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奧氏體不銹鋼低溫性能及選用

時(shí)間:2020-06-11    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:84

一、奧氏體不銹鋼低溫應(yīng)用

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年6月11日訊  奧氏體不銹鋼在低溫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛,是制造低溫(低于-200℃)設(shè)備最主要的結(jié)構(gòu)材料之一。


二、常見的三種不銹鋼類型

1)固溶化的300系列不銹鋼,例如304  304L 316 316L等。

2)氮強(qiáng)化級(jí)不銹鋼,在低溫下有很高的強(qiáng)度,并保持300系列的諸多優(yōu)點(diǎn)。

3)300系列冷軋鋼板。


三、奧氏體不銹鋼低溫性能特點(diǎn)

1、抗拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度隨著溫度的降低而逐漸升高,其中抗拉強(qiáng)度的升高尤其明顯。

PS:在溫度較高的情況下,金屬原子的熱振動(dòng)會(huì)幫助克服位錯(cuò)移動(dòng)障礙;但當(dāng)溫度降低時(shí),原子熱振動(dòng)也降低,不利于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng);故大部分金屬都會(huì)隨著溫度的降低而升高強(qiáng)度。

2、在低溫下斷裂前仍然會(huì)發(fā)生大量塑性變形,故脆化傾向小。

3、隨著溫度的降低,熱導(dǎo)率與比熱容也隨之降低。——此可減少低溫容器的熱損失。

4、溫度降低會(huì)增加熱膨脹系數(shù)而增加變形量,故選擇低溫材料的焊材時(shí),要選用與母材熱膨脹系數(shù)相近的焊材。


四、影響奧氏體不銹鋼低溫性能的因素

1、晶體結(jié)構(gòu)

具有面心立方晶格的金屬與合金,在低溫下不會(huì)失去韌性,一般沒有轉(zhuǎn)脆溫度-而奧氏體不銹鋼即屬于立方晶格結(jié)構(gòu)(FCC)。

而體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)晶體的金屬或合金會(huì)有明顯的轉(zhuǎn)脆溫度,即在某一臨界溫度以下時(shí)會(huì)突然脆化。

2、成分

奧氏體不銹鋼的組織很大程度上取決于鋼中的化學(xué)成分;碳是穩(wěn)定奧氏體的元素,增加含碳量可以增加奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度,但碳會(huì)和鉻在奧氏體晶界形成碳化鉻,從而降低耐蝕性能。同時(shí)碳化鉻的析出會(huì)增加基體中的鉻鎳當(dāng)量比而使奧氏體變得不穩(wěn)定,容易導(dǎo)致馬氏體變態(tài)而降低低溫韌性。

鉻能使鋼材表面形成一層致密的氧化膜起到強(qiáng)烈的鈍化作用而提升耐蝕性能。

鎳為奧氏體形成元素,但若單獨(dú)存在時(shí),含量至少需要到24%以上才能達(dá)到全奧氏體組織;如果鉻含量為18%的條件下,只要8%以上的鎳,就可以形成100%的奧氏體。 

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鐵-鉻系中鎳對(duì)奧氏體γ相區(qū)的影響

 

3、馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度(Ms)

除了鋁與鈷之外的其它合金元素,幾乎對(duì)穩(wěn)定奧氏體都會(huì)有幫助(在冶金學(xué)上即是使C曲線右移);即會(huì)增加馬氏體變態(tài)的阻力。其中以碳,鎳,鉻最為重要。

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鉻、鎳對(duì)馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度的影響

 

300系列不銹鋼之所以可以作為低溫材料就是因?yàn)槠銶s點(diǎn)的溫度約在-200℃左右。


五、結(jié)論

1)304型不銹鋼是-196(液氮)以上的低溫材料首選。

2)304L與316可做為-196至-253(液氫)低溫材料的選擇。

3)316L型含2-3%鉬,提高了強(qiáng)度與抗應(yīng)力腐蝕及點(diǎn)蝕能力,可做為-269(液氦)的低溫儲(chǔ)罐與管道的首選材料。

4)321型不銹鋼的鉻鎳含量更高,在低溫下更穩(wěn)定;鈮鈦的加入使其在存在加工應(yīng)力的條件下仍能適用于-269的低溫。