310Sявляется рабочей лошадкой в мире окисления при температуре 900–1000 градусов — аустенитный материал 25Cr-20Ni, используемый для изготовления печей, радиационных трубок и оборудования для термообработки. В этом руководстве рассказывается о его химическом составе, температурных пределах, о том, где он выходит из строя, и о том, как его правильно указать.
Что такое 310S
310S (UNS S31008, EN 1.4845) представляет собой полностью аустенитную нержавеющую сталь с самым высоким содержанием хрома и никеля среди обычных аустенитных марок. Его стойкость к окислению, сохраняемая пластичность и умеренная стоимость делают его выбором по умолчанию для компонентов, которые работают при температуре выше 800 градусов в окислительной атмосфере.
Химия одним взглядом
| Элемент | Лимит, % | Роль |
| Кр | 24.0 - 26.0 | Образует защитную окалину Cr2O3. |
| Ни | 19.0 - 22.0 | Стабилизирует аустенит, противостоит циклическому воздействию. |
| C | 0.08 max | «S»: защищает сварные швы от сенсибилизации. |
| Мн/Си | 2,0/1,5 макс. | Si улучшает адгезию окалины при температуре |
| Фе | Баланс | Матрица |
Механические свойства (ASTM A240)
| Свойство | Минимум |
| Предел прочности | 515 МПа (75 фунтов на квадратный дюйм) |
| Предел текучести | 205 МПа (30 фунтов на квадратный дюйм) |
| Удлинение | 40% |
| Твердость | 95HRB макс. |
Правило 1000 градусов
310S рассчитан на температуру около 1000 градусов при непрерывном режиме окисления и около 925 градусов при повторно-кратковременном режиме работы. При температуре выше 1000 градусов скорость окисления резко возрастает — потери металла при 1050 градусах примерно в три раза превышают потери при 950 градусах, поэтому в конструкции необходимо добавить стенку или сократить интервал между проверками.
310 против 310S: разница в углероде
310 допускает максимум 0,25% углерода; 310S ограничивает его на уровне 0,08%. В сварных конструкциях низкое содержание углерода предотвращает сенсибилизацию карбида хрома в зоне термического влияния, поэтому марка 310S является маркой для сварных компонентов, сразу вводимых в эксплуатацию.
310S против 310H: когда обновляться
В стали 310H (UNS S31009) содержание углерода составляет 0,04–0,10 %, что повышает твердосплавную прочность и повышает допустимое напряжение, превышающее 700 градусов. Правило: покупайте 310H для деталей и трубок, работающих под давлением, покупайте 310S для сварных изделий, не работающих под давлением.
Где работает 310S
- Муфели печей, реторты и экраны радиационных трубок
- Крышки для отжига и внутренние колпаки на сталелитейных заводах
- Компоненты роликового пода в печах непрерывного действия
- Защитные трубки термопар
- Высокотемпературные теплообменные трубки
- Компоненты печи и сушилки
Где 310S терпит неудачу
- Устойчивая температура выше 1000 градусов – раскалывание окалины и потеря металла ускоряются.
- В восстановительной или сульфидизирующей атмосфере – разрушается Cr2O3; используйте сплав с более высоким содержанием никеля
- При длительной нагрузке выше 700 градусов пределом является ползучесть, а не окисление; используйте 310H
- При длительной выдержке при 650-950 градусах сигма-фаза охрупчивает сплав на холоду; обращаться с осторожностью
Сварка в три линии
Сварите с соответствующей присадкой 310 (AWS E310/ER310). Предварительный нагрев не требуется, но поддерживайте умеренное тепловложение и низкую температуру между проходами — полностью аустенитная сварочная ванна чувствительна к образованию трещин, если она нагревается. Низкоуглеродистая основа сохраняет звук зоны термического воздействия при эксплуатации при высоких температурах.
Физические факты
| Свойство | Ценить |
| Плотность | 7,9 г/см³ |
| Диапазон плавления | 1400 - 1450 градус |
| Структура | Аустенитный, немагнитный |
| Модуль упругости | 200 GPa |
Контрольный список покупок
- Оценка и стандарт: "310С, УНС С31008, АСТМ А240" (тарелка) или "ТП310С, АСТМ А312" (трубка)
- Обязанность по запросу: максимальная температура металла, непрерывная или циклическая.
- Атмосфера: окислительная, восстановительная или серосодержащая – от этого зависит решение о сплаве.
- Давление или длительная нагрузка при температуре — выберите 310S, 310H или выше.
- Сертификат: EN 10204 3.1 с результатами термохимии и растяжения.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Можно ли использовать 310S при температуре выше 1000 градусов?
О: Только для коротких поездок или легконагруженных компонентов. При температуре выше 1000 градусов скорость окисления резко возрастает, и конструкция должна иметь дополнительную стенку или допускать сокращенный интервал проверки. Для стабильной работы при температуре выше 1000 градусов обратите внимание на марки с высоким содержанием никеля.
Вопрос: В чем разница между 310 и 310S?
О: Углерод. 310 допускает содержание углерода до 0,25 %, 310S ограничивает его до 0,08 %. Низкое содержание углерода предотвращает сенсибилизацию карбида хрома в сварных швах, поэтому марка 310S является маркой для свариваемых компонентов печей.
Вопрос: Почему мое приспособление 310S треснуло, когда его вынимали из холодного состояния?
A: Вероятно, сигма-фаза. Длительное воздействие в диапазоне 650-950 градусов приводит к образованию сигмы, которая делает сплав хрупким при комнатной температуре. Это состояние истории обслуживания, а не дефект материала, и оно требует проверки компонентов после многих лет горячей эксплуатации перед обращением с холодными.
Вопрос: Может ли 310S заменить 316L в горячей эксплуатации?
О: При высокой температуре однозначно да, - 310S содержит примерно вдвое больше хрома и никеля и сохраняет температуру около 1000 градусов по сравнению с примерно 800 градусами для 316L. При температуре окружающей среды или при умеренно агрессивных температурах 316L является более дешевым и распространенным выбором.
Вопрос: Когда мне следует использовать 310H вместо 310S?
A: Когда компонент испытывает давление или длительную нагрузку выше 700 градусов. Более высокий уровень углерода 310H (0,04–0,10%) обеспечивает твердосплавное упрочнение и более высокие допустимые напряжения. Сварные детали без давления остаются в 310S.
