AISI 321 rostfritt stål: titan-stabiliserad kvalitet för hög-temperaturservice

AISI 321: Titanium-stabiliserad austenitisk kvalitet

AISI 321 är ett austenitiskt rostfritt stål med en nominell sammansättning av 18 % krom och 10 % nickel, till vilket titan tillsätts som stabiliserande element. Dess motsvarigheter är UNS S32100 och EN 1.4541 (X6CrNiTi18-10). Titanet kombineras företrädesvis med kol och kväve, så att krom förblir i fast lösning och kromkarbidutfällning vid korngränserna undertrycks. Detta ger graden motståndskraft mot intergranulär korrosion efter exponering i sensibiliseringsområdet, ungefär 425-815 grader, och gör det till ett standardval för service upp till cirka 900 grader.

Eftersom den austenitiska strukturen är stabil, kombinerar 321 hög-temperaturstyrka och skalningsbeständighet med utmärkt seghet, inklusive vid kryogena temperaturer. Den formas lätt genom bromsning, valsformning och djupdragning, och den svetsar bra utan efter-glödgning i de flesta applikationer.

Kemisk sammansättning enligt ASTM A240

ASTM A240 specificerar följande gränser för 321 plåt, plåt och remsa. Enstaka värden är maximivärden om de inte visas som ett intervall.

Element	321 (UNS S32100)
Kol	0,08 max
Mangan	2.00 max
Fosfor	0,045 max
Svavel	0,030 max
Kisel	0,75 max
Krom	17.0-19.0
Nickel	9.0-12.0
Kväve	0,10 max
Titan	5 x (C + N) min, 0,70 max

Klass 321H (UNS S32109) är varianten med hög-kolhalt med kolkontrollerat mellan 0,04 % och 0,10 %. Det högre kolet höjer kryp- och brotthållfastheten över cirka 550 grader, så 321H är specificerad för pann- och tryckkärlsdelar i krypområdet, med 321 att föredra där vattenhaltig korrosionsbeständighet efter hög-temperaturservice också är viktig.

Mekaniska egenskaper

Enligt ASTM A240 måste glödgad produkt uppfylla följande minimikrav.

Egendom	321 (minst)
Draghållfasthet	515 MPa (75 ksi)
Sträckgräns (0,2 % offset)	205 MPa (30 ksi)
Förlängning i 50 mm	40 %

Kvaliteten levereras i lösningen-glödgat tillstånd, vanligtvis glödgat runt 950-1120 grader och snabbt kylt. I detta tillstånd erbjuder den den goda kombinationen av styrka, duktilitet och seghet som förväntas av ett 18-10 austenitiskt stål, med den extra fördelen av stabila egenskaper efter lång drift vid hög temperatur.

Svetsning: Varför 347 Filler är standard

En begränsning på 321 är att titan inte överförs bra över en hög-temperatursvetsbåge, så 321 i sig rekommenderas inte som svetstillsats. Istället används klass 347 (UNS S34700): niob utför samma hårdmetall-stabiliseringsuppgift och överförs på ett tillförlitligt sätt över bågen, vilket gör 347 till standardfyllmedlet för svetsning 321. Efter-svetsglödgning krävs inte för de flesta tjänster, eftersom den stabiliserade sammansättningen 1 håller värmen-motståndskraftig mot korsning. Grade 347 används endast ibland som föräldrabricka, främst där dess egen stabilisering är att föredra.

Liksom andra austenitiska kvaliteter har 321 enastående formnings- och svetsegenskaper och utmärkt seghet, även ner till kryogena temperaturer. En praktisk begränsning är att 321 inte polerar bra, så det rekommenderas inte för dekorativa applikationer där en ljus, spegelfinish krävs.

Ansökningar

Typiska applikationer inkluderar avgassystem för flygplan och bilar, expansionsfogar och bälgar, ugnsdelar, överhettar- och-värmeväxlarslangar, kemisk bearbetningsutrustning och komponenter som måste tåla upprepad uppvärmning och kylning mellan omgivningstemperatur och upp till cirka 900 grader. För kontinuerlig drift över cirka 900 grader är högre-legeringskvaliteter som 310 mer lämpliga.

FAQ

Q1. Vad är skillnaden mellan 321 och 304?321 tillför titanstabilisering och något högre nickel, så den motstår intergranulär korrosion i intervallet 425-815 grader och är att föredra för drift med förhöjda-temperaturer; 304 är billigare och är standard för allmänna-ändamål, icke-svetsade eller lågtemperaturapplikationer.

Q2. Vad används 321H till?321H har kolkontrollerat till 0,04-0,10 % för högre kryp- och brotthållfasthet över cirka 550 grader, vilket gör den till valet för panna- och tryckkärlskomponenter som arbetar i krypområdet.

Q3. Varför används 347 som fyllmedel för svetsning av 321?Titan förloras över svetsbågen, så 321 filler skulle inte stabilisera svetsmetallen. Niob i 347 överförs tillförlitligt och ger samma stabilisering, vilket ger en svets med matchande korrosionsbeständighet.

Q4. Kräver 321 efter-svetsvärmebehandling?Nej. Den stabiliserade sammansättningen förhindrar utfällning av krom-karbid i den värme-påverkade zonen, så lösningsglödgning efter svetsning krävs inte för de flesta tjänster.

F5. Kan 321 användas för dekorativa applikationer?Det rekommenderas inte: kvaliteten polerar inte till en ljus yta lika bra som 304, och den är vald för ingenjörskonst och hög-temperatur i stället för utseende.