253MA Нержавеющая сталь: Свойства и ключевые применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Сталь 253MA из нержавеющей стали классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, отличающаяся высоким содержанием хрома и никеля, а также добавлением редкоземельных элементов. Эта марка стали разработана для обеспечения отличной устойчивости к окислению и прочности при высоких температурах, что делает ее подходящей для применения в условиях, где высокие температуры и коррозия вызывают значительные опасения.
Полный обзор
Нержавеющая сталь 253MA в основном состоит из хрома (20-22%), никеля (10-12%) и небольшой доли азота (0.1-0.2%), с добавлением редкоземельных элементов, таких как церий и лантан. Эти легирующие элементы способствуют ее уникальным свойствам, таким как повышенная стойкость к окислению и улучшенная механическая прочность при повышенных температурах.
Наиболее значительные характеристики 253MA включают:
- Прочность при высоких температурах: Сохраняет механическую целостность при температурах до 1150°C (2100°F).
- Отличная стойкость к окислению: Особенно в условиях высокой температуры, что делает ее подходящей для печных приложений.
- Хорошая свариваемость: Позволяет эффективные процессы обработки и соединения.
- Устойчивость к трещинообразованию под напряжением: Особенно в хлоридных средах.
Преимущества:
- Исключительная производительность в приложениях при высоких температурах.
- Хорошая устойчивость к окислению и образованию налета.
- Универсальность для различных методов обработки.
Ограничения:
- Более высокая стоимость по сравнению со стандартными нержавеющими сталями.
- Требуется осторожная обработка во время сварки, чтобы избежать дефектов.
Исторически, 253MA использовалась в таких отраслях, как нефтехимическая, производство энергии и сжигание отходов, где ее свойства необходимы для поддержания структурной целостности в экстремальных условиях.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Марка | Страна/Регион происхождения | Примечания |
|---|---|---|---|
| UNS | S30815 | США | Ближайший эквивалент EN 1.4835 |
| AISI/SAE | 253MA | США | Общее обозначение |
| ASTM | A240 | США | Стандартная спецификация для листов из нержавеющей стали |
| EN | 1.4835 | Европа | Незначительные отличия в составе, о которых стоит знать |
| JIS | SUS 310S | Япония | Похожие свойства, но более низкое содержание никеля |
Различия между этими марками часто заключаются в их специфических легирующих элементах и механических свойствах, которые могут повлиять на их производительность в конкретных приложениях. Например, хотя 1.4835 обладает схожей стойкостью к окислению, она может не показывать такой же эффективности при непрерывных условиях высокой температуры по сравнению с 253MA.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (Символ и название) | Диапазон процентного содержания (%) |
|---|---|
| Cr (Хром) | 20.0 - 22.0 |
| Ni (Никель) | 10.0 - 12.0 |
| N (Азот) | 0.1 - 0.2 |
| Ce (Церий) | 0.1 - 0.5 |
| La (Лантан) | 0.01 - 0.1 |
| Fe (Железо) | Баланс |
Основная роль хрома заключается в повышении стойкости к коррозии, в то время как никель способствует прочности и пластичности стали. Азот увеличивает прочность и улучшает устойчивость к местной коррозии. Добавление редкоземельных элементов, таких как церий и лантан, помогает в улучшении микро структуры, усиливая производительность при высоких температурах.
Механические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрическая система) | Типичное значение/Диапазон (имперская система) | Справочный стандарт для метода испытания |
|---|---|---|---|---|---|
| Условная прочность | Отожженное | Комнатная температура | 550 - 750 МПа | 80 - 110 ksi | ASTM E8 |
| Предельная прочность (0.2% смещение) | Отожженное | Комнатная температура | 250 - 350 МПа | 36 - 51 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Отожженное | Комнатная температура | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Твердость (по Роквеллу B) | Отожженное | Комнатная температура | 85 - 95 HRB | 85 - 95 HRB | ASTM E18 |
| Ударная вязкость (по Шарпи) | Отожженное | -196°C | 40 Дж | 30 фут-фунт | ASTM E23 |
Сочетание этих механических свойств делает 253MA подходящей для применения, требующего высокой прочности и пластичности, особенно при механической нагрузке и термическом стрессе.
Физические свойства
| Свойство | Состояние/Температура | Значение (метрическая система) | Значение (имперская система) |
|---|---|---|---|
| Плотность | Комнатная температура | 7.9 г/см³ | 0.286 фунт/дюйм³ |
| Температура плавления/Диапазон | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Теплопроводность | Комнатная температура | 15 Вт/м·К | 87 BTU·in/ч·фут²·°F |
| Удельная теплоемкость | Комнатная температура | 500 Дж/кг·К | 0.12 BTU/фунт·°F |
| Электрическое сопротивление | Комнатная температура | 0.72 мкОм·м | 0.72 мкОм·дюйм |
| Коэффициент термического расширения | 20 - 100 °C | 16.5 x 10⁻⁶/К | 9.2 x 10⁻⁶/°F |
Плотность и температура плавления указывают на то, что 253MA может выдерживать высокие температуры без значительных деформаций. Ее теплопроводность и удельная теплоемкость делают ее подходящей для применения в системах теплопередачи.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 3-10 | 20-60 / 68-140 | Хорошая | Риск образований питтинга |
| Серная кислота | 10-30 | 20-40 / 68-104 | Умеренная | Подвержена локальной коррозии |
| Уксусная кислота | 5-20 | 20-60 / 68-140 | Отличная | Хорошая устойчивость |
| Морская вода | - | 20-60 / 68-140 | Хорошая | Риск коррозии в трещинах |
253MA демонстрирует отличную стойкость к окислению и образованию налета при повышенных температурах, что делает ее подходящей для использования в средах с высокой тепловой нагрузкой. Она хорошо противостоит различным коррозионным агентам, особенно в кислых и богатых хлоридами средах. Однако она подвержена коррозии питтинга в растворах хлоридов, что требует тщательного рассмотрения в морских приложениях.
По сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как 316L и 310S, 253MA показывает превосходные результаты в приложениях при высоких температурах, в то время как 316L обеспечивает лучшую устойчивость к питтингу в хлоридных средах.
Теплотворные свойства
| Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура эксплуатации | 1150 | 2100 | Подходит для длительного воздействия |
| Максимальная температура кратковременной эксплуатации | 1200 | 2192 | Только кратковременное воздействие |
| Температура образования налета | 1150 | 2100 | Риск окисления за пределами этого предела |
| Начало учета прочности на ползучесть около | 800 | 1472 | Важно для длительных приложений |
При повышенных температурах 253MA сохраняет свои механические свойства и демонстрирует отличную устойчивость к окислению. Однако длительное воздействие температур выше 1150°C может привести к образованию налета, что может повлиять на ее производительность в приложениях при высоких температурах.
Свойства обработки
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый filler metal (классификация AWS) | Типичный газ/флюс для защиты | Заметки |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | Аргон | Хорошо для тонких секций |
| MIG | ER308L | Аргон + CO2 | Подходит для более толстых секций |
| SMAW | E308L | - | Требуется предварительный прогрев для толстых секций |
253MA обычно считается хорошо свариваемой, хотя предварительный прогрев может быть необходим для толстых секций, чтобы избежать трещин. Постсварочная термообработка может улучшить механические свойства сварок и уменьшить остаточные напряжения.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | 253MA | AISI 1212 | Заметки/Советы |
|---|---|---|---|
| Индекс относительной обрабатываемости | 50% | 100% | Требует более медленных скоростей резания |
| Типичная скорость резания (Токарная обработка) | 30 м/мин | 60 м/мин | Используйте карбидные инструменты для лучших результатов |
Обработка 253MA может быть сложной из-за ее характеристик упрочнения. Рекомендуется использовать острые инструменты и низкие скорости резания для достижения оптимальных результатов.
Формуемость
253MA демонстрирует хорошую формуемость, позволяя как холодные, так и горячие процессы формовки. Однако из-за своего характера упрочнения необходимо внимательное рассмотрение радиусов изгиба и технологий формовки, чтобы избежать трещин.
Тепловая обработка
| Процесс обработки | Диапазон температуры (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Растворное отжиг | 1050 - 1150 / 1922 - 2102 | 30 мин | Воздух | Растворение карбидов, улучшение пластичности |
| Снятие напряжения | 600 - 800 / 1112 - 1472 | 1-2 часа | Воздух | Снижение остаточных напряжений |
Процессы термической обработки, такие как растворное отжиг, повышают пластичность и прочность 253MA, растворяя карбиды и refining микро структуру. Эта обработка имеет ключевое значение для применения, требующего высокой прочности и устойчивости к трещинообразованию под напряжением.
Типичные применения и конечные использования
| Отрасль/Сектор | Конкретный пример применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом применении | Причина выбора |
|---|---|---|---|
| Нефтехимическая | Теплообменники | Прочность при высоких температурах, устойчивость к окислению | Необходима для эффективности процессов |
| Производство энергии | Трубки котлов | Высокая прочность на ползучесть, коррозионная стойкость | Критично для безопасности и производительности |
| Сжигание отходов | Компоненты печи | Отличная устойчивость к окислению | Обеспечивает долговечность в жестких условиях |
Другие применения включают:
- Оборудование для химической обработки
- Авиакосмические компоненты
- Оборудование для переработки пищевых продуктов
В этих приложениях 253MA выбирается за ее способность выдерживать экстремальные условия, сохраняя при этом структурную целостность.
Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения
| Особенность/Свойство | 253MA | 316L | 310S | Краткая заметка о преимуществах/недостатках |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Высокая прочность | Хорошая пластичность | Отличная прочность при высоких температурах | 253MA превосходит в приложениях при высоких температурах |
| Ключевой аспект коррозии | Хороша в кислоты | Отличная в хлоридах | Хороша в высокотемпературном окислении | 316L лучше для хлоридных сред |
| Свариваемость | Хорошая | Отличная | Умеренная | 253MA требует осторожной обработки |
| Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Умеренная | 253MA сложнее обрабатывать |
| Формуемость | Хорошая | Отличная | Умеренная | 253MA требует осторожных технологий изгиба |
| Приблизительная относительная стоимость | Высокая | Умеренная | Умеренная | Соображения по стоимости могут повлиять на выбор |
| Типичная доступность | Умеренная | Высокая | Высокая | 253MA может быть не так легко доступна |
При выборе 253MA необходимо учитывать ее экономическую целесообразность, доступность и соответствие конкретным применениям. Ее уникальные свойства делают ее идеальной для высокотемпературных и коррозионных условий, хотя ее более высокая стоимость по сравнению с другими нержавеющими сталями может быть ограничивающим фактором.
В целом, нержавеющая сталь 253MA является универсальным материалом, который обеспечивает исключительную производительность в требовательных приложениях. Ее уникальное сочетание механических и коррозионно-стойких свойств делает ее предпочтительным выбором в отраслях, где надежность и долговечность имеют первостепенное значение.