321H ステンレス鋼UNS S32109 として指定されるチタンで安定化されたオーステナイト グレードは、321 ステンレス鋼の高炭素変種であり、高温でのクリープ耐性と強度が強化されています。-
このブログでは、321Hステンレス鋼の化学組成、物理的性質、機械的性質、利点などの特徴を紹介します。
321Hステンレス鋼とは何ですか?
321H (UNS S32109) は、古典的なチタン安定化 321 合金の高炭素バージョン-です-。 「H」の指定は、特に高温強度を高めるために制御された炭素含有量 (0.04-0.10%) を示します。
標準 321 と同様に、有害な炭化クロムの形成を防ぐためにチタンで安定化されていますが、炭素レベルが高いため、優れたクリープ特性と応力破断特性が得られます。
321H ステンレス鋼化学組成
正確な構成が 321H の動作の基礎です。主要な要素には次のものが含まれます (ASTM A213/A312 による典型的な重量%):
クロム (Cr): 17.0 - 19.0% - 不動態表面層を形成することにより、基本的な耐食性と耐酸化性を提供します。
ニッケル (Ni): 9.0 - 12.0% - オーステナイトの微細構造を安定させ、靭性、延性、還元性酸に対する耐性を提供します。
炭素 (C): 0.04 - 0.10% - 高温での引張強度とクリープ強度を高めるために意図的に含有量を高めています。-
チタン (Ti): 最小値 4*(C%) 以上、通常 ~0.70% - 重要な安定剤。チタンはクロムよりも炭素との親和性が高い。安定した炭化チタン (TiC) を形成し、炭素を効果的に「拘束」し、800 ～ 1500 度 F (427 ～ 816 度) にさらされた際の粒界でのクロム炭化物の形成を防ぎます。
マンガン(Mn)：2.0%以下
ケイ素（Si）：0.75％以下
リン（P）：0.045％以下
硫黄(S)：0.030%以下
鉄（Fe）：バランス。
Ti:C 比は重要です。最小比率 4:1 により、炭素含有量を完全に安定させるのに十分なチタンが確保されます。
321H ステンレス鋼物理的特性
これらの固有のプロパティは、標準 321 からほとんど変更されていません。
密度: 0.29 ポンド/平方インチ (8.0 g/平方センチメートル)
融解範囲: 2550-2590 度 F (1399-1421 度)
比熱 (32-212 °F / 0-100 度): 0.12 BTU/lb・°F (500 J/kg・K)
熱伝導率: 212 °F (100 °F) で: 9.3 BTU・インチ/(hr・ft²・°F) [16.2 W/(m・K)]
熱膨張係数: 32 ～ 212 °F で 1 度あたり 9.2 x 10-6 (1 度あたり 16.6 x 10-6)。この膨張率は炭素鋼よりも高く、システム設計における重要な考慮事項です。
弾性率 (張力): 室温で 28.3 x 10⁶ psi (195 GPa)。
321H ステンレス鋼機械的性質
実際の値は製品の形状やサイズによって異なります。以下の値は、ASTM 規格に基づくアニールされた材料の一般的な値です。
引張強さ: 75,000 psi (515 MPa) 分
降伏強度 (0.2% オフセット): 30,000 psi (205 MPa) 分
2 インチの伸び率: 35% 分
硬度 (ブリネル): 170 HB max (焼きなまし状態)
高温における利点:-室温での強度は他のオーステナイト系合金と同等ですが、321H は高温で真の意味で優れています。
そのクリープ強度と応力破断強度は、1000 度 F (538 度) を超える温度では、標準の 304/304H、さらには 321 よりも大幅に優れています。これにより、薄肉のコンポーネントの設計や高温使用時の高圧での動作が可能になります。{6}}
321H ステンレス鋼の利点
感作と粒界腐食に対する耐性: これが主な設計意図です。 321H は炭化チタンとして炭素を隔離することにより、粒界に沿ったクロム欠乏ゾーンの形成を防ぎ、標準の 304/304H が影響を受けやすい溶接や高温での使用に最適です。-
優れた高温強度: -制御されたより高い炭素含有量により、短期の引張特性が直接強化され、さらに重要なことに、長期のクリープ特性と応力破断特性が強化されます。-
優れた耐酸化性: クロム含有量により、安定した付着性の酸化層 (Cr₂O₃) が形成され、最大 1500 度 F (816 度 ) までの連続使用および最大 1600 度 F (871 度 ) までの断続的使用において、母材金属をスケールや劣化から保護します。
優れた一般耐食性: 幅広い大気環境、化学環境、酸性環境において 304 と同様の性能を発揮し、有機化学物質、食用色素、およびほとんどの酸化性の酸に耐性があります。
溶接性：一般的なアーク溶接プロセスを使用して優れています。 -溶接後の熱処理は、安定化による腐食保護には通常必要ありませんが、応力除去のために指定される場合があります。
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