316 vs 316Ti: kai svarbu titano stabilizavimas

316Ti plienasyra pranašesnis už tai, kad nuolat veikia 425–815 laipsnių jautrinimo diapazone, kur titanas neleidžia susidaryti chromo karbidui. Aplinkos-temperatūroms arba suvirinimui 316 l (mažiau nei 0,03 % C) dažnai yra geresnis pasirinkimas dėl mažesnės kainos ir panašaus atsparumo korozijai.

Tiek 316, tiek 316Ti priklauso austenitinio nerūdijančio plieno šeimai, kurios pagrindinė sudėtis yra 16–18 % chromo, 10–14 % nikelio ir 2–3 % molibdeno. Esminis skirtumas yra titano stabilizavimas: 316Ti yra nuo 5 × C min iki 0,70 % titano, kuris sudaro titano karbidus (TiC), o ne chromo karbidus (Cr₂₃C₆), užkertant kelią jautrumui ir tarpkristalinei korozijai esant aukštai{12}} temperatūrai.

316 ir 316Ti nerūdijančio plieno supratimas

Tipas316 nerūdijantis plienas(UNS S31600) yra austenitinio tipo molibdeno{1} guolis, žinomas dėl didesnio atsparumo korozijai, palyginti su 304 tipo modeliu. 2–3 % molibdeno pridėjimas žymiai pagerina atsparumą taškinei ir plyšinei korozijai chloridinėje aplinkoje, todėl tai yra standartinis pasirinkimas jūrų, cheminio apdorojimo ir farmacijos srityse.

Kas yra 316Ti nerūdijantis plienas?

316Ti (UNS S31635, EN 1.4571) yra titano -stabilizuotas standarto 316 variantas. Titano priedas (paprastai nuo 5 × C iki 0,70 %) pirmiausia reaguoja su anglimi ir susidaro stabilūs titano karbidai (C₆₆r), o ne kenksmingi (C₆₆r). Šis stabilizavimas apsaugo nuo chromo išeikvojimo ties grūdelių ribomis ilgai veikiant aukštesnėje temperatūroje.

Jautrinimo problema

Kai standartinis 316 nerūdijantis plienas ilgą laiką yra veikiamas nuo 425 laipsnių iki 815 laipsnių (800 laipsnių F iki 1500 laipsnių F), anglis migruoja į grūdelių ribas ir nusėda kaip chromo karbidas (Cr₂3C₆). Šis procesas, vadinamas sensibilizavimu, išeikvoja chromą iš aplinkinės matricos, todėl grūdelių ribos sritis yra pažeidžiama tarpkristalinei korozijai, kai ją veikia ėsdinančios terpės.

• Jautrinimo temperatūros diapazonas:425 laipsnių iki 815 laipsnių (800 laipsnių F iki 1500 laipsnių F)
• Kritinis laiko slenkstis:Extended exposure (>1 valandą) esant jautrinimo temperatūrai
• Rezultatas:Chromo išeikvojimas ties grūdelių ribomis → Tarpgranulinis jautrumas korozijai

Cheminė sudėtis: kaip titanas keičia lydinį?

316Ti sudėtyje yra mažiausiai 5×C iki 0,70 % titano, kuris vietoj Cr3C6 sudaro TiC, užkertant kelią chromo išeikvojimui ties grūdelių ribomis. Abiejų rūšių sudėtyje yra identiškas chromo (16–18 %), nikelio (10–14 %) ir molibdeno (2–3 %) kiekis.

Titano stabilizavimo mechanizmas

• Pirmenybinis karbido susidarymas: Titanas turi didesnį afinitetą anglies nei chromas, todėl terminio apdorojimo metu susidaro TiC aukštesnėje nei 900 laipsnių temperatūroje.
• Chromo išsaugojimas: surišant anglį kaip TiC, chromas lieka kietame tirpale, išlaikant visos medžiagos atsparumą korozijai.
• Stabilizuojantis terminis apdorojimas: 316Ti paprastai stabilizuojamas 900–950 laipsnių (1650–1750 laipsnių F), kad būtų užtikrintas visiškas titano karbido susidarymas.

Mechaninės savybės: ar 316Ti stipresnis?

316Ti offers slightly higher elevated-temperature strength (>600 laipsnių) dėl titano karbonitrido nusodinimo, tačiau esant aplinkos temperatūrai 316 ir 316Ti pasižymi beveik identiškomis mechaninėmis savybėmis. 316Ti gali turėti šiek tiek mažesnį atsparumą smūgiams kambario temperatūroje.

High-Temperature Strength (>600 laipsnių)

Virš 600 laipsnių 316Ti pasižymi nežymiu atsparumu šliaužimui ir įtempiams -plyšimui dėl smulkių titano karbonitrido nuosėdų, trukdančių judėti. Šis pranašumas yra reikšmingas teikiant ilgalaikę-paaukštintos temperatūros{5}}paslaugą:

• Kambario temperatūroje: 316Ti gali turėti šiek tiek mažesnį atsparumą smūgiams dėl titano karbonitrido dalelių, veikiančių kaip įtempių koncentratoriai.
• Esant kriogeninėms temperatūroms: Abi klasės išlaiko puikų kietumą iki -196 laipsnių, tinka kriogeninėms reikmėms.
• Konstrukcijos reikšmė: dinaminei apkrovai esant aplinkos temperatūrai pirmenybė gali būti teikiama standartui 316, jei atsparumas smūgiams yra labai svarbus.

Atsparumas korozijai: ar titanas jį pagerina?

Įjautrinimo temperatūros diapazone (425–815 laipsnių) 316Ti užtikrina puikų atsparumą tarpkristalinei korozijai. Tačiau 316Ti gali turėti šiek tiek prastesnį atsparumą duobėms aplinkos temperatūroje dėl titano karbonitrido dalelių, veikiančių kaip duobės inicijavimo vietos.

Atsparumas tarpkristalinei korozijai

Įdubimų ir plyšių korozija

Atsparumo įdubimui lygiavertis skaičius (PREN) rodo vietinį atsparumą korozijai:

PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

316 PREN:17 + 3.3 × 2.5=~25 (geras atsparumas duobėms)

316Ti PREN:Panašios (~ 25), bet titano karbonitrido dalelės gali sumažinti praktinį atsparumą įdubimams.

Titano karbonitrido poveikis: Ti(C,N) dalelės 316Ti gali veikti kaip duobės inicijavimo vietos agresyvioje chlorido aplinkoje.

Paviršiaus apdailos jautrumas: 316Ti reikalingas aukštesnės kokybės-poliravimas, kad būtų pasiekta lygiavertė paviršiaus apdaila; Ti(C,N) dalelės poliravimo metu gali sukurti „kometos uodegos“ defektus.

Praktinė reikšmė: naudojant jūros vandenį arba daug{0}}chlorido esant aplinkos temperatūrai, 316 arba 316 l gali pasiūlyti šiek tiek didesnį atsparumą įdubimams.

Įtempių korozijos įtrūkimai (SCC)

Abi klasės: Puikus SCC atsparumas chloridinėje aplinkoje, žemesnėje nei 60 laipsnių temperatūroje.

Virš 60 laipsnių: austenitiniai nerūdijantys plienai tampa jautrūs SCC; apsvarstykite dvipusius arba daug{1}}nikelio lydinius.

316Ti apribojimas: kai kurie įrodymai rodo, kad tam tikrose chlorido aplinkose SCC atsparumas šiek tiek sumažėjo, palyginti su 316L.

Suvirinamumas ir gamyba

Abi rūšys yra lengvai suvirinamos, bet 316Ti reikalingas niobio -stabilizuotas užpildas (ER316Nb), kad būtų optimalus aukštos-temperatūrinis darbas. 316Ti kelia apdirbimo iššūkių dėl titano karbonitrido dalelių, kurios pagreitina įrankių susidėvėjimą.

Suvirinimo rekomendacijos

Užpildo pasirinkimas: naudokite ER316Nb užpildą 316Ti, kai aukšta{2}}temperatūra yra kritinė; ER316L užpildas yra tinkamas aplinkos temperatūros{4}}atsparumui korozijai.

Šilumos įvedimas: palaikykite žemą ar vidutinį šilumos įvadą, kad sumažintumėte 316 jautrinimo riziką.

Perėjimo temperatūra: laikykite žemesnę nei 175 laipsnių (350 laipsnių F), kad išvengtumėte karbido kritulių.

Apsauginės dujos: optimaliam lanko stabilumui užtikrinti naudokite argoną su 2–3 % CO₂ arba helio priedais.

Apdirbimo iššūkiai naudojant 316Ti

Tool Wear: Titanium carbonitride (TiC/TiN) particles are extremely hard (>2000 HV), todėl pagreitėja pjovimo įrankio nusidėvėjimas.

Paviršiaus apdaila: Ti(C,N) dalelės gali išsitraukti apdirbimo metu, sukurdamos paviršiaus defektus.

Rekomendacija: naudokite karbido arba keramikos įrankius, kurių pjovimo greitis yra mažesnis nei 316.

Išvada

Pasirinkimas tarp 316 ir 316Ti nerūdijančio plieno iš esmės priklauso nuo darbinės temperatūros ir eksploatavimo trukmės jautrinimo diapazone. Nė vienas laipsnis nėra visuotinai pranašesnis-kiekvienas aptarnauja skirtingus taikymo domenus:

316Tiyra sukurtas sprendimas, skirtas nuolatiniam darbui aukštoje{0}}temperatūroje, kai titano stabilizavimas apsaugo nuo chromo karbido nusodinimo ir palaiko atsparumą korozijai. Šilumokaičiai, išmetimo sistemos, krosnių komponentai ir slėginiai indai, veikiantys 425–815 laipsnių kampu, turi 316Ti mikrostruktūros stabilumą.

316/316L išlieka optimalus pasirinkimas aplinkos -temperatūrai ir vidutinei{1}}temperatūrai, kai svarbiausia yra atsparumas įdubimams, paviršiaus apdaila, apdirbamumas ir kaina. Laivybos įranga, maisto perdirbimas, farmacija ir architektūrinis pritaikymas palankiai vertina 316L mažesnį anglies kiekį ir titano karbonitrido dalelių nebuvimą.

Medžiagų parinkimo inžinieriams sprendimo kriterijus yra paprastas: jei jūsų programa ilgą laiką veikia virš 425 laipsnių, nurodykite 316Ti. Visiems kitiems 316 arba 316L užtikrina vienodą arba geresnį našumą mažesnėmis sąnaudomis.