Comparație între SUS321 și SUS321H: titan-stabilizat vs titan cu conținut ridicat de-carbon-oțel inoxidabil austenitic stabilizat

SUS321 vs SUS321H: ce se schimbă cu carbonul?

SUS321 și SUS321H sunt oțeluri inoxidabile austenitice stabilizate cu titan-stabilizate din aceeași familie 18Cr-10Ni{-Ti. Diferența de bază este conținutul de carbon: SUS321 limitează carbonul la 0,08% maxim, în timp ce SUS321H este controlat la 0,04-0,10%. Ambele clase sunt stabilizate cu titan la un nivel de cel puțin 4 ori conținutul de carbon, cu un minim de 0,70%, astfel încât carbonul să fie legat în carburi TiC și să nu epuizeze cromul la limitele de granule. Carbonul mai mare al SUS321H produce mai mult TiC, care fixează granițele granulelor și îmbunătățește dramatic rezistența la fluaj la temperaturi ridicate, făcându-l gradul de alegere pentru serviciul de rezistență pe termen lung între 600 de grade și 870 de grade.

Compoziție chimică

Intervalele de compoziție de mai jos urmează JIS G4304 pentru plăci-laminate la cald și JIS G4303 pentru bare; chimie identică este definită în ASTM A240 pentru UNS S32100 și S32109.

Element	SUS321 (% în greutate	SUS321H (% în greutate
Carbon (C)	0,08 max	0.04-0.10
Siliciu (Si)	1,00 max	1,00 max
Mangan (Mn)	2,00 max	2,00 max
Fosfor (P)	0,045 max	0,045 max
sulf (S)	0,030 max	0,030 max
Crom (Cr)	17.0-19.0	17.0-19.0
Nichel (Ni)	9.0-12.0	9.0-12.0
Titan (Ti)	4 x C min, 0,70 min	4 x C min, 0,70 min
Fier (Fe)	Echilibru	Echilibru

Proprietăți mecanice și de temperatură înaltă-

La temperatura camerei cele două grade sunt echivalente în starea de recoacere; diferența apare numai în cazul încărcării cu temperatură ridicată-pe termen lung.

Proprietate	SUS321	SUS321H
Rezistența la tracțiune min (MPa)	515	515
Limita de curgere min (MPa)	205	205
Alungire min (%)	40	40
Duritate max (HB)	201	201
Rezistența la rupere la fluaj la 700 grade / 1000 h (MPa)	60	85
Interval de service continuu (grad)	-196 până la 870	-196 până la 870, de preferat 600-870 pentru piesele care suportă tensiuni

Rezistența la rupere prin fluaj de 1000-ore a SUS321H la 700 de grade este cu aproximativ 40% mai mare decât cea a SUS321, care este parametrul decisiv pentru supraîncălzirea și durata de viață a liniilor de abur măsurată în zeci de mii de ore.

Note echivalente

Ambele clase au echivalente recunoscute în principalele sisteme internaționale de desemnare.

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

Selectând între SUS321 și SUS321H

Alegeți SUS321 pentru componente generale cu temperatură înaltă-care nu suportă stres susținut: țevi de eșapament ale motorului aero-, tuburi schimbătoare de căldură care funcționează sub 870 de grade și vase de reacție chimică. Alegeți SUS321H atunci când componenta suportă stres pe termen lung la 600-870 de grade, cum ar fi tuburile de supraîncălzire și reîncălzire a cazanului, conducte de abur cu temperatură înaltă-și componentele auxiliare ale turbinei cu gaz. Acolo unde sunt sudate secțiuni grele de SUS321H, este necesară o recoacere post-sudare la 850-900 de grade cu răcire cu aer pentru a reduce stresul rezidual și pentru a restabili performanța la fluaj. SUS321H costă de obicei cu 10-15% mai mult decât SUS321 din cauza cerințelor mai stricte de control și testare a carbonului.

FAQ

De ce SUS321H are o rezistență mai mare-la fluaj la temperatură ridicată?

Conținutul său controlat de carbon de 0,04-0,10% formează un volum mai mare de carburi TiC fine care fixează granițele granulelor, care rezistă la alunecarea-granulelor și la deformarea plastică sub stres pe termen lung la temperatură ridicată. Rezultatul este o rezistență la rupere la fluaj de 1000 de ore la 700 de grade de aproximativ 85 MPa față de 60 MPa pentru SUS321.

Ce tratament termic post-sudare necesită SUS321H?

Pentru secțiuni groase, este necesară o recoacere post-sudură la 850-900 de grade, urmată de răcire cu aer. Acest lucru ameliorează stresul rezidual de sudare și restabilește performanța-de fluaj la temperatură ridicată a zonei afectate de căldură. Secțiunile subțiri sub pragul de grosime al codului aplicabil, în general, nu necesită acest lucru.

Poate SUS321 să înlocuiască SUS321H în serviciul de stres la temperatură ridicată?

Nu. Peste 600 de grade, SUS321 are o rezistență insuficientă la fluaj și va prezenta o deformare plastică progresivă sub sarcină susținută, ceea ce poate duce la defecțiuni premature. SUS321H este materialul necesar pentru componentele-care suportă tensiuni în intervalul 600-870 de grade.

Există o diferență în conținutul de titan între cele două grade?

Ambele sunt stabilizate la 4 x C cu un minim de 0,70% titan. Deoarece SUS321H are un conținut mai mare de carbon, conținutul său real de titan este de obicei ceva mai mare, asigurând că se formează suficient TiC pentru a stabiliza carbonul mai mare.

Cum aleg între SUS321 și SUS321H?

Selectați SUS321 dacă temperatura de serviciu este de 600 de grade sau sub 600 de grade, iar componenta nu suportă stres-de temperatură ridicată. Selectați SUS321H dacă temperatura de serviciu este de 600-870 de grade și componenta este supusă-un stres pe termen lung, de exemplu tuburi de supraîncălzire sau linii de abur concepute pentru a codifica regulile de viață la fluent.