Нержавеющая сталь 319: свойства и ключевые приложения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Нержавеющая сталь 319 классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своим высоким содержанием хрома и никеля, что обеспечивает ей отличную коррозионную стойкость и механические свойства. Этот сорт легирован примерно 19% хрома и 9% никеля, а также небольшими количествами марганца, кремния и углерода. Аустенитная структура нержавеющей стали 319 придает ей превосходную прочность и пластичность, что делает ее подходящей для различных применений в сложных условиях.
Комплексный обзор
Нержавеющая сталь 319 признана благодаря своей исключительной стойкости к окислению и коррозии, особенно в высокотемпературных приложениях. Ее высокое содержание хрома повышает ее способность противостоять коррозионным средам, в то время как содержание никеля способствует прочности и пластичности. Уникальное сочетание свойств стали делает ее особенно выгодной для применения, требующего высокой прочности и стойкости к термическому усталости.
Преимущества:
- Коррозионная стойкость: Отличная стойкость к широкому спектру коррозионных сред, включая кислоты и хлориды.
- Стабильность при высоких температурах: Сохраняет механические свойства при повышенных температурах, что делает ее подходящей для применения в теплообменниках и компонентах печей.
- Пластичность и прочность: Обеспечивает хорошую формуемость и свариваемость, что позволяет использовать различные процессы обработки.
Ограничения:
- Цена: Более высокое содержание легирующих элементов может приводить к увеличению стоимости материалов по сравнению с нержавеющими сталями более низкого сорта.
- Устойчивость к работе: Может быть сложной в обработке из-за тенденции к упрочнению во время обработки.
Нержавеющая сталь 319 занимает значительное положение на рынке, часто используется в таких отраслях, как аэрокосмическая, химическая обработка и производство食品 благодаря своим надежным характеристикам в сложных условиях.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Класс | Страна/Регион происхождения | Примечания/Заметки |
|---|---|---|---|
| UNS | S31900 | США | Ближайший эквивалент AISI 304, но с более высоким содержанием кремния. |
| AISI/SAE | 319 | США | Похож на 304, но с улучшенными свойствами при высоких температурах. |
| ASTM | A240 | США | Стандартная спецификация для пластин, листов и лент из хромированной и хромо-никелевой нержавеющей стали. |
| EN | 1.4301 | Европа | Эквивалент AISI 304, с небольшими различиями в составе. |
| JIS | SUS 304 | Япония | Близкородственный, но с другими механическими свойствами. |
Таблица показывает различные стандарты и обозначения, связанные с нержавеющей сталью 319. Примечательно, что, хотя она имеет схожесть с AISI 304, более высокое содержание кремния в 319 повышает ее стойкость к окислению при повышенных температурах, что делает ее предпочтительным выбором в определенных применениях.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (Символ и название) | Диапазон процентов (%) |
|---|---|
| Cr (Хром) | 18.0 - 20.0 |
| Ni (Никель) | 8.0 - 10.0 |
| Si (Кремний) | 2.0 - 3.0 |
| Mn (Марганец) | 1.0 - 2.0 |
| C (Углерод) | 0.08 макс |
| Fe (Железо) | Баланс |
Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 319 играют ключевую роль в определении ее свойств:
- Хром (Cr): Повышает коррозионную стойкость и образует защитный оксидный слой.
- Никель (Ni): Улучшает прочность и пластичность, способствуя способности стали противостоять деформации.
- Кремний (Si): Увеличивает устойчивость к окислению и улучшает прочность при высоких температурах.
Механические свойства
| Свойство | Условие/Состояние | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрическая система) | Типичное значение/Диапазон (имперская система) | Эталонный стандарт для метода испытания |
|---|---|---|---|---|---|
| Упругая прочность | Отжиг | Температура комнаты | 520 - 750 МПа | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Предел текучести (0.2% смещение) | Отжиг | Температура комнаты | 210 - 310 МПа | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Отжиг | Температура комнаты | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Твердость (по Роквеллу B) | Отжиг | Температура комнаты | 80 - 90 HRB | 80 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Ударная прочность (Шарпи) | Отжиг | -20°C | 40 Дж | 29.5 фут-фунтов | ASTM E23 |
Механические свойства нержавеющей стали 319 делают ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности и пластичности. Ее упругая и предел текучести указывают на способность выдерживать значительные нагрузки, в то время как процент удлинения отражает ее способность деформироваться без разрушения. Ударная прочность особенно важна в приложениях, подверженных динамическим нагрузкам или ударам.
Физические свойства
| Свойство | Условие/Температура | Значение (метрическая система) | Значение (имперская система) |
|---|---|---|---|
| Плотность | Температура комнаты | 7.93 г/см³ | 0.286 фунт/дюйм³ |
| Температура/диапазон плавления | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Теплопроводность | Температура комнаты | 16 Вт/м·К | 92 BTU·дюйм/ч·фт²·°F |
| Удельная теплоемкость | Температура комнаты | 500 Дж/кг·К | 0.12 BTU/фунт·°F |
| Электрическое сопротивление | Температура комнаты | 0.72 µΩ·м | 0.00000072 Ω·м |
| Коэффициент теплового расширения | Температура комнаты | 16.5 x 10⁻⁶/К | 9.17 x 10⁻⁶/°F |
Ключевые физические свойства, такие как плотность и теплопроводность, важны для применений в теплообменниках и других системах теплового управления. Относительно высокая температура плавления указывает на ее пригодность для высокотемпературных применений, в то время как коэффициент теплового расширения имеет решающее значение для приложений с температурными колебаниями.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 3-10 | 20-60 | Хорошо | Риск возникших коррозий. |
| Серная кислота | 10-30 | 20-40 | Удовлетворительно | Подвержена трещинообразованию при напряжении. |
| Уксусная кислота | 5-20 | 20-60 | Отлично | Устойчива к локальным коррозиям. |
| Морская вода | - | 20-30 | Хорошо | Подходит для морских приложений. |
Нержавеющая сталь 319 демонстрирует отличную стойкость к различным коррозионным агентам, что делает ее подходящей для применения в химической переработке, морских условиях и производстве продуктов питания. Ее эффективность в средах с хлористыми ионами заслуживает внимания, хотя следует проявлять осторожность из-за риска питтинга. По сравнению с другими нержавеющими сталями, такими как 304 и 316, 319 предлагает улучшенную стойкость к окислению при высоких температурах, но может не проявлять такую же эффективность в сильно кислотных условиях.
Теплостойкость
| Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура непрерывной службы | 800 | 1472 | Подходит для длительного воздействия. |
| Максимальная температура прерывистой службы | 900 | 1652 | может выдерживать краткосрочные всплески. |
| Температура масштабирования | 1000 | 1832 | Начинает терять механические свойства. |
| Рассмотрения прочности на ползучесть | 600 | 1112 | Устойчивость к ползучести начинает уменьшаться. |
Нержавеющая сталь 319 сохраняет свои механические свойства при повышенных температурах, что делает ее идеальной для применения в теплообменниках и компонентах печей. Однако следует избегать продолжительного воздействия температур выше 800 °C, так как это может привести к образованию окалины и потере прочности.
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Примечания |
|---|---|---|---|
| TIG | ER309L | Аргон | Хорошо для тонких сечений. |
| MIG | ER308L | Аргон + CO2 | Подходит для более толстых сечений. |
| SMAW | E309L | - | Требуется предварительный нагрев для толстых материалов. |
Нержавеющая сталь 319 обычно считается хорошо свариваемой, особенно с процессами TIG и MIG. Для более толстых сечений может потребоваться предварительный нагрев, чтобы избежать трещин. Тепловая обработка после сварки может улучшить механические свойства сварного шва.
Машинистство
| Параметр обработки | Нержавеющая сталь 319 | AISI 1212 | Примечания/Советы |
|---|---|---|---|
| Индекс относительной обрабатываемости | 40 | 100 | Умеренная обрабатываемость. |
| Типичная скорость резания (Торцование) | 30 м/мин | 60 м/мин | Используйте инструменты из карбида для достижения лучших результатов. |
Нержавеющая сталь 319 представляет умеренные проблемы в обработке из-за своих характеристик упрочнения. Использование инструментов из карбида и оптимизация скоростей резания могут улучшить производительность в ходе операций обработки.
Формуемость
Нержавеющая сталь 319 демонстрирует хорошую формуемость, позволяя выполнять холодные и горячие формовочные процессы. Однако необходимо проявлять осторожность, чтобы избежать чрезмерного упрочнения, что может привести к появлению трещин во время сгибания. Рекомендуется соблюдать заданные радиусы изгиба для достижения оптимальных результатов.
Термическая обработка
| Процесс обработки | Температурный диапазон (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 1 - 2 часа | Воздух | Снять напряжение, улучшить пластичность. |
| Решение | 1050 - 1100 / 1922 - 2012 | 1 час | Вода | Увеличить коррозионную стойкость. |
Процессы термической обработки, такие как отжиг и решение, важны для оптимизации микроструктуры нержавеющей стали 319. Эти обработки повышают пластичность и коррозионную стойкость, что делает материал подходящим для сложных приложений.
Типичные приложения и конечное использование
| Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении | Причина выбора |
|---|---|---|---|
| Аэрокосмическая | Компоненты двигателя | Высокая прочность, коррозионная стойкость | Работа при высоких температурах. |
| Химическая переработка | Теплообменники | Устойчивость к окислению, тепловая стабильность | Долговечность в коррозионных средах. |
| Производство продуктов питания | Оборудование для переработки | Нереактивная поверхность, легкость очистки | Соответствие стандартам гигиены. |
Другие применения включают:
- Морские компоненты
- Фармацевтическое оборудование
- Применения в нефтяной и газовой промышленности
Нержавеющая сталь 319 выбирается для этих приложений благодаря своей способности выдерживать жесткие условия, сохраняя при этом структурную целостность и производительность.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие мысли
| Особенность/Свойство | Нержавеющая сталь 319 | AISI 304 | AISI 316 | Краткая примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Высокая прочность | Умеренная | Высокая | 319 предлагает лучшую производительность при высоких температурах. |
| Ключевой аспект коррозии | Хорошо в хлоридах | Удовлетворительно | Отлично | 316 превосходит в морских условиях. |
| Свариваемость | Хорошо | Отлично | Хорошо | 319 требует больше внимания при сварке. |
| Машинистство | Умеренное | Хорошо | Удовлетворительно | 319 более сложна в обработке. |
| Формуемость | Хорошо | Отлично | Хорошо | 319 может требовать большего внимания, чтобы избежать трещин. |
| Приблизительная относительная цена | Высокая | Умеренная | Высокая | Ценовые соображения могут повлиять на выбор. |
| Типичное наличие | Умеренное | Высокое | Высокое | 304 более доступна. |
При выборе нержавеющей стали 319 необходимо учитывать такие факторы, как стоимость, доступность и специфические требования приложений. Ее уникальные свойства делают ее пригодной для специализированных применений, особенно там, где критически важны производительность при высоких температурах и коррозионная стойкость.