Никельсодержащий шестигранник AISI 310S: жаропрочный прокат для высокотемпературных узлов
Никельсодержащий шестигранник AISI 310S — это сортовой прокат с шестигранным поперечным сечением, изготовленный из аустенитной жаростойкой стали с повышенным содержанием никеля и хрома. Марка AISI 310S (аналог по EN — 1.4845, по ГОСТ — 20Х23Н18) содержит 24–26 % Cr и 19–22 % Ni, что обеспечивает устойчивость к окислению при длительной работе в диапазоне 800–1100 C. Ограничение углерода до 0,08 % снижает риск выделения карбидов по границам зёрен и предотвращает межкристаллитную коррозию после сварки или длительной выдержки при высоких температурах.
Шестигранный профиль получают горячей прокаткой или прессованием с последующей правкой и травлением. Готовая продукция поставляется в состоянии поставки без термоупрочнения — аустенитная структура формируется охлаждением на воздухе. Типовые размеры «под ключ» — от 8 до 46 мм, длина прутков — 2–6 м. Кривизна прутка не превышает 0,5 % длины, что критично при подаче в автоматы продольного точения.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Условие | Единица | Стандарт |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 205 | 20 C | МПа | ASTM A276 |
| Временное сопротивление | 515 | 20 C | МПа | ASTM A276 |
| Относительное удлинение | 40 | 20 C | % | ASTM A276 |
| Твёрдость | 95 | HRB | — | ASTM A276 |
| Рабочая температура | до 1100 | окислительная среда | C | — |
Химический состав и фазовые особенности
Аустенитная матрица стали AISI 310S стабилизирована никелем, что сохраняет ГЦК-решётку вплоть до криогенных температур и исключает магнитные превращения. Хром формирует плотную оксидную плёнку CrO, которая замедляет высокотемпературное окалинообразование. По сравнению с AISI 309S шестигранник 310S демонстрирует меньшую скорость роста окалины при циклическом нагреве в печах с продуктами сгорания природного газа.
- Cr — 24,0–26,0 %
- Ni — 19,0–22,0 %
- C — не более 0,08 %
- Mn — не более 2,00 %
- Si — не более 1,50 %
- S и P — не более 0,030 % каждый
Области применения
Шестигранник AISI 310S востребован там, где требуется сочетание жаропрочности и стойкости к газовой коррозии при сохранении обрабатываемости резанием. Из него изготавливают крепёж для футеровок нагревательных печей, шпильки горелочных устройств, детали конвейеров обжига, элементы выхлопных трактов газотурбинных установок. В нефтехимии профиль применяют для шпинделей арматуры установок каталитического крекинга, в цементной отрасли — для узлов вращающихся печей.
- Крепёж печных роликов и подовых балок прокатных станов
- Шпильки и гайки горелок котельных агрегатов
- Детали пиролизных змеевиков и реакторов риформинга
- Элементы выхлопных систем газотурбинных и дизельных установок
- Оснастка для термообработки и цементации
Механическая обработка
Аустенитная структура склонна к наклёпу, поэтому точение шестигранника ведут твердосплавным инструментом с износостойким покрытием на пониженных подачах при обильном охлаждении. Скорость резания — 30–60 м/мин, что ниже, чем для углеродистых сталей. Сварка выполняется электродами типа E310 или присадочной проволокой ER310; предварительный подогрев не требуется, но рекомендуется контролировать межпроходную температуру во избежание горячих трещин.
Вопросы и ответы
Чем AISI 310S отличается от AISI 310?
Марка 310S имеет ограничение углерода 0,08 % против 0,25 % у базовой 310, что снижает риск межкристаллитной коррозии после сварки и длительной эксплуатации при 600–900 C.
До какой температуры сохраняется жаростойкость шестигранника 310S?
В окислительной среде детали работают до 1100 C при периодическом нагреве и до 1050 C при непрерывной выдержке. В восстановительных средах и средах с сернистыми соединениями верхний предел снижается.
Магнитится ли прокат из стали 310S?
В состоянии поставки материал немагнитен, поскольку имеет аустенитную структуру. Локальный наклёп при механической обработке может вызвать слабую магнитную восприимчивость.
Какие размеры шестигранника доступны?
Стандартный сортамент включает профили «под ключ» от 8 до 46 мм. Поставка — прутки длиной 2–6 м, возможна резка в размер по требованию заказчика.
