Allgemeine Eigenschaften
Alloy 310 (UNS S31000) ist ein austenitischer Edelstahl, der für korrosionsbeständige Anwendungen bei hohen Temperaturen entwickelt wurde. Hier sind einige wichtige Punkte zu Alloy 310: Alloy 310 weist eine gute Oxidationsbeständigkeit bis zu 2010 °F (1100 °C) unter leicht zyklischen Bedingungen auf. Es kann erhöhten Temperaturen ohne nennenswerte Oxidation standhalten. Sulfidierungs- und Aufkohlungsbeständigkeit: Aufgrund ihres hohen Chrom- und moderaten Nickelgehalts ist die Alloy 310 resistent gegen Sulfidierung und kann in mäßig aufkohlenden Atmosphären eingesetzt werden. Härtere Aufkohlungsatmosphären erfordern jedoch in der Regel Nickellegierungen wie Alloy 330 (UNS N08330). Die Legierung 310 kann in leicht oxidierenden, nitrierenden, zementierenden und thermischen Zyklenanwendungen eingesetzt werden. Allerdings muss die maximale Betriebstemperatur in diesen Anwendungen im Vergleich zu Nicht-Zyklen-Bedingungen möglicherweise reduziert werden. Es eignet sich aufgrund seiner geringen magnetischen Permeabilität und Zähigkeit bis zu -450 °F (-268 °C) auch für kryogene Anwendungen. Sigma-Phasenfällung: Beim Erhitzen zwischen 650 und 950 °C (1202 – 1742 °F) unterliegt die Legierung 310 einer Sigma-Phasenausscheidung, die die Zähigkeit und die mechanischen Eigenschaften verringern kann. Die Behandlung des Lösungsglühens bei 2012 – 2102 °F (1100 – 1150 °C) kann dazu beitragen, ein gewisses Maß an Zähigkeit wiederherzustellen. Varianten:
Alloy 310S (UNS S31008) ist die kohlenstoffarme Version der Legierung, die aufgrund ihrer einfachen Verarbeitung ausgewählt wurde. Die Legierung 310H (UNS S31009) ist eine Modifikation mit hohem Kohlenstoffgehalt, die für eine verbesserte Kriechfestigkeit entwickelt wurde. In vielen Fällen können die Korngröße und der Kohlenstoffgehalt der Platte sowohl die Anforderungen von 310S als auch von 310H erfüllen.
Anträge
- Kryogene Komponenten
- Lebensmittelverarbeitung
Öfen – Brenner, Türen, Ventilatoren, Rohrleitungen und Rekuperatoren
Wirbelschichtöfen – Kohlebrennkammern, Gitter, Rohrleitungen, Windkästen - Erzaufbereitung/Stahlwerke – Schmelzanlagen für Hütten und Stahl, Stranggießanlagen
Erdölraffination – katalytische Rückgewinnungssysteme, Fackeln, Rekuperatoren, Rohraufhängungen - Stromerzeugung – Einbauten von Kohlevergasern, Kohlenstaubbrenner, Rohraufhängungen
- Sinter-/Zementwerke – Brenner, Brennerabschirmungen, Zu- und Abführsysteme, Windkästen
- Thermische Behandlung – Glühabdeckungen und -kästen, Brennergitter, Türen, Ventilatoren, Muffeln und Retorten, Rekuperatoren, Hubbalken
Normen
ASTM........ A 240ASME........ SA 240
AMS.......... 5521
Korrosionsbeständigkeit
Nasskorrosion
Alloy 310 ist nicht speziell für den Einsatz in nasskorrosiven Umgebungen ausgelegt. Der hohe Kohlenstoffgehalt, der zugesetzt wird, um die Kriecheigenschaften zu verbessern, kann sich nachteilig auf die Beständigkeit gegen wässrige Korrosion auswirken. Die Legierung kann nach längerer Einwirkung bei hohen Temperaturen anfällig für interkristalline Korrosion sein. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Alloy 310 mit ihrem hohen Chromgehalt von 25 % im Vergleich zu vielen anderen hitzebeständigen Legierungen eine bessere Korrosionsbeständigkeit bietet. Der hohe Chromgehalt trägt zu seiner allgemeinen Korrosionsbeständigkeit bei. Auch wenn die Legierung 310 nicht ideal für nasskorrosive Umgebungen ist, kann sie dennoch eine zufriedenstellende Leistung in Hochtemperaturanwendungen bieten, bei denen die Beständigkeit gegen Oxidation und Zunder entscheidend ist.
Korrosion bei hohen Temperaturen
Der hohe Chrom- (25 %) und Siliziumgehalt (0,6 %) der Legierung 310 macht sie widerstandsfähiger gegen Hochtemperaturkorrosion in den meisten Betriebsumgebungen. Die Betriebstemperaturen sind unten aufgeführt.
Oxidierende Bedingungen (max. Schwefelgehalt – 2 g/m3)
1922 °F (1050 °C) kontinuierlicher Betrieb
2012 °F (1100 °C) Spitzentemperatur
Oxidierende Bedingungen (max. Schwefel größer als 2 g/m3)
1742 °F (950 °C) maximale Temperatur
Atmosphäre mit niedrigem Sauerstoffgehalt (max. Schwefelgehalt – 2 g/m3)
1832 °F (1000 °C) maximale Temperatur
Nitrier- oder Aufkohlungsatmosphären
maximal 850 – 950 °C (1562 – 1742 °F)
Die Legierung schneidet in der Reduktions-, Nitrier- oder Aufkohlungsatmosphäre nicht so gut ab wie Alloy 600 (UNS N06600) oder Alloy 800 (UNS N08800), aber sie übertrifft die meisten hitzebeständigen Edelstähle unter diesen Bedingungen.
Typische Kriecheigenschaften
Temperatur |
Kriechdehnung (MPa) |
Zeitstandbruch (MPa) |
|||||
°C |
°F |
ca. 1000 STD. |
ca. 10000 h |
100000 H |
ca. 1000 STD. |
ca. 10000 h |
|
600 |
1112 |
120 |
100 |
40 |
200 |
140 |
|
700 |
1292 |
50 |
35 |
20 |
80 |
45 |
|
800 |
1472 |
20 |
10 |
8 |
35 |
20 |
|
900 |
1652 |
10 |
6 |
3 |
15 |
10 |
|
1000 |
1832 |
5 |
3 |
1.5 |
9 |
4 |
Chemische Analyse
Gewicht % (alle Werte sind maximal, sofern nicht anders angegeben)
Element |
310 |
310S |
310H |
Chrom |
24,0 min.-26,0 max. |
24,0 min.-26,0 max. |
24,0 min.-26,0 max. |
Nickel |
19,0 min.-22,0 max. |
19,0 min.-22,0 max. |
19,0 min.-22,0 max. |
Kohlenstoff |
0.25 |
0.08 |
0.04 Min. - 0.10 Max. |
Mangan |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
Phosphor |
0.045 |
0.045 |
0.045 |
Sulfer |
0.030 |
0.030 |
0.030 |
Silizium |
1.50 |
1.50 |
0.75 |
Eisen |
Gleichgewicht |
Gleichgewicht |
Gleichgewicht |
Physikalische Eigenschaften
Dichte
0,285 lbs/in37,89 g/cm3
Spezifische Wärme
0,12 BTU/lb-°F (32 – 212 °F)502 J/kg-°K (0 – 100 °C)
Elastizitätsmodul
28,5 x 106 psi196 GPa
Wärmeleitfähigkeit 212 °F (100 °C)
8,0 BTU/h/ft2/ft/°F10,8 W/m-°K
Schmelzbereich
2470 – 2555 °F1354 – 1402°C
Elektrischer Widerstand
30,7 Mikrohm-Zoll bei 68 °C78,0 Mikrohm-cm bei 20°C
Mechanische Eigenschaften
Typische Werte bei 68 °F (20 °C)
Streckgrenze 0,2 % Ausgleich |
Ultimative Zugfestigkeit Kraft |
Verlängerung in 2 Zoll. |
Härte |
||
psi (min.) |
(MPa) |
psi (min.) |
(MPa) |
% (min.) |
(max.) |
35,000 |
245 |
80,000 |
550 |
45 |
217 Brinell |
Fertigungsdaten
Alloy 310 kann leicht geschweißt und durch die üblichen Fertigungsverfahren verarbeitet werden.
Warmumformung
Gleichmäßig bei 950 – 1200 °C (1742 – 2192 °F) erhitzen. Nach der Warmumformung wird ein abschließendes Glühen bei 1832 – 2101 °F (1000 – 1150 °C) empfohlen, gefolgt von einem schnellen Abschrecken.
Kaltumformung
Die Legierung ist ziemlich duktil und bildet sich in einer Weise, die 316 sehr ähnlich ist. Die Kaltumformung von Werkstücken, die über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wird nicht empfohlen, da die Legierung einer Hartmetallausscheidung und Sigma-Phasenausscheidungen ausgesetzt ist.
Schweißen
Die Legierung 310 kann mit den meisten Standardverfahren wie WIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW und FCAW problemlos geschweißt werden.