不銹鋼性能

這些鋼種主要優(yōu)點(diǎn)是，處于800-1500°F（427-816°C）的碳化物析出溫度范圍內(nèi)或者在該范圍內(nèi)保溫后的較低的溫度中，它們都具有極佳的抗晶間腐蝕性。由于外加Ti，321鋼種能穩(wěn)定地防止碳化鉻的形成。但是在只涉及焊接或在800-1500°F（427-816°C）溫度范圍內(nèi)短時(shí)加熱的應(yīng)用場合，這些穩(wěn)定的鋼種已被304L大量取代。

由于良好的機(jī)械性能，347、348和321不銹鋼種還具有可在高溫下工作的優(yōu)點(diǎn)。ASME鍋爐和壓力容器規(guī)程顯示優(yōu)先選用347、348和321不銹鋼種而不是304和304L，并且這些合金允許在溫度高達(dá)950°F（510°C）的較高極限工作應(yīng)用下使用。這些鋼種的高抗蠕變強(qiáng)度增強(qiáng)了其在ASME高壓規(guī)程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特性。

不銹鋼金相組織

這些鋼種經(jīng)適當(dāng)退火后，主要由奧氏體和碳化鈦或鈮組成，還有少量的鐵素體。處在1100-1500°F（593-816°C）溫度范圍內(nèi)相當(dāng)長的時(shí)間，會(huì)形成少量σ相。

不銹鋼耐腐蝕性

上述三類鋼種在大多數(shù)環(huán)境中顯示相同的耐蝕性，但是在強(qiáng)氧化環(huán)境中，退火的321鋼種耐一般腐蝕的性能比退火的347多少有所下降。因此在含水和其它低溫環(huán)境中優(yōu)先選用347鋼種，因?yàn)樘幱?00-1500°F（427-816°C）溫度范圍內(nèi)，321鋼種總的耐蝕性的下降比347大得多。

不銹鋼耐腐蝕

晶間腐蝕

348、347和321不銹鋼被研制并用于像304鋼種那樣的不穩(wěn)定Cr-Ni鋼易發(fā)生晶間腐蝕的地方。當(dāng)那些不穩(wěn)定的Cr-Ni鋼處于或慢慢冷卻通過800-1500°F（427-816°C）時(shí)，一部分碳化鉻會(huì)在晶界析出。晶界易先被侵蝕，會(huì)全面降低金屬強(qiáng)度并可能發(fā)生完全碎裂。

有機(jī)介質(zhì)或非常弱的腐蝕劑、牛奶或別的乳制品或大氣條件，即使會(huì)析出大量的碳化物，很少產(chǎn)生晶間腐蝕。在焊接薄料時(shí)，處于800-1500°F（427-816°C）溫度區(qū)的時(shí)間非常短，不穩(wěn)定的鋼種通常也能適用于大部分腐蝕介質(zhì)。碳化物析出產(chǎn)生危害的程度不僅取決于腐蝕條件還取決于保持在800-1500°F（427-816°C）溫度區(qū)時(shí)間的長短。在焊接厚的材料時(shí)，即使加熱時(shí)間較長，對(duì)這些C含量低達(dá)0.03%或以下的不穩(wěn)定材料也無害。

物理性能

347、348和321不銹鋼種的物理性能十分相似，都可在所有的實(shí)用場合使用。下列數(shù)值可能適用于這三種鋼種。

金屬總的熱傳遞通常取決于各種因素而不是其本身的實(shí)際導(dǎo)熱系數(shù)，在大多情況下與熱傳導(dǎo)系數(shù)較高的其它金屬相比，要求不銹鋼的薄膜系數(shù)、氧化皮和這樣的表面狀況不能超過10-15%。

導(dǎo)磁系數(shù)

三種鋼退火后典型的導(dǎo)磁系數(shù)是在200H時(shí)低于1.02。系數(shù)值隨成分而變化并隨冷加工而增加。含有鐵素體的焊接會(huì)增加導(dǎo)磁系數(shù)。

物理性能/張力拉伸系數(shù)/平均線性熱膨脹系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)/比熱

電阻系數(shù)

融化范圍

不銹鋼成形及條件
這三種鋼都能加工成板材、薄板、帶材和焊管，所有的產(chǎn)品主要是退火后出售。一些經(jīng)過冷軋硬化的產(chǎn)品可以帶材形式供貨。其他形式的產(chǎn)品列于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品規(guī)格表中供參考并可從其它供貨商獲得。

不銹鋼機(jī)械性能

室溫拉伸性能

下表顯示了這些穩(wěn)定的Cr-Ni鋼種已退火后的最低機(jī)械性能(2000°F[1093°C]，空氣冷卻)，試驗(yàn)樣品為薄板。

高溫拉伸性能

高C的321H、347H和348H在1000°F（537°C）以上溫度下有較高的機(jī)械強(qiáng)度。ASME允許的應(yīng)力最大設(shè)計(jì)值反映了H型鋼種較高的強(qiáng)度。

沖擊強(qiáng)度

在零下溫度中321和347鋼種有很好的額沖擊韌性。

疲勞強(qiáng)度

各種金屬的疲勞強(qiáng)度實(shí)際上受腐蝕條件、表面光潔度、形狀和平均應(yīng)力的影響。因此沒有確定的數(shù)值能用來代表所有工作條件下的疲勞強(qiáng)度。321和347鋼種的疲勞強(qiáng)度約為其抗拉強(qiáng)度的35%。

硬化

這種穩(wěn)定的鋼種不能經(jīng)熱處理硬化。

應(yīng)力斷裂和抗蠕變強(qiáng)度

347、348和321不銹鋼種的高溫應(yīng)力斷裂和抗蠕變強(qiáng)度比304和304L鋼種高。在室溫下有微弱的優(yōu)勢(shì)，然而如同ASME鍋爐和壓力容器規(guī)程所認(rèn)可的那樣，其高溫?cái)?shù)值，可允許元件的設(shè)計(jì)達(dá)到較高的應(yīng)力水平。

不銹鋼機(jī)械性能

不銹鋼加工性能

焊接

在高合金鋼中，奧氏體不銹鋼被認(rèn)為可焊性最好，并可采取各種熔焊和電阻焊。對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行焊合時(shí)，要考慮兩個(gè)重要問題：耐腐蝕保護(hù)和避免開裂。要求保持元素的穩(wěn)定性。采取惰性氣體要求有一定得清潔度，并避免從油中吸收C或空氣中吸取N。321鋼種比347鋼種更易失去Ti，而348鋼種可能失去Nb。

焊接全奧氏體結(jié)構(gòu)的金屬時(shí)，在焊接過程中更易開裂。因此，347、348和321不銹鋼種要同少量鐵素體一起固化，將裂紋敏感性降到最低程度。Nb穩(wěn)定不銹鋼比Ti穩(wěn)定不銹鋼更易產(chǎn)生熱裂。

退火

321和347鋼種的退火溫度范圍是1800—2000°F（928-1093°C）。退火的主要目的是軟化和得到高延性，這些鋼也可能在碳化物析出的溫度范圍800—1500°F（427—816°C）進(jìn)行消除應(yīng)力退火，而不會(huì)晶間腐蝕的危險(xiǎn)。僅在800—1500°F（427—816°C）溫度范圍內(nèi)進(jìn)行幾小時(shí)的消除應(yīng)變退火不會(huì)明顯地降低一般的耐蝕性。當(dāng)然在此溫度范圍內(nèi)長時(shí)間的加熱確實(shí)會(huì)在一定程度上降低一般的耐蝕性。不過，正如強(qiáng)調(diào)的那樣，在800—1500°F（427—816°C）溫度范圍退火不會(huì)產(chǎn)生晶間侵蝕的敏感性。

如要得到最大的延性，建議在1800—2000°F（928—1093°C）的較高溫度范圍內(nèi)退火。

在用Cr-Ni不銹鋼加工設(shè)備時(shí)，要采用穩(wěn)定的鋼種，最大限度地防止碳化物析出。必須識(shí)別Nb和Ti穩(wěn)定能力的不同，Nb是比Ti更容易生成碳化物的元素。因此使用321鋼種的穩(wěn)定性及保護(hù)作用可能不太明顯。

如果要求321鋼種具有最大的耐蝕性，必須采用稱作穩(wěn)定退火的防腐蝕改善措施。將材料加熱到1550-1650DF（843-899DC），根據(jù)厚度不同，時(shí)間可長達(dá)5小時(shí)。這個(gè)范圍在碳化鉻形成溫度之上，高得足以分解和固溶以前形成的所有碳化物。此外，這個(gè)溫度會(huì)使Ti和C結(jié)合，形成無害的碳化物。其結(jié)果是Cr會(huì)還原成固溶體而C不得不與Ti結(jié)合成無害碳化物。

如果在氧化性氣氛中進(jìn)行熱處理，退火后要在硝酸和氫氟酸混合除銹液中除去氧化物，而這些酸必須從材料表面徹底沖洗掉。

清洗

盡管不銹鋼具有耐蝕性，也應(yīng)小心加工和使用，即使在正常使用條件下也要維護(hù)其表面狀況。

焊接時(shí)采用惰性氣體保護(hù)工藝，焊接所產(chǎn)生的氧化皮和熔渣用不銹鋼絲刷清除。普通的碳鋼刷會(huì)在表面留下碳鋼顆粒，最終使表面生銹。對(duì)于更為嚴(yán)格的應(yīng)用要求，焊接區(qū)要用如硝酸和氫氟酸混合液那樣的除銹液處理，除去氧化膜色，并且必須隨即用水沖洗。

當(dāng)材料在內(nèi)陸、輕工業(yè)或較為溫和的條件下使用，極少需要維護(hù)。只有遮蔽區(qū)偶爾要用加壓水流沖洗。在海洋或重工業(yè)區(qū)，可經(jīng)常用水除去有損于不銹鋼表觀的鹽分和污垢沉積。

頑固的斑點(diǎn)和沉積物像焚燒后的食品，可用無磨損的清潔劑和纖維刷、海綿或不銹鋼棉洗滌。但不銹鋼棉會(huì)在光滑的不銹鋼表面留下永久的痕跡。

不銹鋼在許多使用場合需要定期清洗和消毒。設(shè)備要用特制的氫氧化鈉、有機(jī)溶劑或酸溶液如磷酸或氨基磺酸清洗（強(qiáng)還原性酸，如氫氟酸或氫氯酸可能對(duì)這些不銹鋼有害）。必須排出清洗液并用淡水徹底漂清不銹鋼表面，如果殘留的溶液長期與不銹鋼表面接觸，會(huì)使其變壞。

提高設(shè)計(jì)性能有助于不銹鋼的可清潔性，帶圓角、倒角和裂縫很少的設(shè)備更易于做如焊縫打磨和表面拋光那樣的清潔工作。