奧氏體不銹鋼具有面心立方晶體結(jié)構(gòu),無磁性,不能通過熱處理強化,只能采用冷加工強化手段提高強度。由于其耐蝕,良好的常溫和低溫韌性、易成型性和良好的可焊性而廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域和日常消費領(lǐng)域。奧氏體不銹鋼產(chǎn)量約占不銹鋼產(chǎn)量的70%,其產(chǎn)品涵蓋板、管、絲、帶、棒材、鍛件等幾乎所有的冶金產(chǎn)品類型。
(06Cr18Ni11Ti) 321不銹鋼是在不銹鋼工業(yè)應(yīng)用的早期,為解決常規(guī)18-8型奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題,發(fā)展了用Ti穩(wěn)定化的奧氏體不銹鋼,我國目前此鋼的化學(xué)成分標(biāo)號為06Cr18Ni11Ti,在美國稱做為321不銹鋼,此鋼的發(fā)展是以奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕的貧鉻理論為基礎(chǔ),通過加入鈦,在鋼中優(yōu)先形成TiC,竊取形成Cr23C6的碳,避免大量的網(wǎng)狀Cr23C6沿晶界析出,從而減輕和避免了晶間腐蝕。321不銹鋼在冶金裝備和工藝水平不能經(jīng)濟生產(chǎn)超低碳奧氏體不銹鋼的年代,確實起到了舉足輕重的作用,隨著二次精煉工藝引入不銹鋼以來,超低碳不銹鋼的生產(chǎn)已變得容易且成本可接受的情況下,Ti穩(wěn)定化不銹鋼的地位已漸漸動搖,至20世紀(jì)90年代中,西方發(fā)達國家的321不銹鋼產(chǎn)量不足不銹鋼產(chǎn)量的1%。
由于321不銹鋼的常期使用經(jīng)驗,良好的高溫力學(xué)性能等,目前,在高溫和在一些特定環(huán)境中(抗氫腐蝕)以及在需要穩(wěn)定化熱處理條件下仍在使用。在大型鍋爐過熱器、再熱器、蒸汽管道、石油化工的熱交換器和連多硫酸的生產(chǎn)設(shè)備中仍然得到廣泛應(yīng)用。
一、化學(xué)成分
牌號名稱 | 321不銹鋼的化學(xué)成分 % | |||||||
碳 | 硅 | 錳 | 磷 | 硫 | 鎳 | 鉻 | 鈦 | |
1Cr18Ni9Ti | ≤0.12 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.030 | 8.0~11.0 | 17.0~19.0 | 5(C%-0.02)~0.80 |
06Cr18Ni11Ti | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.035 | ≤0.030 | 9.0~12.0 | 17.0~19.0 | ≥5C% |
321 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.030 | 9.0~12.0 | 17.0~19.0 | 5×(C+N)~0.70 |
1.4541 | ≤0.08 | ≤1.00 | ≤2.00 | ≤0.045 | ≤0.015 | 9.0~12.0 | 17.0~19.0 | 5×C~0.70 |
二、機械性能
標(biāo) 準(zhǔn) | 產(chǎn) 品 類 型 | 抗拉強度 MPa | 屈服強度 MPa | 延伸率 % |
GB1220-92 GB4317-92 | 棒材: 920~1150℃快冷 熱軋板:≤25mm 920~1150℃快冷 | ≥520 | ≥205 | ≥40 |
ASTM A276 | 熱加工棒、退火 | ≥515 | ≥205 | ≥40 |
ASTM A473 | ≤Φ13mm 冷加工棒、退火 ≥Φ13mm 冷加工棒、退火 | ≥620 ≥515 | ≥310 ≥205 | ≥40 ≥40 |
ASTM 163 A240 | 管、薄板、熱板、退火 | ≥515 | ≥205 | ≥40 |
三、耐蝕性能
(06Cr18Ni11Ti) 321不銹鋼的耐腐蝕性能 | ||||
介 質(zhì) | 介 質(zhì) 條 件 | 試驗時間 h | 腐蝕時間 mm/a | |
濃度,% | 溫度,℃ | |||
硝 酸 | 30 | 20 | 720 | 0.007 |
50~66 | 20 | 720 | 0 | |
93 | 43 | 720 | 0.05 | |
95 | 37~55 | 720 | 0.03 | |
97 | 55 | 720 | 0.76 | |
99 | 55 | 720 | 1.25 | |
99.67 | 55 | <10 | ||
硫 酸 | 2 | 50 | 68 | 0.016 |
2 | 100 | 42 | 30~65 | |
5 | 50 | ~20 | 3.0~4.5 | |
5 | 100~105 | 16~43 | 3.3~15 | |
80 | 20 | 120 | 0.46 | |
醋 酸 | 1~濃 | 20~40 | <0.1 | |
10 | <0.1 | |||
50 | <0.1 | |||
80 | <0.3 | |||
磷 酸 | 10 | 0.01 | ||
28 | 80 | 20 | 0.67 | |
45 | 0.1~1.0 | |||
60 | 60 | 72 | 1.7 | |
80 | 110 | 腐蝕深度過大 | ||
檸檬酸 | 1~50 | 20 | <0.1 | |
5 | 140 | <1.0 | ||
50 | <10.0 | |||
95 | 20~140 | <0.1 | ||
氫氧化鉀 | 20 | 20~沸 | <0.1 | |
50 | 20 | <0.1 | ||
50 | 沸 | <0.1 | ||
熔化的 | >10.0 | |||
氫氧化鈉 ~35 | ~12 | 100 | 0.0044 | |
100 | 0.008 | |||
重鉻酸鉀 | 25 | 20~沸 | <0.1 | |
氯化錳 | 10~50 | 100 | <0.1 | |
過氧化鈉 | 10 | 20~沸 | <0.1 | |
亞硫酸鈉 | 25~50 | 沸 | <0.1 | |
硫酸鈉 | 5~飽和 | 100 | <0.1 | |
熔化的 | 900 | <0.3 | ||
硫 | 熔化的 | 130 | <0.1 | |
熔化的 | 445 | <0.3 | ||
硫酸銀 | 10 | 沸 | <0.1 | |
氯 | 干燥的 | 20 | <0.1 | |
干燥的 | 100 | >10.0 | ||
漂白粉 | 潮濕的 | 40 | 0.48 | |
氰化鈉 | 干燥的 | 20~100 | <0.1 | |
干燥的 | 100~500 | <10.0 |
四、工藝性能
321不銹鋼的冷、熱加工性能優(yōu)良,適宜的熱加工溫度為900~1150℃,冷加工性能良好,可受任何形式的冷加工和冷成型。生產(chǎn)板、管、絲、帶、棒鍛件等冶金產(chǎn)品不會出現(xiàn)特殊困難。
321不銹鋼的熱處理工藝通常采用固溶退火,固溶溫度為950~1150℃,冷卻方式以水冷為宜,薄截面產(chǎn)品可以空冷,冷加工中間退火溫度為850~970℃,保溫后快冷。此鋼亦可采用穩(wěn)定化處理,熱處理溫度為850~930℃。
321不銹鋼可焊性良好,可采用通常的焊接方法進行焊接。手工電弧焊焊條可使用奧132、奧137、奧022或E347-15。焊后一般不需要熱處理,鍋爐鋼管焊接后需要進行1121℃±28℃,至少保溫15分鐘的固溶退火處理。
五、材料應(yīng)用
(06Cr18Ni11Ti) 321不銹鋼廣泛的用于化工和石油以及核工業(yè)的耐腐蝕部件和高溫焊接構(gòu)件,如反應(yīng)器、管道、熱交換、大型鍋爐過熱器、再熱器蒸汽管道等。在核反應(yīng)堆工程中可用于堆內(nèi)構(gòu)件、主管道、緊固件螺栓、熱交換器等。