310S (UNS S31008) الفولاذ المقاوم للصدأ: السبائك الممتازة المقاومة لدرجات الحرارة العالية والأكسدة

 

ما التركيب الكيميائي، وخاصية درجة الحرارة المرتفعة-الأساسية، ومجال التطبيق الأساسي لـ 310S؟
يحتوي 310S عادةً على 24-26% كروم و19-22% نيكل، بحد أقصى لمحتوى الكربون يبلغ 0.08%. يشكل الكروم العالي مقياسًا مستقرًا وملتصقًا لأكسيد الكروم الذي يوفر مقاومة أكسدة رائعة. يعمل محتوى النيكل العالي على استقرار الهيكل الأوستنيتي ويوفر مقاومة لتقليل الأجواء والكربنة. مجال تطبيقه الأساسي هو في أجزاء الأفران الصناعية ذات درجة الحرارة العالية، مثل الأنابيب المشعة، والمعوجات، وفوهات الموقد، وسلال المعالجة الحرارية، ومكونات الغلاية في توليد الطاقة.

كيف يفوق أدائه في الخدمة ذات درجات الحرارة المرتفعة-أداء الفولاذ المقاوم للصدأ 309؟
على الرغم من أن 309 عبارة عن سبيكة ممتازة-تتحمل درجات الحرارة العالية، إلا أن 310S تقدم تقدمًا ملحوظًا. يسمح المحتوى العالي من الكروم والنيكل لـ 310S بتكوين مقياس أكسيد أكثر حماية وثباتًا، مما يتيح الاستخدام المستمر عند درجات حرارة تبلغ حوالي 70-100 درجة أعلى من 309 (حتى ~1150 درجة مقابل ~1050 درجة ). كما أنه يُظهر أيضًا مقاومة فائقة للأجواء الكربنة والكبريتية، والتي يمكن أن تسبب التقصف والفشل في درجات السبائك المنخفضة. بالنسبة للمناطق الأكثر سخونة في الفرن أو الأجواء الأكثر عدوانية، يوفر 310S عمر خدمة أطول بكثير.

في أي أجواء الفرن المحددة يكون 310S هو الاختيار الإلزامي؟
310S إلزامي في الأجواء المؤكسدة بشدة (الهواء الزائد) عند أعلى درجات حرارة التشغيل. وهو أيضًا الخيار المفضل في الأجواء المؤكسدة/الكربنة بالتناوب، وفي البيئات التي تحتوي على مركبات الكبريت، وفي التطبيقات التي تنطوي على اصطدام اللهب المباشر. تتضمن الأمثلة الأنابيب المشعة في الأفران التي تعمل بالحرق المباشر-، والمكونات الداخلية لأفران السيراميك، والأجزاء الموجودة في وحدات إعادة تشكيل البتروكيماويات حيث يحدث تكسير الهيدروكربون. كما أن ثباته تحت التدوير الحراري يتفوق على العديد من الدرجات الأخرى.

ما هي تحديات التصنيع المرتبطة بـ 310S؟
نظرًا لمحتواه العالي من السبائك، يتمتع 310S بمعدل تصلب كبير-في العمل، مما يتطلب المزيد من الطاقة للتشكيل ويمكن أن يمثل تحديًا للآلة، مما يؤدي إلى التآكل السريع للأداة. يكون اللحام مباشرًا مع معدن الحشو المطابق ER310، ولكن يوصى بالتليين بمحلول ما بعد اللحام لإذابة أي مراحل ثانوية واستعادة الحد الأقصى من مقاومة التآكل والحرارة. ويتطلب معامل التمدد الحراري العالي السماح بالتوسع في تصميم الفرن وتصنيعه.

ما هي العوامل الرئيسية التي يجب على مصمم الفرن أو مشغله مراعاتها عند تحديد 310S؟
أولاً، تأكد من أن الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل المستمرة والتكوين الدقيق لجو الفرن (الأكسدة، والكربنة، ومحمل الكبريت-). 310S عبارة عن مادة متميزة، لذلك يجب تبرير استخدامها في ظل هذه الظروف القاسية. ثانيا، النظر في الحمل الميكانيكي عند درجة الحرارة؛ يتمتع 310S بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية-ولكنه قد يحتاج إلى دعم في التصميمات الكبيرة ذات المحامل-. ثالثًا، مصدر المواد من مصانع ذات سمعة طيبة يمكنها توفير شهادة لأداء درجات الحرارة العالية-. وأخيرًا، تأكد من أن المصنع يتمتع بالخبرة في التعامل مع سبائك النيكل العالية-لتجنب المشكلات أثناء التصنيع.