
321/321H合金
材料说明
一般属性
合金321(UNS S32100)是一种稳定性非常好的不锈钢。在温度达到800-1500°F(427-816°C),碳化铬沉淀的条件下,仍能保持良好的抗粒间腐蚀的能 力。由于成分中添加了钛,在碳化铬形成的情况下,321合金仍然可以保持稳定性。347合金则是由于添加了轲和钽来保持其稳定性。.
321和347合金常用于高温环境下800-1500°F(427-816°C)的长期作业。如果应用只涉及焊接或短时间加热时,用304L代替就可以了。
321和347合金的高温作业优势,也有赖于其良好的机械性能。和304, 304L相比,321和347具有更佳的抗蠕变%0px; margin: 0px;">
硫 | 0.030 | 0.03 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
硅 | 0.75 | 0.75 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
铬 | 17.00-19.00 | 17.00-19.00 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
镍 | 9.00-12.00 | 9.00-13.00 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
钶+钽** | -- | 有机介质或若腐蚀性的水剂、牛奶或其他乳制品或大气条件下,即使存在大量碳化物沉淀,也很少会产生粒间腐蚀。当焊接较薄的板材时,因为停留在800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)这一温度范围的时间非常短,不容易产生粒间腐蚀,所以不稳定的等级都可以胜任了。碳化物沉淀到什么程度是有害的取决于合金暴露于800°F -- 1500°F (427°C -- 816°C)这一温度范围的时间长短以及腐蚀介质。焊接较厚的板材是尽管加热时间较长,但由于不稳定的L等级,含碳量在0.03%或更低,碳化物的沉淀也 不足以对这个等级产生危害。 |
重量变化 (毫克/平方厘米) | |||||
暴露时间 | 1300°F | 1350°F | 1400°F | 1450°F | 1500°F |
168 小时 | 0.032 | 0.046 | 0.054 | 0.067 | 0.118 |
500 小时 | 0.045 | 0.065 | 0.108 | 0.108 | 0.221 |
1,000 小时 | 0.067 | -- | 0.166 | -- | 0.338 |
5,000 | -- | -- | 0.443 | -- | -- |
321和347的主要区别在于细微的合金添加剂,但不影响抗氧化性。因此,这些测试结果对两个等级来说都具有代表性。但是,氧化率会受暴露环境以及产品形态等固有因素的影响,因此,这些结果应仅被视为这些等级抗氧化性的通常数值。
物理性能
合金321和347的物理性能颇相似,实际上,可以视为相同。表格中所列数值对这两种合金都适用。
若经适当的退火处理,合金321和347不锈钢主要含有奥氏体和钛碳化物或铌碳化物。少量的铁素体可能会或可能不会出现在微观结构中。若长时间暴露于温度 介于1000°F -- 1500°F (593°C -- 816°C)的环境中,可能会形成少量的西格玛相。
热处理不能使稳定的合金321和347不锈钢硬化。
金属的总传热系数除了取决于金属的导热系数外,还取决于其它因素。在大多数情况下,膜层散热系数、锈皮和金属的表面状况。不锈钢能保持表面整洁,因此它的传热性比其它导热系数更高的金属更好。
导磁性
稳定的合金321和347一般不带磁性。在退火状态下,它的导磁系数低于1.02。导磁率会因成分而改变,因冷作而增加。含铁素体的焊缝的导磁率会高一点。
物理性能 | ||
密度 | ||
Grade | g/cm3 | lb/in3 |
321 | 7.92 | 0.286 |
347 | 7.96 | 0.288 |
抗拉弹性系数 | |||
28 x 106 psi | |||
193 GPa | |||
线性热膨胀平均系数 | |||
温度范围 | |||
°C | °F | cm/cm °C | in/in °F |
20-100 | 68 - 212 | 16.6 x 10-6 | 9.2 x 10-6 |
20 - 600 | 68 - 1112 | 18.9 x 10-6 | 10.5 x 10-6 |
20 - 1000 | 68 - 1832 | 20.5 x 10-6 | 11.4 x 10-6 |
导热性 | |||
温度范围 | |||
°C | °F | W/m•K | Btu•in/hr•ft2•°F |
20-100 | 68 - 212 | 16.3 | 112.5 |
20 - 500 | 68 - 932 | 21.4 | 14.7 |
比热 | |||
温度范围 | |||
°C | °F | J/kg K | Btu/lb•°F |
0-100 | 32 - 212 | 500 | 0.12 |
电阻率 | ||
温度范围 | ||
°C | °F | microhm•cm |
20 | 68 | 72 |
100 | 213 | 78 |
200 | 392 | 86 |
400 | 752 | 100 |
600 | 1112 | 111 |
800 | 1472 | 121 |
900 | 1652 | 126 |
熔化范围 | |
°C | °F |
1398 - 1446 | 2550 - 2635 |
机械性能
室温下的延展性
稳定的合金321和347铬镍等级在退火状态下(2000°F [1093°C], 空气冷却)的机械性能最小值如下表所示。
高温下的延展性
合金321和347在高温下的典型机械性能如下表所示。在1000°F (538°C)及更高的温度环境中,这些稳定合金的强度明显高于不稳定的304合金。
含碳量高的合金321H和347H(UNS32109和S34700)在1000°F (537°C)以上的环境中具有更高的强度。合金347H的ASME最大许用设计应力数据显示这个等级的强度比含碳量较低的合金347高。合金321H不 允许用于Section VIII的应用,而且对于Section III的应用,只限于800°F (427°C)或以下的温度。
蠕变及应力破裂性能
合金321和347不锈钢的典型蠕变及应力破裂数据如下表所示。稳定合金在高温中的蠕变及应力破裂强度高于不稳定合金304和304L。合金321和347这些优越的性能使其适用于高温作业的承压零件,例如我们常见的锅炉及压力容器。
321和347的冲击强度 | |||
测试温度 | 夏比冲击能量吸收 | ||
°F | °C | Ft-lb | Joules |
75 | 24 | 90 | 122 |
-25 | -32 | 66 | 89 |
-80 | -62 | 57 | 78 |
ASTM A 240和ASME SA-240 要求的室温下机械性能的最小值 | |||
类型 | 屈服强度 | 极限抗拉强度 psi (MPa) | 延伸率 (%) |
321 | 30,000 (205) | 75,000 (515) | 40.0 |
347 | 30,000 (205) | 75,000 (515) | 40.0 |
ASTM A 240和ASME SA-240 要求的室温下机械性能的最小值 | |||
类型 | 硬度,最大值 | ||
板 | 片 | 条 | |
321 | 217 | 95Rb | 95Rb |
347 | 201 Brinell | 92Rb | 92Rb |
高温条件下的抗拉性能 合金 321 (0.036 英寸厚 / 0.9 mm 厚) | ||||
测试问题 | 屈服强度 .2% Offset psi (MPa) | 极限抗拉强度 psi (MPa) | %延伸率 | |
°F | °C | |||
68 | 20 | 31,400 (215) | 85,000 (590) | 55.0 |
400 | 204 | 23,500 (160) | 66,600 (455) | 38.0 |
800 | 427 | 19,380 (130) | 66,300 (455) | 32.0 |
1000 | 538 | 19,010 (130) | 64,400 (440) | 32.0 |
1200 | 649 | 19,000 (130) | 55,800 (380) | 28.0 |
1350 | 732 | 18,890 (130) | 41,500 (285) | 26.0 |
1500 | 816 | 17,200 (115) | 26,000 <br data-fil |