Нержавеющая сталь 330: Свойства и ключевые приложения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
330 нержавеющая сталь классифицируется как аустенитная нержавеющая сталь, известная своей отличной прочностью при высоких температурах и устойчивостью к окислению. Этот сорт в первую очередь легирован хромом (20-25%) и никелем (30-35%), с добавлением небольших количеств марганца, кремния и углерода. Высокое содержание никеля улучшает его коррозионную стойкость и пластичность, в то время как хром способствует общей прочности и устойчивости к окислению.
Полный обзор
330 нержавеющая сталь особенно ценится в высокотемпературных приложениях благодаря своей способности сохранять прочность и противостоять окислению при повышенных температурах. Уникальное сочетание легирующих элементов создает материал, который демонстрирует отличную термическую стабильность, что делает его подходящим для сред, где происходят термические циклы.
Ключевые характеристики:
- Высокая температура прочности: Сохраняет механические свойства при температурах до 1,100°C (2,012°F).
- Устойчивость к окислению: Отличная устойчивость к окислению в высокотемпературной среде.
- Пластичность: Хорошая формируемость и свариваемость, позволяющая использовать различные методы обработки.
Преимущества:
- Исключительная устойчивость к налету и окислению.
- Подходит для использования в экстремальных условиях, таких как компоненты печей и теплообменники.
- Хорошая свариваемость, что делает его универсальным для различных приложений.
Ограничения:
- Более высокая стоимость по сравнению с другими сортами нержавеющей стали из-за легирующих элементов.
- Менее устойчива к коррозии в форме ямок в среде хлоридов по сравнению с другими нержавеющими сталями.
Исторически 330 нержавеющая сталь использовалась в таких приложениях, как футеровка печей, теплообменники и другие высокотемпературные промышленные процессы, подтверждая свою надежность в сложных условиях.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Градус | Страна/Регион происхождения | Примечания/Замечания |
|---|---|---|---|
| UNS | S33000 | США | Ближайший эквивалент AISI 330 |
| AISI/SAE | 330 | США | Общепринятое обозначение |
| ASTM | A240 | США | Стандартная спецификация для нержавеющих сталей |
| EN | 1.4864 | Европа | Европейский эквивалент |
| JIS | SUS330 | Япония | Японское стандартное обозначение |
Перечисленные эквиваленты могут иметь незначительные отличия в составе, которые могут повлиять на производительность. Например, хотя UNS S33000 и AISI 330 тесно связаны, небольшие вариации в содержании никеля могут повлиять на коррозионную стойкость и механические свойства.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (символ и название) | Диапазон процента (%) |
|---|---|
| Cr (Хром) | 20.0 - 25.0 |
| Ni (Никель) | 30.0 - 35.0 |
| Mn (Марганец) | 1.0 - 2.0 |
| Si (Кремний) | 0.5 - 1.0 |
| C (Углерод) | ≤ 0.10 |
Основные легирующие элементы в 330 нержавеющей стали играют важные роли:
- Хром: Увеличивает коррозионную стойкость и способствует образованию защитного оксидного слоя.
- Никель: Улучшает пластичность и прочность, особенно при повышенных температурах.
- Марганец: Помогает в деоксидировании и увеличивает прочность.
- Кремний: Повышает устойчивость к окислению и увеличивает прочность при высоких температурах.
Механические свойства
| Свойство | Условие/Закалка | Температура испытания | Типичное значение/Диапазон (метрическая) | Типичное значение/Диапазон (имперская) | Справочный стандарт для метода испытания |
|---|---|---|---|---|---|
| Удлинение | Отожженное | Комнатная температура | 515 - 690 МПа | 75 - 100 ksi | ASTM E8 |
| Предельная прочность (0.2% смещение) | Отожженное | Комнатная температура | 205 - 310 МПа | 30 - 45 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 прочность | Значок Шарпи | -196°C | 40 Дж | 29.5 фт-фунтов | ASTM E23 |
Механические свойства 330 нержавеющей стали делают ее подходящей для приложений, требующих высокой прочности и пластичности, особенно при термическом напряжении. Ее предельная прочность и прочность на разрыв обеспечивают структурную целостность в высокотемпературной среде, в то время как ее удлинение указывает на хорошую формируемость.
Физические свойства
| Свойство | Условие/Температура | Значение (метрическое) | Значение (имперское) |
|---|---|---|---|
| Плотность | Комнатная температура | 7.93 г/см³ | 0.286 фунт/дюйм³ |
| Температура плавления | - | 1,400 - 1,530°C | 2,552 - 2,786°F |
| Теплопроводность | Комнатная температура | 16.3 Вт/м·К | 112 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F) |
| Удельная теплоемкость | Комнатная температура | 500 Дж/кг·К | 0.119 BTU/фунт·°F |
| Электрическое сопротивление | Комнатная температура | 0.73 µΩ·м | 0.0000013 Ω·дюйм |
Ключевые физические свойства, такие как теплопроводность и удельная теплоемкость, важны для приложений, связанных с передачей тепла, таких как теплообменники. Плотность указывает на то, что хотя 330 нержавеющая сталь относительно тяжелая, ее соотношение прочности к весу является преимуществом в структурных приложениях.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг устойчивости | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Сульфатная кислота | 10 - 30 | 20 - 60 | Хорошо | Риск ямочной коррозии |
| Хлориды | 0 - 3 | 20 - 60 | Удовлетворительно | Подвержена ямочной коррозии |
| Уксусная кислота | 5 - 20 | 20 - 60 | Хорошо | Устойчиво к трещинообразованию под напряжением |
| Морская вода | - | 20 - 60 | Удовлетворительно | Риск локализованной коррозии |
330 нержавеющая сталь демонстрирует отличную устойчивость к различным коррозионным средам, особенно в высокотемпературных приложениях. Она особенно эффективна против окисления и налета, что делает ее подходящей для использования в печах. Однако, она менее устойчива к коррозии в форме ямок в среде хлоридов по сравнению с такими сортами, как 316L, которые специально предназначены для морских приложений.
По сравнению с 316L, 330 нержавеющая сталь предлагает превосходные характеристики при высоких температурах, но может не работать так же хорошо в средах с высоким содержанием хлоридов. В свою очередь, 310 нержавеющая сталь обеспечивает лучшую устойчивость к окислению, но не обладает такой пластичностью, как 330.
Термостойкость
| Свойство/Лимит | Температура (°C) | Температура (°F) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура непрерывной эксплуатации | 1,100°C | 2,012°F | Подходит для длительного воздействия |
| Максимальная температура прерывистой эксплуатации | 1,200°C | 2,192°F | Только кратковременное воздействие |
| Температура отложений | 1,200°C | 2,192°F | Риск окисления выше этой температуры |
| Начальныеconsiderations по сопротивлению к ползучести | 800°C | 1,472°F | Устойчивость к ползучести ухудшается выше этой температуры |
При повышенных температурах 330 нержавеющая сталь сохраняет свои механические свойства и демонстрирует отличную устойчивость к окислению. Однако следует проявлять осторожность, чтобы избежать длительного воздействия при температурах, превышающих ее максимальный непрерывный эксплуатационный предел, чтобы предотвратить деградацию.
Свойства обработки
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS) | Типичный газ/флюс защиты | Примечания |
|---|---|---|---|
| TIG | ER330 | Аргон | Отлично для тонких секций |
| MIG | ER330 | Аргон + 2% CO2 | Хорошо для толстых секций |
| SMAW | E330 | - | Требует предварительного прогрева для толстых секций |
330 нержавеющая сталь хорошо подходит для сварки, где рекомендуемые наполнители обеспечивают совместимость и сохранение механических свойств. Предварительный нагрев может быть необходим для толстых участков, чтобы избежать трещин.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | 330 нержавеющая сталь | AISI 1212 | Примечания/Советы |
|---|---|---|---|
| Относительный индекс обрабатываемости | 30 | 100 | Требует более медленной скорости резания |
| Типичная скорость резания (торцевание) | 20 м/мин | 60 м/мин | Используйте карбидные инструменты для достижения наилучших результатов |
Обрабатываемость 330 нержавеющей стали умеренная, требующая медленных скоростей резания и специализированного инструментария для достижения оптимальных результатов.
Формуемость
330 нержавеющая сталь демонстрирует хорошую формуемость, что позволяет использовать процессы холодной и горячей формовки. Однако из-за упрочнения при работе необходимо тщательное управление радиусами изгиба и техниками формовки, чтобы избежать трещин.
Термообработка
| Процесс обработки | Диапазон температуры (°C/°F) | Типичное время вымачивания | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Решение отжига | 1,030 - 1,150°C / 1,886 - 2,102°F | 30 минут | Воздух или вода | Растворить карбиды, улучшить пластичность |
| Снятие напряжения | 600 - 800°C / 1,112 - 1,472°F | 1 час | Воздух | Снижение остаточных напряжений |
В процессе термообработки 330 нержавеющая сталь претерпевает металлургические трансформации, которые улучшают ее пластичность и снижают напряжения, улучшая ее производительность в высокотемпературных приложениях.
Типичные применения и конечные использования
| Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в данном приложении | Причина выбора (кратко) |
|---|---|---|---|
| Аэрокосмическая | Компоненты печей | Высокая температура прочности, устойчивость к окислению | Критично для долговечности |
| Химическая переработка | Теплообменники | Коррозионная стойкость, термическая стабильность | Обеспечивает долголетие в суровых условиях |
| Энергетическая | Трубы котлов | Высокая температура прочности, свариваемость | Критично для структурной целостности |
Другие применения включают:
- Промышленные печи
- Оборудование для термообработки
- Выхлопные системы
Выбор 330 нержавеющей стали для этих применений в основном обусловлен ее способностью выдерживать экстремальные температуры и коррозионные среды, обеспечивая надежность и безопасность.
Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения
| Особенность/Свойство | 330 нержавеющая сталь | 316L нержавеющая сталь | 310 нержавеющая сталь | Краткая заметка о плюсах/минусах или компромиссах |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Высокая температура прочности | Хорошая коррозионная стойкость | Отличная устойчивость к окислению | 330 превышает по высокой температуре, 316L по коррозии |
| Ключевой аспект коррозии | Удовлетворительно в хлоридах | Отлично в хлоридах | Хорошо при высоких температурах | 330 менее устойчива к ямочной коррозии |
| Свариваемость | Хорошо | Отлично | Хорошо | 330 требует осторожного предварительного нагрева |
| Обрабатываемость | Умеренная | Высокая | Умеренная | 330 требует медленных скоростей |
| Формуемость | Хорошо | Отлично | Умеренная | 330 имеет проблемы упрочнения при работе |
| Приблизительная относительная стоимость | Выше | Умеренная | Выше | Стоимость варьируется в зависимости от рыночного спроса |
| Типичная доступность | Умеренная | Высокая | Умеренная | Доступность может влиять на сроки проектов |
При выборе 330 нержавеющей стали необходимо учитывать ее рентабельность, доступность и специфические требования приложений. Хотя она более дорогая, чем некоторые альтернативы, ее производительность в высокотемпературной среде часто оправдывает инвестиции. Кроме того, ее магнитные свойства незначительны, что делает ее подходящей для приложений, где важно избегать магнитных помех.
В общем, 330 нержавеющая сталь - это универсальный материал, который прекрасно подходит для высокотемпературных и коррозионных сред, что делает его предпочтительным выбором для различных промышленных приложений. Уникальные свойства и характеристики производительности следует тщательно оценить в соответствии с требованиями проекта, чтобы обеспечить оптимальный выбор материала.