321 ステンレス鋼: チタン-安定化粒界腐食-耐性グレード

321 ステンレス鋼は、304 のチタン安定化改良版で、0.10%-0.30% のチタンが添加されています。チタンは優先的に炭素と結合して TiC を形成し、溶接や高温使用中に粒界での炭化クロムの析出を防ぎ、鋭敏化温度範囲 (450 ～ 850 度) における 304 の粒界腐食の問題を根本的に解決します。

コアパラメータ

化学成分(wt%):C 0.08以下、Si 1.00以下、Mn 2.00以下、P 0.045以下、S 0.030以下、Cr=17.00-19.00、Ni=9.00-12.00、Ti=0.10-0.30、Fe=バランス

機械的特性 (焼きなまし): 引張強さ 520MPa 以上、降伏強さ 205MPa 以上、伸び 40% 以上、ブリネル硬さ 201HB 以下

使用温度: 400 度～900 度（連続使用）、短期使用の場合は最大 950 度-

相当グレード：SUS321(JIS)、EN 1.4541(EN)、UNS S32100(ASTM)

パフォーマンス上の利点: チタンの安定化により、溶接後の熱処理を行わずに粒界腐食耐性が得られます。- -高温クリープ強度は 600 度での 3​​04 より 22% 高い。高温で形成されたCr₂O₃-TiO₂複合酸化物膜は304より緻密性が高く、900度での酸化重量増加率が30%低い。溶接性と成形性が良好です。

代表的な用途: 高温熱交換器チューブ、原子力発電所の二次回路パイプライン、化学分解炉チューブ、自動車排気システム (マニホールド、触媒コンバータ シェル)、石油化学接触分解装置の高温部品-。

実践的なQ&A

Q1: 321 ステンレス鋼におけるチタンの役割は何ですか? A1: チタンはクロムよりもカーボンとの親和性が高いです。優先的に炭素と結合して安定した TiC を形成し、Cr23C6 の形成とその結果として生じる粒界でのクロムの減少を回避します。熱シミュレーション試験によると、650度で2時間保持した後、304の粒界における炭化クロムの析出は3.2%に達するが、321の析出はわずか0.8%である。

Q2：321を溶接すると「チタン焼け」は起こりますか？ A2: はい。チタンは溶接温度が 1200 度を超えると酸化し、焼損しやすくなります。 TIG 溶接を採用し、電流を 100 ～ 140 A に制御し、アーク滞留時間を短縮し、純アルゴン保護を使用してチタン含有量が 0.10% 以上になるようにする必要があります。

Q3：321と304の耐粒界腐食性の違いは何ですか？ A3: 304 は溶接後 450-850 度の範囲 (鋭敏化領域) に長時間留まると粒界腐食を起こしやすくなります。 321はチタンの安定化により鋭敏化領域に長時間留まっても鋭敏化を生じず、溶接後熱処理をしなくても優れた耐粒界腐食性を有します。

Q4: 321 は高温-高圧-のボイラー管に適していますか? A4: はい。優れた高温クリープ強度と耐粒界腐食性を有しており、400〜850度の温度範囲および圧力10MPa以下のボイラー過熱器管および再熱器管として使用できます。構造上の安全性を確保するには、使用圧力に応じて壁の厚さを合理的に設計する必要があることに注意してください。

Q5: 高温耐酸化性を向上させるために 321 ステンレス鋼の表面を処理するにはどうすればよいですか?{2}} A5: 処理後、25%硝酸+ 2%フッ酸水溶液で不動態化処理(室温、20分)を行い、緻密なCr₂O₃-TiO₂複合酸化膜を形成します。 800 度を超える温度で使用されるコンポーネントの場合、耐酸化性をさらに高めるために、表面に高温耐性のセラミック コーティングを適用できます。-