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抗水溶液腐蚀
309/309S和310/310S主要用于高温环境下,可以有效利用它们的抗氧化性。但是,这些合金因为含铬量和含镍量高,对水溶液也具有一定的耐腐蚀性。
含镍量高使这些合金对氯化物应力龟裂腐蚀的抵抗力比18-8不锈钢稍好,尽管如此,但是309/309S和310/310S奥氏体不锈钢仍然*受这种腐蚀的影响。
需要提高耐水溶液腐蚀的应用中,往往会用到310/310S,如:溶液中的作业,这种溶液中可能发生晶界择优腐蚀。
高温抗氧化性
在多数情况下,金属合金都会与周围环境发生一定程度的化学反应。常见的化学反应就是氧化:金属元素与氧气结合,生成氧化物。不锈钢通过铬元素的局部氧化使其具有抗氧化性,在铬元素局部氧化的过程中,可以形成一种非常稳定的氧化物(Cr2O3 氧化铬)。只要金属的铬含量充足,在金属表面即可形成一层连续的氧化铬绿,防止其他氧化物生成,并对金属起到保护作用。氧化率是由带点粒子的传输来控制的。当表面的锈皮越厚,氧化率就会大幅度下降,因为带点粒子传输的路径越远。这个过程叫钝化,也就是钝化膜形成的过程。
加工特性
309/309S,310/310S不锈钢因其耐高温和抗氧化性能,被广泛应用于热处理/加工行业。也因为这样,这些合金常被加工成复杂结构。碳钢的加工性通常被认为是金属成型操作中的标准。奥氏体不锈钢表现出来的性能和碳钢大不相同:奥氏体不锈钢更难加工,变硬的速度非常快。尽管这并不会改变我们一般用的加工方法,如:切割,机械加工,成型等,但是这些特性却影响这些加工方法的具体细节。
切割和机械加工普通软钢的标准技术,稍作调整后也可用于加工奥氏体不锈钢。但是奥氏体不锈钢更难加工,变硬的速度非常快。加工过程中产生的碎片细且硬,并保留着相当好的延展性。加工用的道具应保持锋利和坚硬。对于硬化区域,一般采用深度和慢速切割。由于奥氏体不锈钢的导热性低和热膨胀系数高,在切割和机械加工的过程中,必须考虑排热和尺寸公差。
奥氏体不锈钢可通过弯曲,拉伸成形,滚扎成形,锤打成形,扩口加工/凸缘加工,旋转,精抽,液压成形等方法达到冷作成形。在加工过程中,奥氏体不锈钢*硬化,表现为加工过程中要不断加工的力量。这就意味着需要用更强大的成形设备并且终限制了成型度。
因为各种环境和金相的因数,用于309和310热作的温度范围相对较窄。锻造的初始温度范围是1800-2145°F (980-1120°C),结束温度不能低于1800°F (980°C)。在过高的温度下加工,因为环境和金相的因素,尤其是铁素体的生成,会导致合金的热塑性下降。在过低的温度下加工,形成脆片*二相,如:西格玛相。锻造后,锻件需*冷却到暗热。
由于309/309S,310/310S在室温下呈现奥氏体结构,因此不能通过热处理达到硬化。通过热作或冷作,可以达到更高的机械强度,但是这些等级通常达不到这种状态。通过冷作,也可以获得更好的抗拉强度和屈服强度,冷作后如果不退火,这些性能在高温下就不稳定,而这些合金往往是用于高温作业。如果在高温环境下使用冷作后的材料,却刚好相反,会影响材料的蠕变性能。
310s不锈钢的导热系数
其他形式的退化
除了氧气以外,粒子在高温环境下也可以引起不锈钢的加速退化。硫的存在可以引起硫化腐蚀。不锈钢的硫化腐蚀是一个复杂的过程,而且很大程度上受硫和氧气含量以及硫的存在形式影响(比如:气态,氧化硫,氢化硫)。铬可以形成稳定的氧化物和硫化物。在氧气和含硫化合物共同存在的情况下,通常在外部形成氧化铬层作为一个保护层阻止硫进入。然而,硫化腐蚀仍然可以在锈皮损坏和分离的地方发生,在某些特定情况下,硫可以穿过氧化铬,在金属内部形成硫化铬。在含镍量高(25%或者更高)的合金中,硫化作用增强。镍和硫化镍形成低熔点的共晶相,在高温条件下,可能对材料造成严重的损坏。
环境中如果存在含碳量高的粒子,会导致碳元素进入金属,随后形成内部碳化物。渗碳作用一般在温度1470°F (800°C)以上发生。内部渗碳金属会引起机械性能和物理性能的改变。通常来说,氧气可以通过在金属表面形成保护膜来阻止碳进入。较高的镍含量和硅含量都可以一定程度上减少渗碳作用。金属粉尘是渗碳作用的一种形式,通常在较低温度范围发生(660-1650°F or 350-900°C)。金属粉尘可以通过一个复杂的机构把固体金属转换成石墨和金属微粒的混合物,进而形成较深的小坑,终导致局部腐蚀。