Сплав 31 — это сплав железа-никеля-хрома-молибдена, известный своей высокой коррозионной стойкостью. Его химический состав, согласно спецификациям, таким как ASTM B625, обычно соответствует следующему диапазону, при этом каждый элемент выполняет важную функцию:
· Никель (Ni): 30.0 - 32.0%
· Хром (Cr): 26.0 - 28.0 %
· Железо (Fe): Баланс (приблизительно 35%)
· Молибден (Mo): 6.0 - 7.0 %
· Медь (Cu): 1.0 - 1.4 %
· Азот (N): 0.15 - 0.25 %
· Марганец (Mn): Менее или равно 2,0%.
· Углерод (C): Меньше или равно 0,015%.
· Кремний (Si): Менее или равно 0,3%.
· Фосфор (P): Меньше или равно 0,02%.
· Сера (S): Меньше или равно 0,01%.
Состав сплава 31 и его функции
1. Хром (Cr): хранитель пассивности.
Хром является основным элементом «нержавеемости». При высокой концентрации 26-28% он быстро образует на поверхности стабильный, липкий и самовосстанавливающийся слой оксида хрома (Cr₂O₃). Эта пассивная пленка является основной защитой от общей коррозии и окислительных сред.
2. Никель (Ni): стабилизатор и усилитель.
Никель при содержании 30-32 % является основным стабилизатором аустенита, гарантирующим полностью аустенитную, не-магнитную и исключительно пластичную микроструктуру вплоть до криогенных температур. Он значительно повышает устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в хлоридсодержащих растворах и повышает ударную вязкость.
3. Молибден (Мо): специалист по борьбе с локальными атаками.
Содержание молибдена (6-7%) является ключевым фактором защиты от точечной и щелевой коррозии, особенно в средах, содержащих хлориды и другие галогениды. Укрепляет пассивную пленку при снижении кислотности. Его синергия с хромом и азотом количественно определяется высоким эквивалентным числом устойчивости к точечной коррозии (PREN> 43), что свидетельствует о высочайшем уровне производительности.
4. Азот (N): универсальный-усилитель
Азот — это мощная, целенаправленная добавка, имеющая тройные преимущества:
Твердый-упрочнитель на растворе: значительно увеличивает текучесть и прочность на разрыв, не жертвуя при этом пластичностью сплава.
Стабилизатор аустенита: дополняет никель для закрепления аустенитной структуры.
Усилитель коррозии: значительно повышает устойчивость к локальной коррозии, действуя синергично с молибденом.
5. Медь (Cu): специалист по кислотам.
Медь в контролируемом диапазоне 1,0-1,4 % придает исключительную устойчивость к неокисляющим кислотам, особенно серной кислоте (H₂SO₄), в широком диапазоне концентраций и температур. Это делает сплав 31 уникально подходящим для предприятий по производству кислоты, травлению и переработке фосфорной кислоты.
6. Углерод (C) и примеси: контролируемые переменные.
Сверх-низкое содержание углерода (<0.015%) is crucial for weldability. It prevents the harmful precipitation of chromium carbides at grain boundaries during welding, thereby avoiding "sensitization" and preserving corrosion resistance in the heat-affected zone.
Строгие ограничения на содержание серы, фосфора и кремния дополнительно обеспечивают превосходную обрабатываемость в горячем состоянии, чистоту производства и оптимальные коррозионные характеристики.
Сплав 31 Производительность и преимущества
1. Непревзойденный профиль коррозионной стойкости
Сплав 31 обеспечивает универсальную и надежную защиту от широкого спектра коррозионных воздействий:
Локальная коррозия: исключительная устойчивость к морской, солоноватой воде и технологическим потокам,-богатым хлоридами.
Кислая среда: превосходные характеристики в серной, фосфорной, азотной и смешанных кислотах, часто превосходящие стандартные нержавеющие стали и даже некоторые сплавы на основе никеля-.
Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC): Высокая устойчивость к SCC, вызванному хлоридами.
2. Высокая механическая прочность и хорошая пластичность.
Добавление азота обеспечивает сплаву 31 типичный предел текучести при комнатной-температуре (Rp0,2) примерно 310 МПа, что значительно выше, чем у стандартных аустенитов, таких как 316L или 904L. Это позволяет потенциально снизить вес за счет более тонких секций, сохраняя при этом хорошую формуемость и прочность.
3. Отличная технологичность и свариваемость.
Несмотря на высокую прочность и содержание легирующих элементов, сплав 31 можно успешно подвергать горячей и холодной обработке, механической обработке и сварке с использованием стандартных методов, применяемых для аустенитных нержавеющих сталей. Низкое содержание углерода и сбалансированный состав являются ключом к хорошей свариваемости.
4. Экономически-эффективное инженерное решение
Сплав 31, расположенный между стандартными дуплексными/супер-аустенитными сталями и высококачественными-никелевыми сплавами, часто представляет собой оптимальный экономичный выбор.
Для многих требовательных приложений он обеспечивает необходимую производительность при более низкой общей стоимости жизненного цикла, сокращая расходы, связанные с обслуживанием, простоями и преждевременной заменой.
Сплав 31Механические свойства
В отожженном состоянии-сплав 31 демонстрирует превосходную прочность и пластичность:
Предел текучести (смещение 0,2%): больше или равно 280 МПа при комнатной температуре, сохраняя значение больше или равно 125 МПа при 550 градусах.
Предел прочности: больше или равен 650 МПа в условиях окружающей среды, с хорошим сохранением до 450 МПа при 550 градусах.
Удлинение: больше или равно 40 %, что обеспечивает формуемость и ударопрочность (больше или равно 185 Дж/см² при комнатной температуре, больше или равно 140 Дж/см² при -196 градусах).
Твердость: обычно 150–220 HB, с более высокой скоростью деформационного-закаливания, чем у стандартных сталей серии 300, что требует отжига для обширной холодной штамповки. Эти свойства позволяют использовать его в сосудах под давлением в соответствии со стандартом ASME 2122 с эксплуатационными пределами от -196 до 550 градусов.
