درجه فولاد ضد زنگ 309S: ترکیب، خواص، عملیات حرارتی و کاربردها

فولاد ضد زنگ 309S نسخه کم کربن درجه 309، یک آلیاژ کروم نیکل آستنیتی با 22.0-24.0٪ کروم و 12.0-15.0٪ نیکل است. با نام UNS S30908 در ایالات متحده و 1.4833 در سیستم اروپایی، عمدتاً برای قطعاتی که در اتمسفرهای اکسید کننده در دمای تقریباً 1000 درجه سانتیگراد در سرویس مداوم کار می کنند مشخص شده است.

حد تعیین کننده مشخصات کربن است: 309S در 0.08% C محدود شده است، در حالی که 309 مستقیم اجازه می دهد تا 0.20%. کربن کمتر باعث سرکوب بارش کاربید کروم در مرزهای دانه می شود، زمانی که مواد در محدوده 430 تا 900 درجه سانتیگراد نگهداری می شوند، بنابراین 309S برای تولیدات جوش داده شده و تجهیزات چرخه حرارتی ترجیح داده می شود.

فرم محصول را با درجه اشتباه نگیرید. 309S یک مشخصات فرفورژه است که برای ورق، صفحه، میله و لوله استفاده می شود. وقتی همان خانواده آلیاژ Cr-Ni برای یک قطعه ریخته‌گری شده مانند غلتک کوره، صفحه کوره یا تجهیزات عملیات حرارتی مورد نیاز است، ریخته‌گری‌ها به جای مشخصات 309S فرفورژه، برای ریخته‌گری گریدهایی مانند ASTM A297 درجه HH کار می‌کنند.

ترکیب شیمیایی 309S (UNS S30908)

شیمی 309S با استانداردهایی مانند ASTM A240 و مشخصات اروپایی معادل آن تنظیم شده است. هر خاصیت دمای بالا از تعادل زیر حاصل می شود.

در مقایسه با آلیاژ بالاتر 310S (24-26٪ کروم، 19-22٪ Ni)، 309S یک پایه ارزان تر ارائه می دهد و در عین حال مقاومت عملی در برابر اکسیداسیون را در حدود 1000 درجه سانتیگراد ارائه می دهد. نیکل اضافی در 310S یک حاشیه قابل مشاهده در استحکام خزش و مقاومت در برابر چرخه حرارتی شدید می‌خرد، به همین دلیل است که 310S تمایل دارد زمانی که دمای عملیاتی به بالای 1000 درجه سانتی‌گراد برسد، جایگزین 309S شود.

خواص مکانیکی و فیزیکی

در شرایط آنیل شده 309S نرم، انعطاف پذیر و غیر مغناطیسی است. مقادیر زیر شرایط ساخته شده را توصیف می کند، نه وضعیت سرویس داغ.

اگر دمای سرویس 900 درجه سانتی گراد است، 309S را بر اساس حداقل کشش 515 مگاپاسکال آن انتخاب نکنید. تنش مجاز به شدت از 600 درجه سانتیگراد پایین می آید و حد عملی با نرخ اکسیداسیون و طول عمر خزش برای ضخامت دقیق مقطع تعیین می شود. هنگامی که یک RFQ ارسال می کنید، اتمسفر، دمای اوج و بار را بیان کنید. سپس تامین کننده می تواند بین 309S، درجه HH/HK ریخته گری، یا ارتقاء 310S تصمیم بگیرد.

309S در مقابل 310S و درجه های مقاوم در برابر حرارت ریختگی

نزدیکترین نسبت ریخته گری 309S ASTM A297 Grade HH است، یک آلیاژ 25Cr-12Ni که ترکیب اسمی آن در حدود 96 درصد عناصر آن با عیار فرفورژه اشتراک دارد، اما کربن بیشتری را حمل می کند تا به ریخته گری استحکام خزشی در دمای بالا بدهد.

این تمایز رایج ترین منبع سردرگمی در تدارکات است. اگر طرحی را برای یک غلتک کوره بفرستید و روی آن "309S" بنویسید، یک ریخته گری ریخته گری معمولاً شیمی نوع HH را پیشنهاد می کند (24-28٪ کروم، 11-14٪ Ni، 0.20-0.50٪ C)، زیرا استحکام فرفورژه کم کربن باعث ایجاد استحکام ریزساختار و گسیختگی بخش نمی شود. ابتدا فرم محصول را انتخاب کنید: فرفورژه 309S که در آن می توانید ورق یا لوله را برش دهید، فرم دهید و جوش دهید. گریدهای A297 را در جایی که قطعه شکل، سنگین و در دما بارگذاری می شود، ریخته شود.

برای اجزای گردی که بار را در یک کوره حمل می‌کنند، ریخته‌گری گریز از مرکز معمولاً مسیر درستی است زیرا ساختاری متراکم و جامد جهت‌دار تولید می‌کند. لوله 309S نورد شده و جوش داده شده برای کانال کشی گاز قابل قبول است. لوله ای که باید وزن خود را در دمای 1000 درجه سانتیگراد نگه دارد، باید یک محصول ریخته گری گریز از مرکز با شیمی کنترل شده باشد.

لوله فولادی ضد زنگ مقاوم در برابر حرارت ریختگی گریز از مرکز این لوله با ریخته گری گریز از مرکز برای ساختار متراکم و جامد جهت دار تولید می شود که آن را برای اجزای باربر کوره در دماهای بالا، مانند مجرای گاز و لوله هایی که باید وزن خود را در 1000 درجه سانتی گراد نگه دارند، مناسب می کند. مشاهده محصول →

ساخت و عملیات حرارتی

309S را می توان با روش های استاندارد زنگ نزن آستنیتی برش داد، شکل داد، ماشین کاری کرد و جوش داد. یک قانون مهم این است که کار گرم را با آنیل کامل محلول و خنک کننده سریع به پایان برسانید.

بازپخت محلول در دمای 1038 تا 1120 درجه سانتیگراد با نگه داشتن کافی برای حل کردن کاربیدهای کروم و به دنبال آن خاموش کردن آب یا خنک کردن شدید هوا انجام می شود. درجه را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد. سفتی که از طریق کار سرد به دست می آید، به سادگی سخت شدن کار است و در بازپخت ناپدید می شود.

جوشکاری ساده است. از پرکننده 309 یا 309 لیتری منطبق استفاده کنید، از پیش گرم کردن به جز در بخش های بسیار سفت خودداری کنید و دمای بین پاس را متوسط ​​نگه دارید. درپوش کربن 0.08 درصد بارش کاربید کروم را در ناحیه متاثر از حرارت در مقایسه با مستقیم 309 کاهش می دهد، به همین دلیل است که جوشکاری در 309S می تواند بدون عملیات پس از جوش جداگانه وارد خدمات کوره شود.

همین استدلال در مورد وسایلی که قطعات کار را از طریق چرخه های عملیات حرارتی حمل می کنند نیز گسترش می یابد. طراحی سینی و مواد سینی به طور مشترک یکنواختی دما و بررسی ما را تعیین می کنند بهینه سازی طراحی سینی عملیات حرارتی عوامل ساختاری را که یک ریخته گری قبل از ریخته گری ابزار بررسی می کند، توضیح می دهد. برای چرخه حرارتی مکرر، وسایل ریخته‌گری با دنده‌های تقویت‌شده عملکرد بهتری از نسخه‌های فلزی نازک دارند، به همین دلیل است که اکثر اپراتورها از چارچوب‌های جوش‌شده 309S به ریخته‌گری سبدها و سینی‌های نوع HH برای خطوط عملیات حرارتی پیوسته حرکت می‌کنند.

سبد عملیات حرارتی قابل انباشته برای کوره های نوع خوب این سبد قابل انباشته که برای سازماندهی قطعات در طول عملیات حرارتی طراحی شده است، ظرفیت کوره و جریان هوا را بهبود می بخشد و از گرمایش یکنواخت و نتایج ثابت اطمینان می دهد، به ویژه برای خطوط عملیات حرارتی مداوم که در آن سبدهای ریخته گری HH عملکرد بهتری نسبت به نسخه های فلزی جوش داده شده دارند. مشاهده محصول →

کاربردهای معمولی در دمای بالا

309S ضد زنگ اقتصادی پیش فرض برای محیط های تمیز و اکسید کننده تا حدود 1000 درجه سانتیگراد و برای قطعاتی است که می توانند با جوشکاری یا شکل دهی سرد تولید شوند.

• تجهیزات عملیات حرارتی: سینی ها، سبدها، پشتیبان ها و صدا خفه کن ها که در دمای 850 تا 1000 درجه سانتیگراد کار می کنند.
• اجزای داخلی کوره: لوله های تابشی، نازل های مشعل، محفظه های احتراق و لنگرهای نسوز.
• سخت افزار کوره برای کوره های دوار: مبلمان کوره، صفحات محافظ دهانه و دم کوره و نوارهای آب بندی مقاوم در برابر حرارت.
• تجهیزات اتلاف به انرژی و نیرو: اجزای دیگ بخار، بخش های پیش گرم کن هوا و لنج های دوده دم.
• اجزای کارخانه پتروشیمی: ترموول ها، منیفولدهای هوا، شبکه های پشتیبانی کاتالیزور و قسمت های داخلی راکتور.

دو محدودیت برنامه ارزش به خاطر سپردن دارند. در اتمسفرهای حاوی گوگرد بالای 500 درجه سانتیگراد، نیکل موجود در 309S در برابر سولفیداسیون آسیب پذیر است، بنابراین ممکن است به یک خانواده آلیاژ متفاوت نیاز باشد. تحت چرخه حرارتی قوی نزدیک به 1000 درجه سانتیگراد، یک آستر نازک فرفورژه قبل از یک جزء ریخته‌گری با دنده‌های طراحی‌شده منحرف می‌شود، به همین دلیل است که غلتک‌های کوره و صفحات محافظ برای کوره‌ها تقریباً همیشه به جای ساخته شدن از ورق، ریخته‌گری می‌شوند.

غلتک کوره ریخته گری گریز از مرکز مقاوم در برابر حرارت این غلتک از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت برای مقاومت در برابر دماهای بالا و تنش چرخشی مهندسی شده است و حرکت قابل اعتمادی را در کوره های ریخته گری گریز از مرکز ارائه می دهد. طراحی ریخته‌گری آن با دنده‌ها، مقاومت در برابر شوک حرارتی بهتری نسبت به آسترهای نازک فرفورژه ارائه می‌دهد و عمر مفید آن را در کاربردهای سخت افزایش می‌دهد. مشاهده محصول →

نحوه تعیین اجزای 309S: ملاحظات تدارکات

مفیدترین مرحله بیان فرم محصول و استاندارد حاکم بر هر RFQ است. درخواست برای "ریخته گری 309S" از نظر فنی مبهم است و قیمت های غیرقابل مقایسه تولید می کند.

• ASTM A240 را برای صفحه و ورق فرفورژه، ASTM A312 یا A358 را برای لوله های جوش داده شده و ASTM A297 را برای ریخته گری مشخص کنید.
• آنالیز حرارتی واقعی را درخواست کنید و مقادیر کروم، نیکل و کربن را در گواهی آزمایش آسیاب تأیید کنید.
• برای ریخته‌گری، شیمی بار، مسیر ریخته‌گری و روش عملیات حرارتی پس از ریخته‌گری که توسط ریخته‌گری استفاده می‌شود را تأیید کنید.
• چرخه وظیفه را ارسال کنید: دمای اوج، ترکیب اتمسفر، زمان ماندن و فرکانس چرخه ای.
• برای قطعات مهم باربر بالای 900 درجه سانتیگراد، به جای مقادیر کششی دمای اتاق، به داده‌های گسیختگی خزشی یا سابقه خدمات مستند نیاز دارید.

تامین‌کننده‌ای که با تولیدات فرفورژه و ریخته‌گری در همان خانواده آلیاژ Cr-Ni کار می‌کند، می‌تواند چرخه وظیفه شما را بدون حدس و گمان به فرم محصول مناسب تبدیل کند. ما ریخته گری فولاد آلیاژی مقاوم در برابر حرارت گریدهای ریخته گری شرح داده شده در اینجا برای خطوط کوره، کوره، و خطوط عملیات حرارتی را تولید کرده است و زمانی که یک جزء فرفورژه 309S راه حل مناسبی برای حالت بار نیست، می تواند شیمی ریخته گری را توصیه کند.

سوالات متداول در مورد 309S

تفاوت بین 309 و 309S چیست؟

فقط حد کربن 309 حداکثر 0.20٪ کربن را مجاز می کند. 309S روی 0.08 درصد محدود شده است. کربن پایین تر، بارش کاربید کروم را در حین جوشکاری و سرویس در محدوده 430 تا 900 درجه سانتیگراد محدود می کند، به همین دلیل است که 309S برای تجهیزات جوش داده شده و چرخه حرارتی ترجیح داده می شود.

آیا می توان از 309S برای ریخته گری استفاده کرد؟

309S به طور رسمی یک نام ساختگی است. برای قطعات ریخته گری، ریخته گری از گریدهای ASTM A297 با پایه Cr-Ni یکسان، معمولاً درجه HH (25Cr-12Ni با 0.20-0.50٪ C) در حدود 1000 درجه سانتیگراد استفاده می کنند. اگر طرح «ریخته‌گری 309S» را ارسال می‌کنید، از ریخته‌گری انتظار داشته باشید که شیمی نوع HH را پیشنهاد کند و جایگزینی را توضیح دهد.

در دمای بالا کدام بهتر است: 309S یا 310S؟

310S. کروم بالاتر (24-26٪) و نیکل (19-22٪) مقیاس اکسید پایدارتر و استحکام خزش بهتری ایجاد می کند، بنابراین در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد یا تحت چرخه حرارتی شدید مشخص می شود. 309S همچنان بهترین انتخاب در هوای اکسید کننده تمیز در رتبه بندی خود است.

آیا 309S بعد از جوشکاری نیاز به آنیل دارد؟

برای اکثر خدمات با دمای بالا، خیر. محتوای کربن کم از حساس شدن منطقه تحت تأثیر گرما جلوگیری می کند. اگر جوشکاری با محیط های خورنده آبی نیز مواجه باشد، می توان محلول کامل آنیل در دمای 1038-1120 درجه سانتیگراد و پس از خنک شدن سریع را مشخص کرد.

آیا 309S مغناطیسی است؟

در شرایط آنیل شده اساساً غیر مغناطیسی است، همانطور که برای درجه آستنیتی انتظار می رود. کار سرد می تواند مغناطیس خفیفی ایجاد کند، اما به ندرت برای کاربردهای کوره و کوره قابل توجه است.