321 Tấm thép không gỉ Đặc điểm & Thuộc tính

2025-09-01 23:10:44

1. Giới thiệu

Tấm thép không gỉ 321 là một loại thép không gỉ austenit-nickel đa năng và được sử dụng rộng rãi. Đặc tính xác định của nó là việc bổ sung titan, làm cho nó được thiết kế đặc biệt để chống lại sự nhạy cảm và ăn mòn giữa các hạt sau đó sau khi tiếp xúc với nhiệt độ trong phạm vi kết tủa cacbua của nó. Khách sạn này làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng nhiệt độ cao.

2. Đặc điểm chính và thuộc tính

321 Tấm thép không gỉ cung cấp một kết hợp các thuộc tính làm cho nó phù hợp cho môi trường đòi hỏi:

• Sức mạnh nhiệt độ cao tuyệt vời: Giữ lại một phần đáng kể cường độ cơ học của nó ở nhiệt độ cao (lên tới ~ 900 ° C / 1650 ° F đối với dịch vụ không liên tục, ~ 815 ° C / 1500 ° F cho dịch vụ liên tục).

• Khả năng chống ăn mòn giữa các hạt: lợi thế chính. Titanium (TI) hoạt động như một chất ổn định bằng cách kết hợp với carbon để tạo thành các cacbua titan (TIC), ngăn chặn cacbua crom (CR23C6) hình thành ở ranh giới hạt. Điều này bảo tồn hàm lượng crom cần thiết cho khả năng chống ăn mòn.

• Khả năng chống ăn mòn nói chung: cung cấp khả năng chống ăn mòn tương tự, và trong nhiều trường hợp giống hệt với Thép không gỉ 304 trong một loạt các môi trường hóa học khí quyển và nhẹ.

• Dễ bịa đặt: Cấu trúc Austenitic cung cấp khả năng định dạng và hàn tốt. Tuy nhiên, việc ủ sau hàn được khuyến nghị cho khả năng chống ăn mòn tối đa trong vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ).

• Không từ tính: Trong điều kiện ủ, về cơ bản là không từ tính. Một số làm việc lạnh có thể gây ra từ tính nhẹ.

3. Thành phần hóa học ( % điển hình theo trọng lượng, ASTM A240)

Phạm vi thành phần tiêu chuẩn cho 321 tấm là:

Lưu ý: Hàm lượng titan thường được kiểm soát để ít nhất 5 lần hàm lượng carbon nhưng không quá 0,70%.

4. Tính chất cơ học (điều kiện ủ, ASTM A240)

Tính chất cơ học điển hình cho Tấm thép không gỉ 321 là:

5. Tại sao titan? Khoa học đằng sau "ổn định"

Khi thép không gỉ tiêu chuẩn như 304 được làm nóng đến trong khoảng từ 425 ° C đến 815 ° C (800 ° F - 1500 ° F), carbon di chuyển đến ranh giới hạt và phản ứng với crom để tạo thành cacbua crom. Điều này làm cạn kiệt crom từ các khu vực liền kề với các ranh giới hạt, khiến chúng dễ bị tấn công ăn mòn, một hiện tượng được gọi là sự nhạy cảm.

321 Thép không gỉ được "ổn định" với titan. Titanium có ái lực mạnh hơn nhiều với carbon so với crom. Do đó, titan ưu tiên kết hợp với carbon để tạo thành các cacbua titan ổn định (TIC), để lại crom trong dung dịch rắn để duy trì khả năng chống ăn mòn đồng đều trong toàn bộ vật liệu, ngay cả sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.

6. Các ứng dụng phổ biến của 321 tấm thép không gỉ

Tấm 321 được chỉ định cho các dịch vụ trong đó nhiệt độ cao và ăn mòn là những thách thức đồng thời.

• Không gian vũ trụ: Các thành phần động cơ phản lực, ống xả, sau đốt cháy, tấm vải liệm.

• Ô tô: Hệ thống ống xả, đầu nối linh hoạt, vỏ bộ chuyển đổi xúc tác.

• Xử lý hóa học: Tàu, cột và hệ thống đường ống hoạt động ở nhiệt độ cao.

• Sản lượng điện: Vỏ lò hơi, ống siêu nhiệt, bộ trao đổi nhiệt và ống dẫn trong các nhà máy nhiên liệu hóa thạch.

• Dầu khí: Tàu áp lực và đường ống cho các quá trình tinh chế.

• Xử lý thực phẩm: Thiết bị cần khử trùng lặp đi lặp lại ở nhiệt độ cao.

• Kiến trúc: Các thành phần hàn trong đó hàn tiếp theo có thể nhạy cảm với các lớp không ổn định.

7. Chế tạo và hàn

• Hàn: 321 có thể hàn dễ dàng bằng tất cả các phương pháp hợp nhất tiêu chuẩn. Để có kết quả tốt nhất, sử dụng 321 kim loại phụ ổn định (ví dụ: ER321) hoặc kim loại phụ 347 (NB ổn định).

• Xử lý nhiệt: ủ được thực hiện ở 1040-1120 ° C (1900-2050 ° F) sau đó làm mát nhanh (làm nguội) để thụ động hợp kim và đạt được khả năng chống ăn mòn tối ưu.

• Ủ sau trận chiến (PWA): Trong khi ổn định titan làm giảm nguy cơ, PWA rất được khuyến khích cho dịch vụ ăn mòn nghiêm trọng để khôi phục khả năng chống ăn mòn tối đa trong vùng hàn.

• Hình thành nóng: Phải được thực hiện trên 930 ° C (1700 ° F), sau đó là một sự ủ và dập tắt đầy đủ.

• Hình thành lạnh: Độ dẻo tuyệt vời cho phép các hoạt động hình thành lạnh nghiêm trọng.

8. So sánh với các lớp tương tự

• so với 304: 321 cung cấp khả năng chống ăn mòn giữa các hạt sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Đối với các ứng dụng nhiệt độ phòng, 304 thường đủ và kinh tế hơn.

• so với 316: 316 cung cấp khả năng chống ăn mòn và clorua tốt hơn do hàm lượng molybden nhưng không ổn định. 321 tốt hơn cho sức mạnh và ổn định nhiệt độ cao.

• so với 347: 347 sử dụng niobi (NB) thay vì titan để ổn định. Tính chất của chúng rất giống nhau. Lựa chọn thường phụ thuộc vào tính khả dụng của nhà cung cấp, yêu cầu chế tạo cụ thể hoặc đặc điểm kỹ thuật của khách hàng.

9. Kết luận

321 Tấm thép không gỉ là một hợp kim Austenitic hiệu suất cao, ổn định được thiết kế cho độ bền trong môi trường nhiệt độ cao và ăn mòn. Hóa học ổn định titan của nó ngăn chặn hiệu quả sự nhạy cảm, làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực sưởi ấm hàng không vũ trụ, ô tô và công nghiệp trong đó độ tin cậy dưới ứng suất nhiệt là tối quan trọng.