Oțel inoxidabil 321: titan-grad stabilizat pentru rezistență la coroziune intergranulară

Ce este oțelul inoxidabil 321?

321 (UNS S32100) este un oțel inoxidabil austenitic stabilizat-titan, dezvoltat de tipul 304. Titanul este adăugat la un nivel de cel puțin cinci ori conținutul combinat de carbon și azot, astfel încât carbonul să se combine preferabil cu titanul pentru a forma carburi de titan stabile în loc de carburi de crom. Acest lucru previne epuizarea cromului la granițele granulelor atunci când oțelul este menținut în intervalul de temperatură de sensibilizare de aproximativ 450-850 de grade în timpul sudării sau serviciului la temperatură-înaltă, oferind 321 rezistență la coroziunea intergranulară fără tratament termic după sudare. Denumirea europeană este 1,4541 (X6CrNiTi18-10) conform EN 10088, iar denumirea japoneză este SUS321 conform JIS G4303/G4304.

Compoziție chimică

Limitele de compoziție de mai jos urmează ASTM A240.

Element (% în greutate	321 (S32100)
Carbon, max	0.08
Mangan, max	2.0
Siliciu, max	0.75
Fosfor, max	0.045
sulf, max	0.030
Crom	17.0-19.0
Nichel	9.0-12.0
Azot, max	0.10
Titan	5 x (C+N), min

Necesarul de titan este exprimat ca un multiplu de carbon și azot, deoarece ambele elemente trebuie legate ca compuși stabili. Varianta H 321H (UNS S32109) are un interval controlat de carbon de 0,04-0,10% și un minim de titan de 4 x (C+N), ceea ce îmbunătățește și mai mult rezistența la fluaj pentru piesele sub presiune la temperatură înaltă.

Proprietăți mecanice și tratament termic

Valorile minime pentru placa recoaptă conform ASTM A240 sunt enumerate mai jos.

Proprietate	321
Rezistenta la tractiune, min (MPa)	515
0,2% limită de curgere, min (MPa)	205
Alungire în 50 mm, min (%)	40

321 este furnizat în stare de soluție-recoace, de obicei încălzit la 950-1120 de grade și răcit rapid. Deoarece titanul stabilizează deja carbonul, oțelul nu este sensibilizat prin încălzirea ulterioară în intervalul 450-850 de grade și nu este necesar un tratament termic după sudare. Duritatea recoaptă este de aproximativ 201 HB maxim pentru placă.

Performanță și aplicații la temperatură ridicată-

321 oferă rezistență utilă la fluaj și rezistență la oxidare pentru funcționare continuă în intervalul de aproximativ 425-900 de grade , cu expunere pe termen scurt- posibilă până la aproximativ 950 de grade . În comparație cu 304, gradul-stabilizat cu titan prezintă o rezistență mai mare la rupere la fluaj peste aproximativ 550 de grade și o creștere mai mică în greutate de oxidare la temperatură ridicată, deoarece scara de oxid rămâne mai aderență. Aplicațiile tipice sunt tuburile de schimbător de căldură la temperatură înaltă-, cuptoare și tuburi de cracare, burduf de expansiune, conducte secundare în centrale nucleare, tuburi de supraîncălzire și reîncălzire, colectoare de evacuare auto și carcase de convertizor catalitic și componente din unitățile de cracare catalitică petrochimică. Pentru aplicații peste aproximativ 900 de grade, se specifică de obicei o calitate mai mare de aliaj, cum ar fi 310S (UNS S31008).

Sudare și Fabricare

321 are o sudabilitate bună cu procese convenționale precum TIG, MIG, SMAW și SAW. Adăugarea de titan este predispusă la oxidare și ardere la temperaturi foarte ridicate ale bazinului de sudură, astfel încât sudarea trebuie efectuată cu aport de căldură controlat, timp scurt de rezidență a arcului și ecranare adecvată cu argon, păstrând conținutul de titan peste minimul specificat după sudare. Metalul de umplutură este de obicei potrivit cu materialul de bază. Oțelul se formează bine prin îndoire, ambutisare adâncă și filare și poate fi prelucrat în stare recoaptă; călirea prin muncă este comparabilă cu alte clase austenitice. Pasivarea cu o soluție de acid azotic după fabricare restabilește pelicula bogată de oxid-crom și îmbunătățește rezistența la contaminarea suprafeței.

Întrebări frecvente

Î1. Ce face titanul în oțelul inoxidabil 321?
Titanul are o afinitate mai mare pentru carbon decât crom, astfel că formează carburi de titan stabile și previne precipitarea carburilor de crom la limitele granulelor, eliminând sensibilizarea.

Q2. Este necesar un tratament termic post-sudare pentru 321?
Nu. Mijloacele de stabilizare din titan 321 pot fi sudate și utilizate în intervalul de temperatură de sensibilizare fără a pierde rezistența la coroziune intergranulară.

Q3. Care este diferența dintre 321 și 304?
321 adaugă titan și este rezistent la coroziune intergranulară după sudare și service la temperatură înaltă, în timp ce 304 poate sensibiliza în intervalul 450-850 de grade.

Î4. Poate 321 înlocui 316L în serviciul cu clorură?
Niciun . 321 nu conține molibden, astfel încât rezistența sa la pitting clorură este similară cu 304 și mai mică de 316L; este selectat pentru rezistența la temperatură-înaltă, nu pentru mediile marine.

Î5. Care este intervalul de temperatură de serviciu de 321?
Serviciul continuu este în general de 425-900 de grade, cu expunere pe termen scurt de până la aproximativ 950 de grade; peste aceasta, se recomandă 310S.

Î6. De ce este arderea titanului o problemă la sudarea 321?
Titanul se oxidează ușor la temperaturi ridicate ale bazinului de sudură; Aportul scăzut de căldură, timpul scurt al arcului și ecranarea cu argon mențin titanul rezidual peste minimul specificat.