈钢几乎是免疫σ相的形成,但不是这些成绩较高的铬含量(310级)和钼(成绩316年和317年)或更高的硅含量(314级)。这些成绩都是容易形成σ相如果长时间暴露在温度约590到870°C。σ相脆化是指钢铁微观结构的沉淀的形成在很长一段时间在这个特定的温度范围。这个阶段的形成的影响是使钢极其脆弱和失败可能发生脆性断裂。一旦钢已成为使变脆,σ可以收回它通过加热钢温度高于σ形成温度范围,然而,这并不总是实用。因为σ相脆化与高硅314级是一个严重的问题,这是不受欢迎的,在很大程度上取代了高镍合金或不锈钢耐σ相脆化,尤其是2111年htr (UNS S30815)。310级也相当容易形成σ相的温度范围590到870°C,这“耐热”等级可能不适合暴露在这个相对低温范围和321级通常是一个更好的选择。

环境因素

其他因素可能是重要的应用程序在使用钢高温渗碳和耐盐性。含硫气体减少的条件下大大加快攻击高的不锈钢合金镍内容。在某些情况下310级给予合理的服务,在其他年级S30815,更好的镍含量较低,但在其他人完全不含镍合金优越。如果含硫气体减少的条件下建议试点测试标本是首次运行在相似的条件下确定最佳的合金。

热膨胀

进一步的属性可以在高温应用程序相关的特定材料的热膨胀。热膨胀系数是表示单位长度每增加程度成比例变化的温度,通常x106/°C,μm / m /°C,或x106厘米/厘米/°C,所有这些都是相同的单位。长度的增加(或直径、厚度等)可以方便地计算原始尺寸乘以热膨胀系数的温度变化。例如,如果一个三米长304级酒吧(膨胀系数17.2μm / m /°C)加热20°C到200°C,长度增加:

3.00 x 180 x 17.2 = 9288μm = 9.3毫米

奥氏体不锈钢的热膨胀系数高于其他等级的钢,如如下表所示。

表2。热膨胀系数-平均值/ (1 - 100°C

热膨胀系数
(x106/°C)

碳素结构钢

12

奥氏体钢

17

双相钢

14

铁素体钢

10

马氏体钢

10

*或微米/米/°C

这不仅膨胀系数不同钢之间的成绩,它与温度也会稍微增加。304级的系数为17.2 x 106/°C的温度范围0到100°C,但增加高于这个温度

热膨胀的影响是最显著的,组件是克制,在弯曲和弯曲扩张的结果。过程中也会产生一个问题,如果两种不同的金属组合在一起,然后加热;不同的系数将再次导致弯曲或弯曲。一般来说,相当高的奥氏体不锈钢的热膨胀率意味着后者在这些合金可能有更多的维度问题比类似的白衬衫在碳和低合金钢、铁素体、马氏体或双相不锈钢。

non-austenitic不锈钢也有更高的热导率比奥氏体成绩,这可能是一个优势在特定的应用程序。

局部应力从扩张在加热和冷却可以导致应力腐蚀开裂的环境中,通常不会攻击的金属。这些应用程序需要设计的不利影响降到最低的温度差异,如使用伸缩接头,允许运动没有扭曲和避免级距和截面突然变化。

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