درجة الفولاذ المقاوم للصدأ 309S: التركيب والخصائص والمعالجة الحرارية والتطبيقات

الفولاذ المقاوم للصدأ 309S هو نسخة منخفضة الكربون من الدرجة 309، وهي عبارة عن سبيكة نيكل كروم أوستنيتي تحتوي على 22.0-24.0% كروم و12.0-15.0% نيكل. تم تعيينه UNS S30908 في الولايات المتحدة و1.4833 في النظام الأوروبي، وهو مخصص بشكل أساسي للمكونات التي تعمل في أجواء مؤكسدة عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية تقريبًا في الخدمة المستمرة.

الحد الأقصى للمواصفات هو الكربون: 309S محدد بنسبة 0.08% C، بينما يسمح 309 المستقيم بما يصل إلى 0.20%. يمنع الكربون المنخفض ترسيب كربيد الكروم عند حدود الحبوب عندما يتم لحام المادة أو الاحتفاظ بها في نطاق 430-900 درجة مئوية، لذلك يُفضل 309S للتصنيع الملحومة والمعدات المُدارة حرارياً.

لا تخلط بين شكل المنتج والدرجة. 309S عبارة عن مواصفات مشغولة تستخدم للألواح والألواح والقضبان والأنابيب. عندما تكون هناك حاجة إلى نفس عائلة سبائك Cr-Ni لجزء مصبوب مثل أسطوانة الفرن أو لوحة الفرن أو أداة المعالجة الحرارية، تعمل المسابك على صب درجات مثل ASTM A297 الصف HH بدلاً من مواصفات 309S المطاوع.

التركيب الكيميائي لـ 309S (UNS S30908)

يتم ضبط كيمياء 309S وفقًا لمعايير مثل ASTM A240 والمواصفات الأوروبية المماثلة؛ كل خاصية ذات درجة حرارة عالية تتبع من التوازن أدناه.

بالمقارنة مع السبائك الأعلى 310S (24-26% كروم، 19-22% ني)، توفر 309S قاعدة أقل تكلفة بينما لا تزال توفر مقاومة عملية للأكسدة عند حوالي 1000 درجة مئوية. يشتري النيكل الإضافي في 310S هامشًا واضحًا في قوة الزحف ومقاومة التدوير الحراري الشديد، ولهذا السبب يميل 310S إلى استبدال 309S بمجرد ارتفاع درجة حرارة التشغيل فوق 1000 درجة مئوية تقريبًا.

الخواص الميكانيكية والفيزيائية

في حالة التلدين، يكون 309S ناعمًا ومرنًا وغير مغناطيسي؛ تصف القيم الواردة أدناه حالة التصنيع، وليس حالة الخدمة الساخنة.

لا تقم باختيار 309S على أساس الحد الأدنى لشدها البالغ 515 ميجا باسكال إذا كانت درجة حرارة الخدمة 900 درجة مئوية. يقع الإجهاد المسموح به بشكل حاد فوق 600 درجة مئوية، ويتم تحديد الحد العملي بواسطة معدل الأكسدة وعمر الزحف لسمك القسم الدقيق. عند إرسال طلب عرض الأسعار، اذكر الجو ودرجة الحرارة القصوى والحمل؛ يمكن للمورد بعد ذلك الاختيار بين 309S، أو درجة HH/HK المصبوبة، أو ترقية 310S.

309S مقابل 310S والدرجات المقاومة للحرارة

أقرب مصبوب قريب من 309S هو ASTM A297 Grade HH، وهي سبيكة 25Cr-12Ni التي يشترك تركيبها الاسمي في حوالي 96% من عناصرها مع الدرجة المطاوع ولكنها تحمل المزيد من الكربون لإعطاء المسبوكات قوة زحف عالية الحرارة.

وهذا التمييز هو مصدر الارتباك الأكثر شيوعًا في مجال المشتريات. إذا قمت بإرسال رسم لأسطوانة الفرن وكتبت عليه "309S"، فإن مسبك الصب سيقترح عادةً كيمياء من نوع HH (24-28% كروم، 11-14% ني، 0.20-0.50% سي)، لأن الكيمياء المطاوعة منخفضة الكربون لن تطور البنية المجهرية المصبوبة وقوة التمزق المطلوبة في قسم حامل سميك. حدد نموذج المنتج أولاً: 309S المطاوع حيث يمكنك قطع وتشكيل ولحام الصفائح أو الأنابيب؛ يتم صب درجات A297 حيث يتم تشكيل الجزء وثقيل ومحمل عند درجة الحرارة.

بالنسبة للمكونات المستديرة التي تحمل الحمل في الفرن، عادةً ما يكون الصب بالطرد المركزي هو الطريق الصحيح لأنه ينتج بنية كثيفة ومتصلبة بشكل مباشر. يعتبر أنبوب 309S المدلفن والملحوم مقبولاً لأنابيب الغاز؛ يجب أن يكون الأنبوب الذي يجب أن يتحمل وزنه عند 1000 درجة مئوية منتجًا مصبوبًا بالطرد المركزي مع كيمياء خاضعة للرقابة.

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المقاومة للحرارة المصبوبة بالطرد المركزي يتم إنتاج هذا الأنبوب عن طريق الصب بالطرد المركزي للحصول على هيكل كثيف متصلب بشكل مباشر، مما يجعله مناسبًا لمكونات الفرن الحاملة في درجات حرارة عالية، مثل أنابيب الغاز والأنابيب التي يجب أن تتحمل وزنها عند 1000 درجة مئوية. عرض المنتج →

التصنيع والمعالجة الحرارية

يمكن قطع 309S وتشكيلها وتشكيلها ولحامها من خلال إجراءات الفولاذ الأوستنيتي القياسية؛ القاعدة الحاسمة الوحيدة هي إنهاء العمل على الساخن بمحلول صلب كامل وتبريد سريع.

يتم إجراء التلدين بالمحلول عند درجة حرارة 1038-1120 درجة مئوية مع احتجاز كافٍ لإذابة كربيدات الكروم، يليه التبريد بالماء أو تبريد الهواء القوي. لا يمكن تصلب الصف عن طريق المعالجة الحرارية؛ الصلابة المكتسبة من خلال العمل البارد هي ببساطة تصلب العمل وتختفي عند التلدين.

اللحام واضح ومباشر. استخدم حشوة مطابقة 309 أو 309L، وتجنب التسخين المسبق إلا في الأقسام الصلبة جدًا، وحافظ على درجات حرارة الممرات البينية معتدلة. يقلل غطاء الكربون بنسبة 0.08% بشكل كبير من ترسيب كربيد الكروم في المنطقة المتأثرة بالحرارة مقارنةً بـ 309 المستقيم، ولهذا السبب يمكن أن تدخل اللحامات في 309S خدمة الفرن دون معالجة منفصلة بعد اللحام.

ويمتد نفس المنطق إلى التركيبات التي تحمل قطع العمل خلال دورات المعالجة الحرارية. يحدد تصميم الدرج ومواد الدرج بشكل مشترك توحيد درجة الحرارة، ومراجعتنا لذلك تحسين تصميم صينية المعالجة الحرارية يشرح العوامل الهيكلية التي يقوم المسبك بفحصها قبل صب الأدوات. بالنسبة للتدوير الحراري المتكرر، تتفوق التركيبات المصبوبة ذات الأضلاع المقواة على إصدارات الصفائح المعدنية الرقيقة، ولهذا السبب ينتقل معظم المشغلين من أطر 309S الملحومة إلى سلال وصواني من النوع HH لخطوط المعالجة الحرارية المستمرة.

سلة معالجة حرارية قابلة للتكديس للأفران ذات النوعية الجيدة مصممة لتنظيم الأجزاء أثناء المعالجة الحرارية، تعمل هذه السلة القابلة للتكديس على تحسين سعة الفرن وتدفق الهواء، مما يضمن تسخينًا موحدًا ونتائج متسقة، وهي مناسبة بشكل خاص لخطوط المعالجة الحرارية المستمرة حيث تتفوق السلال المصبوبة من نوع HH على إصدارات الصفائح المعدنية الملحومة. عرض المنتج →

تطبيقات نموذجية لدرجة الحرارة العالية

309S هو الفولاذ المقاوم للصدأ الاقتصادي الافتراضي للأجواء النظيفة المؤكسدة التي تصل درجة حرارتها إلى حوالي 1000 درجة مئوية وللمكونات التي يمكن تصنيعها عن طريق اللحام أو التشكيل على البارد.

• تجهيزات المعالجة الحرارية: الصواني والسلال والمعوجات والخمارات التي تعمل عند درجة حرارة 850-1000 درجة مئوية.
• الأجزاء الداخلية للفرن: الأنابيب المشعة، وفوهات الموقد، وغرف الاحتراق، والمثبتات الحرارية.
• أجهزة الفرن للأفران الدوارة: أثاث الفرن، وألواح حماية فتحة الفرن وذيله، وشرائط الختم المقاومة للحرارة.
• معدات تحويل النفايات إلى طاقة والطاقة: مكونات الغلايات، وأقسام تسخين الهواء، ورماح نفخ السخام.
• مكونات مصنع البتروكيماويات: الآبار الحرارية، ومشعبات الهواء، وشبكات دعم المحفزات، والأجزاء الداخلية للمفاعل.

هناك حدان للتطبيق يستحقان التذكر. في الأجواء التي تحتوي على الكبريت أعلى من 500 درجة مئوية تقريبًا، يكون النيكل الموجود في 309S عرضة للكبريتات، لذلك قد تكون هناك حاجة لعائلة سبائك مختلفة. في ظل دورة حرارية قوية تقترب من 1000 درجة مئوية، سوف تشوه البطانة المطاوع الرقيقة أمام مكون مصبوب مع أضلاع مصممة، وهذا هو السبب في أن بكرات الفرن وألواح الحماية للأفران يتم صبها دائمًا تقريبًا بدلاً من تصنيعها من الصفائح.

أسطوانة فرن الصب بالطرد المركزي المقاومة للحرارة تم تصميم هذه الأسطوانة من سبائك مقاومة للحرارة لتحمل درجات الحرارة العالية والضغط الدوراني، مما يوفر حركة موثوقة في أفران الصب بالطرد المركزي. يوفر تصميمها المصبوب مع الأضلاع مقاومة أفضل للصدمات الحرارية مقارنة بالبطانات الرقيقة المطاوع، مما يطيل عمر الخدمة في التطبيقات الصعبة. عرض المنتج →

كيفية تحديد مكونات 309S: اعتبارات الشراء

الخطوة الأكثر فائدة هي تحديد نموذج المنتج والمعيار الحاكم في كل طلب عرض أسعار؛ يعتبر طلب "309S casting" غامضًا من الناحية الفنية وسينتج عنه عروض أسعار غير قابلة للمقارنة.

• حدد ASTM A240 للألواح والألواح المطاوع، وASTM A312 أو A358 للأنابيب الملحومة، وASTM A297 للمسبوكات.
• اطلب تحليل الحرارة الفعلي وتحقق من قيم الكروم والنيكل والكربون في شهادة اختبار المطحنة.
• بالنسبة للمسبوكات، تأكد من كيمياء الشحنة وطريق الصب وإجراءات المعالجة الحرارية بعد الصب التي يستخدمها المسبك.
• أرسل دورة العمل: درجة حرارة الذروة، وتكوين الغلاف الجوي، ووقت السكون، والتردد الدوري.
• بالنسبة للأجزاء الحاملة الحرجة التي تزيد درجة حرارتها عن 900 درجة مئوية، يجب طلب بيانات التمزق أو سجل الخدمة الموثق بدلاً من قيم الشد في درجة حرارة الغرفة.

يمكن للمورد الذي يعمل مع كل من التصنيع والمسبوكات المشغولة في نفس عائلة سبائك Cr-Ni أن يترجم دورة العمل الخاصة بك إلى شكل المنتج الصحيح دون التخمين. لدينا مسبك سبائك الصلب المقاوم للحرارة لقد أنتجت درجات المصبوب الموصوفة هنا للأفران، والأفران، وخطوط المعالجة الحرارية، ويمكنها التوصية بكيمياء المصبوب عندما لا يكون مكون 309S المطاوع هو الحل المناسب لحالة التحميل.

الأسئلة المتداولة حول 309S

ما هو الفرق بين 309 و 309S؟

فقط الحد الكربوني. 309 يسمح بحد أقصى 0.20% من الكربون؛ 309S بحد أقصى 0.08%. يحد الكربون المنخفض من ترسيب كربيد الكروم أثناء اللحام والخدمة في نطاق 430-900 درجة مئوية، ولهذا السبب يفضل 309S للمعدات الملحومة والمدورة حراريًا.

هل يمكن استخدام 309S للمسبوكات؟

309S هو رسميًا تسمية مطاوعة. بالنسبة للأجزاء المصبوبة، تستخدم المسابك درجات ASTM A297 مع نفس قاعدة Cr-Ni، وعادة ما تكون درجة HH (25Cr-12Ni مع 0.20-0.50% درجة مئوية) حوالي 1000 درجة مئوية. إذا قمت بإرسال رسم "صب 309S"، توقع أن يقترح المسبك كيمياء من النوع HH ويشرح الاستبدال.

أيهما أفضل في درجات الحرارة المرتفعة: 309S أم 310S؟

310S. يعطي الكروم العالي (24-26%) والنيكل (19-22%) مقياس أكسيد أكثر استقرارًا وقوة زحف أفضل، لذلك يتم تحديده فوق حوالي 1000 درجة مئوية أو تحت دورة حرارية شديدة. يظل 309S خيار القيمة في الهواء المؤكسد النظيف ضمن تصنيفه.

هل يحتاج 309S إلى التلدين بعد اللحام؟

بالنسبة لمعظم الخدمات ذات درجة الحرارة المرتفعة، لا. المحتوى المنخفض من الكربون يمنع المنطقة المتضررة من الحرارة من التحسس. إذا واجه اللحام أيضًا وسائط أكالة مائية، فيمكن تحديد محلول كامل يصلب عند درجة حرارة 1038-1120 درجة مئوية متبوعًا بالتبريد السريع.

هل 309S مغناطيسي؟

في حالة التلدين يكون غير مغناطيسي بشكل أساسي، كما هو متوقع بالنسبة للصف الأوستنيتي. يمكن أن يؤدي العمل البارد إلى مغناطيسية طفيفة، ولكنها نادرًا ما تكون ذات أهمية لتطبيقات الأفران والأفران.