310 bearbetningsprocesser i rostfritt stål: Skär-, bocknings- och svetstekniker

Typ 310 rostfritt stål (UNS S31000) är en austenitisk kvalitet som innehåller ungefär 25 % krom och 20 % nickel. Den är specificerad för ugnsdelar, värmebehandlingsfixturer och kemisk utrustning som arbetar upp till cirka 1050 C i kontinuerlig drift, eftersom dess stabila kromoxidskala motstår oxidation vid temperatur. Egenskaperna som gör 310 värdefull gör det också svårt att bearbeta: snabb arbetshärdning, låg värmeledningsförmåga och hög seghet. Framgång för tillverkning beror på att förstå dessa egenskaper snarare än att bekämpa dem.

Materialöversikt och specificerade egenskaper

Enligt ASTM A240 specificeras typ 310 (UNS S31000) med följande sammansättning och minsta mekaniska värden.

Element / egendom	Angivet värde
Kol (C), max	0.25%
Mangan (Mn), max	2.00%
Kisel (Si), max	1.50%
Fosfor (P), max	0.045%
Svavel (S), max	0.030%
Krom (Cr)	24.00-26.00%
Nickel (Ni)	19.00-22.00%
Draghållfasthet, min	515 MPa
0,2 % hållfasthet, min	205 MPa
Förlängning, min	40%

Varianten 310S med låg-kolhalt (UNS S31008) begränsar kolet till maximalt 0,08 % för förbättrad svetsbarhet i tjocka sektioner. Bearbetningspraxis är identisk för båda.

Skärningsprocesser

För plåt- och stångskärning är termiska metoder standard. Laserskärning passar tunna-till-medelstora sektioner med en smal snitt, plasmaskärning hanterar tjockare plåt ekonomiskt, och abrasiv vattenstråleskärning undviker värme-påverkade zoner helt för kanter som måste förbli helt austenitiska. Mekanisk sågning och klippning är möjliga men kräver mer kraft än för 304 på grund av legeringens höga hållfasthet och arbets-härdningshastighet. Oavsett metod är nyckeln att ta bort material med ett beslutsamt slag: lätta, tveksamma skärningar-härdar ytan och orsakar verktygsgnidning, kantslitage och dålig ytfinish.

Böjning och formning

310 bör formas vid rumstemperatur med generösa radier. En praktisk minsta böjradie är cirka 3 gånger materialtjockleken, större än de 1-2 gånger som är typiska för 304, eftersom legeringen motstår deformation och fjädrar kraftigt tillbaka, så återfjädring måste byggas in i verktyget. Om varmformning är nödvändig är det rekommenderade området ungefär 980-1150 C följt av lösningsglödgning, och formning i mellantemperaturområdet bör undvikas eftersom det kan minska duktiliteten och korrosionsbeständigheten. Svår kölddeformation kan också inducera lätt magnetism genom töjningsinducerad martensit, som avlägsnas genom lösningsglödgning.

Svetstekniker

Gaswolframbågsvetsning, även kallad argonbågsvetsning, är den föredragna metoden för 310 eftersom det ger exakt värmekontroll och ren svetsmetall. Skärmad metallbågsvetsning och nedsänkt bågsvetsning används också för tyngre sektioner. Matchande tillsatsmetall som ER310 är specificerad så att svetsavlagringen behåller hela legeringsinnehållet. Eftersom 310-arbete-härdar och har låg värmeledningsförmåga, byggs värme upp snabbt: använd stringer-pärlor, måttlig värmetillförsel och kontrollerad interpass-temperatur, och låt arbetet svalna mellan passagerna. För komponenter som fungerar över cirka 425 C eller i korrosiva media, efter-svetslösningsglödgning vid ungefär 1066-1121 C med snabb kylning återställer den fullständigt austenitiska strukturen, löser upp sekundära karbider och återhomogeniserar svetszonen.

Bearbetningsparametrar och ytkvalitet

Skarpa, styva verktyg är grunden för bra 310-bearbetning. Positiva spånvinklar, skärhastigheter lägre än de som används för kolstål och generös skärvätska minskar arbetets-härdning som gör verktyg trubbiga och försämrar ytor. Trubbiga verktyg, aggressiv matning och otillräcklig smörjning är de vanliga orsakerna till dålig ytfinish, skrammel och dimensionsförskjutning. För borrning och gängning, använd lägre hastigheter och dra ut verktyget ofta för att rensa spån och tillåta kylning.

FAQ

F1: Vilka verktyg är lämpliga för att skära 310 rostfritt stål?

S: Skarpa höghastighetsverktyg i-stål eller hårdmetall med positiv räfsa; skäreggen måste förbli skarp för att minimera arbetshärdning och skärkraft.

F2: Vilken böjradie krävs för 310?

A: Minst cirka 3 gånger materialtjockleken, med hänsyn till återfjädring; varmformning, när den används, bör följas av lösningsglödgning.

F3: Vilka svetsmetoder används vanligtvis för 310?

S: Gasvolframbågsvetsning (argonbågsvetsning) är att föredra för svetskvalitet; skärmad metallbågsvetsning och nedsänkt bågsvetsning används också, alla med matchande ER310 fyllmedel.

F4: Behöver 310 efter-svetsvärmebehandling?

S: För service vid förhöjd temperatur eller i korrosiva miljöer rekommenderas efter-svetslösningsglödgning vid cirka 1066-1121 C för att lindra stress och återställa korrosions- och värmebeständighet.

F5: Varför är den bearbetade ytkvaliteten dålig?

S: Vanligtvis på grund av trubbiga verktyg, olämpliga skärparametrar eller otillräcklig smörjning; optimering av dessa faktorer återställer ytkvaliteten.

F6: Är 310 svårare att bearbeta än 304?

S: Ja, på grund av snabbare arbetshärdning, lägre värmeledningsförmåga och högre seghet; lägre hastigheter och stela inställningar krävs.