sus310不锈钢材料属性介绍

　　Sus309 /sus309S和sus310/sus310S主要用于高温环境，能有效利用其抗氧化性能。然而，由于铬和镍的高含量，这些合金也有一定的耐腐蚀性的水溶液。尽管sus309/sus309S和sus310/sus310S奥氏体不锈钢仍易受氯应力开裂腐蚀，但高镍含量使这些合金比18-8不锈钢稍微耐氯应力开裂腐蚀。Sus310/sus310S通常用于要求提高对水溶液耐腐蚀性的应用中，例如在可能发生晶界选择性腐蚀的浓硝酸溶液中。

　　1、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。最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。

　　奥氏体不锈钢的抗氧化性可以通过铬含量来推算。耐高温的合金含铬量至少20%(重量百分百)。用镍成分代替铁成分也通常可以提供合金在高温下的性能。309/309S，310/310S是高合金材料，因此，具有相当好的抗氧化性。

　　已氧化的金属样品，其重量会有所增加，因为一定量的氧气组合到产品的氧化膜。测量金属抗氧化性的其中一种方法是：让金属在特定时间内暴露在高温环境下，然后测量其重量的变化。重量增加越多，表面氧化越严重。

　　氧化过程比简单的锈皮增厚要复杂得多。散裂，或者说表面皮分离，是不锈钢氧化过程中最常见的问题。散裂通常表现为急速的重量损失。其他一些因素也会引起散裂，其中主要包括热循环，机械损伤和氧化物过厚。

　　在氧化过程中，铬以氧化铬的形式存在于锈皮中。当氧化皮剥落时，未氧化的金属暴露出来，因为新的氧化铬的形成，材料的氧化率暂时升高。锈皮散裂到达一定程度，铬含量的损失可能引起金属的耐热性降低，从而导致铁氧化物和镍氧化物快速增加，这种情况称为破裂氧化。

　　高温氧化可能导致锈皮挥发。在耐热不锈钢表面形成的氧化铬，最开始是Cr2O3 ，当温度进一步升高时，会进一步氧化成具有高蒸汽压力的CrO3 。氧化物此时分成两部分：通过形成Cr2O3 使锈皮增厚，通过CrO3 的蒸发使锈皮变薄。最终的趋势是在增厚和变薄之间达到最终的平衡，从而使锈皮处于恒定的厚度。锈皮挥发在温度达到2000°F (1093°C)以上时，成为一个突出问题，在流动气体的作用下，会进一步恶化。

　　2、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特殊形式，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，最终导致局部腐蚀。

　　在氮气存在的情况下，可能发生渗氮作用。氧化物通常比氮化物稳定，因此在含氧的大气环境中，通常形成氧化皮。这层保护膜可以很好地阻挡氮进入，因此在大气环境和气态的燃烧产物环境下，几乎不用考虑渗氮作用的影响。在纯氮环境下，尤其是在干燥，裂化氨气环境下，氧含量非常低，就可能发生渗氮作用。在相对低温的情况下，在金属表面可以形成氮化膜。在1832°F或1000°C)以上高温情况下，氮的扩散性可以迅速渗透金属，在晶界生成内部氮化物，影响金属的机械性能。

　　高温退化很多程度受大气和其他作业环境影响。一般的氧化数据通常只能用于对不同合金相对抗氧化性的估计。如果有需要，森迈尔钢铁公司，可以为您提供具体应用的抗氧化性数据和经验。

　　3、加工特性

　　sus309/sus309S，sus310/sus310S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。

　　奥氏体不锈钢可通过弯曲、拉伸、轧制、锤击、火焰/翻边、旋转、精细抽提、液压成形等方法来实现冷成形。在加工过程中，奥氏体不锈钢容易硬化，加工过程的性能提高了加工的功率。这意味着需要更强大的成型设备，并最终限制成型的数量。

　　由于各种环境和金相因素，用于sus309和sus310加热的温度范围相对较窄。锻件初始温度范围为1800-2145°F(980-1120°C)，终温不能低于1800°F(980°C)。由于环境和金相因素，特别是铁素体的形成，使合金的热塑性降低。在过低的温度下加工以形成芯片的第二相，如sigma相。锻造后应迅速冷却至暗热状态。

　　4、焊接

　　奥氏体等级被认为是不锈钢中最容易焊接的等级。它们可以通过所有常见的方法进行焊接。sus309/sus309S，sus310/sus310S也是如此。如果需要填充焊料，一般要选成分匹配的。因为这个等级的合金含量提高，可以降低熔池的流动性。如果熔池的流动性仍然需要降低，可以采用含硅的焊料(如 ER309Si, ER309LSi)。

　　309/309S，310/310S的热膨胀系数较高，导热性较低，在固化的焊接金属中会形成少量的铁素体，可能导致热裂纹。这个问题在防脱焊口，宽焊口可能更严重。低合金含量的焊料(如ER308)可以增加堆焊中的铁素体从而降低热裂纹的趋势。基焊金属的成分被稀释后，可能降低该金属焊口处的耐腐蚀性和耐热性。S等级的含碳量相对较低。焊接得当的话，不太可能发生热影响区的粒间腐蚀。去除回火色和锈皮可恢复焊口附近的耐腐蚀性。采用不锈钢刷研磨和刷洗，可以去除回火色和锈皮。酸洗也可去除锈皮。小件的材料可以放入槽中酸洗，大件的材料，可以采用特制的硝酸，氟化氢酸，盐酸的混合物来局部清洗。酸洗以后，要用清水彻底洗掉酸洗的残留物。热处理/退火对这些合金进行退火的主要原因是产生一个再结晶的微细结构，达到均匀晶粒度，分解有害的碳化铬沉淀物。要确保完全退火，必须把材料置于2050-2150°F (1120-1175°C)温度范围内每英寸厚度所需时间约30分钟。这仅仅是一般的做法。特殊的情况可能需要特殊的处理方法。适当退火后，这些等级在室温下主要是奥氏体，少量的铁素体也可能存在。309/309S，310/310S在空气退火过程中产生氧化皮是不可避免的。锈皮中含有丰富的铬并且具有一定的附着性。通常来说，在进一步加工之前都要把退火锈皮去除。去除锈皮有两种方法：机械方法和化学方法。表面喷砂和化学除锈二者相结合通常是去除所有顽固锈皮最有效的方法。硅砂，玻璃微珠是很好的喷砂材料。也可以采用铁粒，钢粒，但是这可能引起游离铁进入金属的表面，进而引起表面生锈或变色。化学除锈通常采用硝酸和氢氟酸的混合物。化学槽液和加工温度通常视实际情况而定。常用的槽液包括5-15%HNO3 (65%初始强度) 和 _-3% HF (60% 初始强度)的水溶液。浓度过高的氢氟酸会导致除锈过猛。槽液温度通常从室温到140°F (50°C)。