西安347/347H-耐熱不鏽鋼
西安347耐熱不鏽鋼（S34700）是一種穩(wěn)定性非常好的不鏽鋼。在溫度達(dá)到800-1500°F（427-816°C），碳化鉻沉澱的條件下，仍能保持良好的抗粒間腐蝕的能力。由於成分中添加了鈦，在碳化鉻形成的情況下，347耐熱不鏽鋼仍然可以保持穩(wěn)定性。
347耐熱不鏽鋼由於其優(yōu)良的機械性能，在高溫環(huán)境下工作很有優(yōu)勢。與304合金相比，347耐熱不鏽鋼具更好的延展性及抗應(yīng)力斷裂能力。另外，304L也可用於化作用及晶間腐蝕。
西安347/347H-耐熱不鏽鋼
合金321（UNSS32100）是一種穩(wěn)定性非常好的不鏽鋼。在溫度達(dá)到800-1500°F（427-816°C），碳化鉻沉澱的條件下，仍能保持良好的抗粒間腐蝕的能力。由於成分中添加了鈦，在碳化鉻形成的情況下，321合金仍然可以保持穩(wěn)定性。347耐熱不鏽鋼則是由於添加了軻和鉭來保持其穩(wěn)定性。 321和347耐熱不鏽鋼的高溫作業(yè)優(yōu)勢，也有賴於其良好的機械性能。和304，304L相比，321和347具有更佳的抗蠕變應(yīng)力和抗應(yīng)力破裂性能。這使得在更高一點溫度的時候，這些穩(wěn)定的合金所承受的壓力依然符合美國機械工程學(xué)會鍋爐法規(guī)和壓力容器規(guī)範(fàn)。因此321和347耐熱不鏽鋼的*高使用溫度可達(dá)1500°F(816°C)，而304，304L隻局限於800°F(426°C)
321和合金347也有碳含量高的品種，它們UNS編號分彆為：S32109跟S34709.
西安347/347H-耐熱不鏽鋼化學(xué)成分
ASTMA240和ASMESA-240:
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成分 |
重量百分比除特彆說明外， |
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321 |
347 |
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碳* |
0.08 |
0.08 |
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錳 |
2.00 |
2.00 |
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磷 |
0.045 |
0.045 |
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硫 |
0.030 |
0.03 |
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矽 |
0.75 |
0.75 |
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鉻 |
17.00-19.00 |
17.00-19.00 |
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鎳 |
9.00-12.00 |
9.00-13.00 |
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鈳+鉭** |
-- |
10xC*小1.00*大 |
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鉭 |
-- |
-- |
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鈦** |
5x(C+N)*小0.70*大 |
-- |
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鈷 |
-- |
-- |
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氮 |
0.10 |
-- |
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鐵 |
剩餘部分 |
剩餘部分 |
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*H等級碳含量為0.040.10%. |
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西安347/347H-耐熱不鏽鋼耐腐蝕性
均勻腐蝕
合金321和347具有與不穩(wěn)定的鎳鉻合金304相似的抵擋一般腐蝕的能力。在碳化鉻程度的溫度範(fàn)圍中的長時間加熱可能會影響合金321和347在惡劣的腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性。
在大多數(shù)環(huán)境中，兩種合金的耐蝕性差不多；但退火狀態(tài)下的合金321在強氧化性環(huán)境中的耐蝕性稍遜於經(jīng)退火處理的合金347。因此，合金347在水環(huán)境和其他低溫環(huán)境中更優(yōu)越。暴露於800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度範(fàn)圍時，會使合金321的整體耐蝕性大大差於合金347。合金347主要用於高溫應(yīng)用，高溫應(yīng)用要求材料有強的化性，以防止在較低溫度的粒間腐蝕。
西安347/347H-耐熱不鏽鋼粒間腐蝕
合金304等不穩(wěn)定的鎳?鋼對粒間腐蝕敏感，而合金321跟合金347就是開發(fā)來應(yīng)用在這方麵的。
當(dāng)不穩(wěn)定的鉻鎳鋼被置於溫度為800°F--1500°F(427°C--816°C)的環(huán)境中或在這一溫度範(fàn)圍內(nèi)被慢慢冷卻時，碳化鉻在晶界產(chǎn)生沉澱。置於某些腐蝕性強的介質(zhì)時，這些晶界*先受侵蝕，也許會弱化金屬的效能，可能發(fā)生完全瓦解。
有機介質(zhì)或若腐蝕性的水劑、牛奶或其他乳製品或大氣條件下，即使存在大量碳化物沉澱，也很少會產(chǎn)生粒間腐蝕。當(dāng)焊接較薄的板材時，因為停留在800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度範(fàn)圍的時間非常短，不容易產(chǎn)生粒間腐蝕，所以不穩(wěn)定的等級都可以勝任了。碳化物沉澱到什麼程度是有害的取決於合金暴露於800°F--1500°F(427°C--816°C)這一溫度範(fàn)圍的時間長短以及腐蝕介質(zhì)。焊接較厚的板材是儘管加熱時間較長，但由於不穩(wěn)定的L等級，含碳量在0.03%或更低，碳化物的沉澱也不足以對這個等級產(chǎn)生危害。
穩(wěn)定的321和合金347不鏽鋼的強化性和抗粒間腐蝕性通過下表數(shù)據(jù)體現(xiàn)。（銅-硫酸銅-16%硫酸測試(ASTMA262,PracticeE)）。在測試開始前，對鋼廠經(jīng)退火處理的樣品進行1050°F(566°C)、48小時的均熱光敏熱處理。
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粒間腐蝕測試長期敏化作用下的結(jié)果 |
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合金 |
Rate(ipm) |
Bend |
Rate(mpy) |
|
304 |
0.81 |
dissolved |
9720.0 |
|
304L |
0.0013 |
IGA |
15.6 |
*1100°F退火處理，240小時
321和347的抗氧化性可與其它18-8奧氏體不鏽鋼媲美。把樣本暴露於高溫的實驗室大氣中。定期把樣本從高溫環(huán)境中拿出稱重，可推算出鏽皮形成的程度。測試結(jié)果通過重量變化(毫克/平方厘米)來表示，取兩個不同被測樣本的*小值的平均值。
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重量變化(毫克/平方厘米) |
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暴露時間 |
1300°F |
1350°F |
1400°F |
1450°F |
1500°F |
|
168小時 |
0.032 |
0.046 |
0.054 |
0.067 |
0.118 |
|
500小時 |
0.045 |
0.065 |
0.108 |
0.108 |
0.221 |
|
1,000小時 |
0.067 |
-- |
0.166 |
-- |
0.338 |
|
5,000小時 |
-- |
-- |
0.443 |
-- |
-- |
321和347的主要區(qū)彆在於細(xì)微的合金添加劑，但不影響抗氧化性。因此，這些測試結(jié)果對兩個等級來說都具有代表性。但是，氧化率會受暴露環(huán)境以及產(chǎn)品形態(tài)等固有因素的影響，因此，這些結(jié)果應(yīng)僅被視為這些等級抗氧化性的通常數(shù)值。
物理性能
合金321和347的物理性能頗相似，實際上，可以視為相同。表格中所列數(shù)值對這兩種合金都適用。
若經(jīng)適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚?，合?/span>321和347不鏽鋼主要含有奧氏體和鈦碳化物或鈮碳化物。少量的鐵素體可能會或可能不會出現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)中。若長時間暴露於溫度介於1000°F--1500°F(593°C--816°C)的環(huán)境中，可能會形成少量的西格瑪相。
熱處理不能使穩(wěn)定的合金321和347不鏽鋼硬化。
金屬的總傳熱係數(shù)除了取決於金屬的導(dǎo)熱係數(shù)外，還取決於其它因素。在大多數(shù)情況下，膜層散熱係數(shù)、鏽皮和金屬的表麵狀況。不鏽鋼能保持表麵整潔，因此它的傳熱性比其它導(dǎo)熱係數(shù)更高的金屬更好。
導(dǎo)磁性
穩(wěn)定的合金321和347一般不帶磁性。在退火狀態(tài)下，它的導(dǎo)磁係數(shù)低於1.02。導(dǎo)磁率會因成分而改變，因冷作而增加。含鐵素體的焊縫的導(dǎo)磁率會高一點。
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物理性能 |
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|
密度 |
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等級 |
g/cm3 |
lb/in3 |
|
321 |
7.92 |
0.286 |
|
347 |
7.96 |
0.288 |
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抗拉彈性係數(shù) |
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|
28x106psi |
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|
193GPa |
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線性熱膨脹平均係數(shù) |
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|
溫度範(fàn)圍 |
|
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|
°C |
°F |
cm/cm°C |
in/in°F |
|
20-100 |
68-212 |
16.6x10-6 |
9.2x10-6 |
|
20-600 |
68-1112 |
18.9x10-6 |
10.5x10-6 |
|
20-1000 |
68-1832 |
20.5x10-6 |
11.4x10-6 |
|
導(dǎo)熱性 |
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|
溫度範(fàn)圍 |
|
||
|
°C |
°F |
W/m?K |
Btu?in/hr?ft2?°F |
|
20-100 |
68-212 |
16.3 |
112.5 |
|
20-500 |
68-932 |
21.4 |
14.7 |
|
比熱 |
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|
溫度範(fàn)圍 |
|
||
|
°C |
°F |
J/kgK |
Btu/lb?°F |
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0-100 |
32-212 |
500 |
0.12 |
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電阻率 |
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溫度範(fàn)圍 |
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|
|
°C |
°F |
microhm?cm |
|
20 |
68 |
72 |
|
100 |
213 |
78 |
|
200 |
392 |
86 |
|
400 |
752 |
100 |
|
600 |
1112 |
111 |
|
800 |
1472 |
121 |
|
900 |
1652 |
126 |
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熔化範(fàn)圍 |
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|
°C |
°F |
|
1398-1446 |
2550-2635 |
西安347/347H-耐熱不鏽鋼機械性能
室溫下的延展性
穩(wěn)定的合金321和347鉻鎳等級在退火狀態(tài)下（2000°F[1093°C],空氣冷卻）的機械性能*小值如下表所示。 高溫下的延展性
合金321和347在高溫下的典型機械性能如下表所示。在1000°F(538°C)及更高的溫度環(huán)境中，這些穩(wěn)定合金的強度明顯高於不穩(wěn)定的304合金。
含碳量高的合金321H和347H（UNS32109和S34700）在1000°F(537°C)以上的環(huán)境中具有更高的強度。合金347H的ASME*大許用設(shè)計應(yīng)力數(shù)據(jù)顯示這個等級的強度比含碳量較低的合金347高。合金321H不允許用於SectionVIII的應(yīng)用，而且對於SectionIII的應(yīng)用，隻限於800°F(427°C)或以下的溫度。
蠕變及應(yīng)力破裂性能
合金321和347不鏽鋼的典型蠕變及應(yīng)力破裂數(shù)據(jù)如下表所示。穩(wěn)定合金在高溫中的蠕變及應(yīng)力破裂強度高於不穩(wěn)定合金304和304L。合金321和347這些優(yōu)越的性能使其適用於高溫作業(yè)的承壓零件，例如我們常見的鍋爐及壓力容器。
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321和347的衝擊強度 |
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測試溫度 |
夏比衝擊能量吸收 |
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|
°F |
°C |
Ft-lb |
Joules |
|
75 |
24 |
90 |
122 |
|
-25 |
-32 |
66 |
89 |
|
-80 |
-62 |
57 |
78 |
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ASTMA240和ASMESA-240 |
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|
類型 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
延伸率(%) |
|
321 |
30,000 |
75,000 |
40.0 |
|
347 |
30,000 |
75,000 |
40.0 |
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ASTMA240和ASMESA-240要求的室溫下機械性能的*小值 |
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|
類型 |
硬度，*大值 |
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板 |
片 |
條 |
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|
321 |
217 |
95Rb |
95Rb |
|
347 |
201 |
92Rb |
92Rb |
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高溫條件下的抗拉性能 合金321(0.036英寸厚/0.9mm厚) |
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|
測試溫度 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
%延伸率 |
|
|
°F |
°C |
|||
|
68 |
20 |
31,400 |
85,000 |
55.0 |
|
400 |
204 |
23,500 |
66,600 |
38.0 |
|
800 |
427 |
19,380 |
66,300 |
32.0 |
|
1000 |
538 |
19,010 |
64,400 |
32.0 |
|
1200 |
649 |
19,000 |
55,800 |
28.0 |
|
1350 |
732 |
18,890 |
41,500 |
26.0 |
|
1500 |
816 |
17,200 |
26,000 |
45.0 |
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高溫條件下的拉伸性能 合金347(0.060英寸厚/1.54mm厚) |
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測試溫度 |
屈服強度.2%Offsetpsi(MPa) |
極限抗拉強度psi(MPa) |
%延伸率 |
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|
°F |
°C |
|||
|
68 |
20 |
36,500 |
93,250 |
45.0 |
|
400 |
204 |
36,600 |
73,570 |
36.0 |
|
800 |
427 |
29,680 |
69,500 |
30.0 |
|
1000 |
538 |
27,400 |
63,510 |
27.0 |
|
1200 |
649 |
24,475 |
52,300 |
26.0 |
|
1350 |
732 |
22,800 |
39,280 |
40.0 |
|
1500 |
816 |
18,600 |
26,400 |
50.0 |
衝擊強度
321和347不管是在室內(nèi)還是在零度以下的環(huán)境，其抗衝擊的韌性都非常好。退火後的合金347在指定測試溫度中靜置一小時後的夏比V衝擊試驗如下圖所示。合金321的情況與347相類似。
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