材料性能汇总范文

材料性能汇总范文材料性能汇总范文 材料性能介绍 特种材料篇 南京德邦设备工程有限公司5AL29 4C超级铁素体不锈钢铁素体不锈钢应用相对较少 在此不做详细介 绍 只把相关重点介绍一下 合金商业牌号UNS牌号合金主要特性和用途产品形式和相应的ASTM标 准化学成分wt 抗拉强度 b MPa屈服强度 0 2MPa抗拉强度 供货状态硬度AL29 4C UNS S44735该合金是美国Allegheny公司的专利产品 属高级超级铁素体不锈钢 具有广泛的抗氯化物点蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀能力 在氧化性环境 中度的还原性环境中具有较好的耐 均匀腐蚀的能力 合金成本低 Allegheny生产的AL29 4C管材在发电厂的冷凝器和热交换器中 在盐水冷却装置中使用已 经超过2000英里 主要用途发电厂的冷凝器 换热器 化学处理设备 如盐水冷却 处理塔衬套 石油提炼设备 如脱盐装置 氨分离装置 塔顶分馏 物冷凝器 CO2预冷却器 家用加热设备等 板材 薄板和带材A176板材 薄板和带材A240普通无缝管和焊接管 tubing A268机械加工管 tubing A511元素ASTM标准典型成分AST M标准 带材 退火C 0 0300 02 550 415 18Mn 1 000 30ASTM标 准 管材 P 0 0400 03 515 415 18S 0 0300 01典型力学性能 带材 Si 1 000 3562050022Cr28 0 30 029 00典型力学性能 管材 Ni 1 000 3062051525Mo3 60 4 203 80比重N 0 0450 027 66g cm3Ti0 30Nb0 30Nb Ti0 20 1 00Co0 03Fe余量余量 6 AL29 4 2超级铁素体不锈钢合金商业牌号UNS牌号合金主要特性和用途产品 形式和相应的ASTM标准化学成分wt 抗拉强度 b MPa屈服强度 0 2MPa抗拉强度 供货状态硬度AL29 4 2UNS S44800高纯度超级铁素体不锈钢 合金成分是在AL29 4C的基础上综合众多腐蚀问题而设计 不仅具有良好的抗氯化物点蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀开裂的能力 而且显著地许多苛刻外界条件下的均匀性腐蚀 如海水 盐水 稀 硫酸 硝酸 烧碱 有机酸等 同时合金具有较好的塑性 韧性和 加工特性 由于合金具有良好性价比 因此在许多苛刻的环境中替代昂贵的钛 合金 高镍和镍基合金 主要用途蒸汽 海水 酸 碱 盐等化工处理设备 环境处理设备 食品 发电 炼油等工程设备 板材 薄板和带材A176板材 薄板和带材A240普通无缝管和焊接管 tubing A268棒材和型材 A276锻造用坯和棒材A314棒材和型材A479 无缝管和焊接管A731元素ASTM标准典型成分ASTM标准 板材 退火C 0 0100 003 550 415 20Rc 20Mn 0 300 05ASTM标准 管材 退 火P 0 0250 02 550 415 20RB 100S 0 0200 01典型力学性能 板材 退火Si 0 200 1065551525RB92Cr28 0 30 029 00典型力学性能 管材 退火Ni 2 0 2 52 1069055025RB95Mo3 5 4 24 00比重Cu 0 150 067 70g cm3N 0 0200 015C N 0 0250 01 8Fe余量余量 七 E BRITE26 1高纯铁素体不锈钢合金商业牌号合金主要特性和用途产品形式和相 应的化学成分抗拉强度屈服强度抗拉强度供货状态UNS牌号ASTM标准 wt b MPa 0 2MPa 硬度E BRITE26 1UNSS448627高纯度铁素体不锈钢 具有优秀的抗应力腐蚀性能 抗点蚀 缝隙腐蚀 晶间腐蚀的性能 优于传统的铁素体和奥氏体不锈钢 而且具有成本低的优势 合金具有良好的塑性和加工特性 主要用途化工厂与化学处理设备 碱液蒸发设备 食品加工设备 耐高温 抗氧化和硫化环境 炼油厂有关设备 板材 薄板和带材A176板材 薄板和带材A240普通无缝管和焊接管 tubing A268棒材和型材 A276锻造用坯和棒材A314棒材和型材A479 无缝管和焊接管A731元素ASTM标准典型成分ASTM标准 板材 退火C 0 0100 002 450 275 22RB 90Mn 0 400 05ASTM标准 管材 退 火P 0 020 01 450 275 20RB 90S 0 020 01典型力学性能 板 材 退火Si 0 400 2048534530Rb83Cr25 0 27 526 0典型力学性能 管材 退火Ni 0 500 1551541525RB88Mo0 7 5 1 51 0比重Cu 0 200 027 66g cm3N 0 0150 010Nb 0 05 0 200 10Fe余量余量 双相不锈钢 Duplex stainlesssteel 双相不锈钢是一种铁素体相和奥氏体相共存的不 锈钢 同时也是集优良的耐蚀性能 高强度和易于加工制造等诸多 优异性能于一身的钢种 双相不锈钢已经有60多年的历史 世界上第一批双相不锈钢于1930 年在瑞典生产出来并用于亚硫酸盐造纸工业 1968年不锈钢精炼工艺 氩氧脱碳工艺 AOD 的发明 使一系列新的不锈钢的产生成为可能 AOD工艺带来的诸多进步之一就是合金元素N的添加 双相不锈钢添加N元素可以使焊接状态下热影响区的韧性和耐蚀性能 接近于基体金属的性能 还可以降低有害金属间相的形成速率 双相不锈钢同奥氏体不锈钢一样 是一种按腐蚀性能排序的钢种 腐蚀性能取决于它们的合金成分 双相不锈钢一直在不断发展 现代的双相不锈钢可以分为四种类型 1 不含Mo的低级双相不锈钢2304 2 标准双相不锈钢2205 占双相钢总量的80 以上 3 25 Cr的双相不锈钢 典型代表合金255 可归为超级双相不锈钢 4 超级双相不锈钢 含25 26 Cr 与255合金相比Mo和N的含量增加 典型代表钢种2507 双相不锈钢中的合金元素主要是Cr Mo N Ni 它们在双相钢中的 作用如下 1 Cr钢中最少含有10 5 的Cr才能形成保护钢不受大气腐蚀的稳定 的钝化膜 不锈钢的耐蚀性能随Cr的含量提高而增强 Cr是铁素体元素 它可以使具有体心立方晶格的铁组织稳定 也可 以提高钢在高温下的抗氧化能力 2 Mo Mo与Cr协同作用能提高不锈钢的抗氯化物腐蚀的能力 Mo在氯化物环境下的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力是Cr的3倍 参见CPT公 式 Mo是铁素体形成元素 同样能促进形成金属间相 因此 通常奥氏体不锈钢中Mo含量小于7 5 双相钢中小于4 3 N N元素可增加奥氏体和双相不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀的能力 并可 以显著地提高钢的强度 它是固溶强化最有效的一个元素 在提高钢强度的同时 N元素还可以增加奥氏体不锈钢和双相不锈钢 的韧性 延缓金属间相的形成 使双相不锈钢有足够的时间进行加 工和制造 还可以抵消因高Cr Mo所带来的易于形成 相的倾向 N 是强烈的奥氏体元素 在奥氏体不锈钢中能部分取代Ni 双相不锈钢中一般加入几乎接近溶解度极限的N和用以调整达到相平 衡的Ni 铁素体元素Cr和Ni与奥氏体形成元素Ni和N需要达到平衡 才能获得 期望的双相组织 4 Ni Ni是稳定奥氏体组织的元素 铁基合金中添加Ni可促使不锈钢从体心立方晶体结构 铁素体 转化 为面心立方晶体结构 奥氏体 Ni可以延缓金属间相的形成 但效果远不如N有效 下面介绍两种双相不锈钢 帮助了解其性能 12205标准双相不锈钢 一 引言2205是一种加N双相不锈钢 N的加入明显地改善了2205的耐腐蚀性能 尤其是焊接的情况 早期的双相不锈钢可以耐中等强度的均匀腐蚀和氯应力腐蚀断裂 但是在焊接情况下使用时 其性能就会大大下降 为了改善这种情况 N元素就加入了2205双相不锈钢 这样不仅使耐 腐蚀性能上升 而且焊接使用情况也很良好 ASTM标准对2205双相钢的含N量要求是0 08 0 2 Cr Mo Ni的含量也有要求 所以2205双相钢的点蚀当量PRE N值达到了35 8 进一步提高了耐蚀性能 当有恰当的热处理时 2205中22 的Cr和3 5 的Ni 3 的Mo 0 16 的N就会产生包括奥氏体相和铁素体相平衡的显微组织结构 这种结 构和化学成分让2205不锈钢有比316和317不锈钢更好和更广泛的耐 蚀性能 同时还有比普通奥氏体不锈钢两倍还高的屈服强度 2205是使用最广泛的双相不锈钢材料 在出厂前的所有2205不锈钢 都要金相检验 以防止加工过程中产生 相 2205最常见的应用形式是焊管和管件 在有较强的均匀腐蚀和应力 腐蚀的情况下 板材应用也很广泛 二 化学成分和产品标准2205双相钢的化学成分如下表所示 化学成分元素典型成分ASTM标准C0 020 030max Mn0 072 0max P0 0250 030max S0 0010 020max Si0 401 0max Cr22 421 0 23 0Ni5 84 5 6 5Mo3 32 5 3 5N0 160 08 0 20Fe余量余量2205材料的ASTM和ASME标准如下表所示产品形式AST M标准ASME标准棒A276 A479板 带A240SA240管 焊管和无缝管 A790SA790管件 焊接管件和 无缝管件 A789SA789 三 耐蚀性能 1 氯化物应力腐蚀断裂不含镍的铁素体钢对氯化物的应力腐蚀断裂 有天生的免疫力 即使在苛刻的42 的MgCl2溶液中也是如此 从另 一方面来说 含镍的奥氏体不锈钢则很容易受到氯离子应力腐蚀断 裂的影响 奥氏体和铁素体不锈钢对氯离子的应力腐蚀断裂的抵抗取决于合金 中镍的含量 从某种意义上说 双相合金是奥氏体相和铁素体相的合成 但在双 相合金中的成分都会倾向于某一相 例如 铁素体相中的Ni要比奥氏体相中的Ni含量少的多 因此 双 相合金对氯离子的应力腐蚀断裂的抵抗性要比传统300系列不锈钢好 的多 下表是是304和2205在几种沸腾溶液中的腐蚀性能试验结果 应力腐蚀断裂试验情况合金沸腾42 MgCl2沸腾33 LiCl沸腾26 NaCl3 04L 8 Ni 失败 20h 失败 96h 失败 850h 439 铁素体型 通过 2000 h 通过 2000h 通过 1000h 2205失败 89h 通过 1000h 通过 1000h 2205 焊接 失败 89h 通过 1000h 通过 1000h 2 点蚀和缝隙腐蚀对氯离子的点蚀和缝隙腐蚀的评定可以使用ASTM 标准G 48试验方法 10 FeCl3 6H2O 并且逐渐提高温度直到发现缝隙腐蚀发生为止 则首先发现缝隙腐蚀发生的温度称为临界缝隙腐蚀温度 可以用来 衡量材料耐缝隙腐蚀的能力 但在氯化溶液中不必要标明合金的限 制使用温度 下表是退火2205钢板材和316L 317L等合金的缝隙腐蚀温度试验对 比情况 10 FeCl3溶液中的缝隙腐蚀数据合金缝隙腐蚀发生温度 典型316 3典型3172220520E BRITE26 124AL 6XN45Inconel62545AL29 4C 523 均匀腐蚀2205对稀的还原性酸和高浓度的氧化性酸有抵抗性 对低浓度的有机酸也有抵抗性 但在高温高浓度下要小心使用 下表是316和2205普通状态和焊接状态的腐蚀试验对比情况 腐蚀对比试验数据试验溶液 沸腾 腐蚀率 mm a 典型316L2205基材 焊接材料基材焊接材料20 醋酸 0 01 0 01 0 01 0 0145蚁酸0 600 530 010 011 盐酸0 021 610 020 0265 硝酸0 560 460 520 49 10 草酸1 221 130 200 1320 磷酸0 020 030 020 0310 硫酸氢钠1 821 430 650 5150 氢氧化钠1 972 170 610 5710 氨基磺酸3 153 0 30 560 4410 硫酸16 116 75 235 08硫酸铁 50 硫酸 A262B 0 660 590 510 454 2205焊接状态抗晶间腐蚀试验可以按ASTM A262E执行 16 H2SO4 CuSO4溶液 四 物理性能密度7 88g cm3比热420J kg k热传导系数 20 100 19w m k热膨胀系数 20 100 13 7 10 6 平均弹性模量190Gpa 五 力学性能典型室温下的力学性能如下表所示 室温力学性能项目ASTM和ASME最小性能值板系列 4 76mm板系列 4 76mm0 2 屈服强度450MPa515Mpa585MPa抗拉强度625MPa760MPa860M Pa延伸率 5 253530硬度32Rc 290HB max 235HB27Rc高温下的拉 力性能2205双相钢在ASME锅炉与压力容器规范中被允许使用在316 以下温度 其强度可以通过ASME锅炉与压力容器标准中的许用应力来表示 下表是典型316和2205的许用应力对比情况 焊接管件的焊缝系数取0 85 如此大的许用应力可以和有很利地使用在过程装备设计中 最大许用应力 依据ASME规范 最大温度 2205 MPa 典型316 M Pa 3815513093155112149150101204144922601418631613981ASME Boilerand PressureVessel Code Section II Part D Table1A 冲击性能2205双相钢可以从高温塑性破坏向低温脆性断 裂转变 此塑性 脆性的转变温度可以通过在343 538 C长时间的保温来充分地提高 不恰当的焊接工艺 例如使用纯粹的Cr不锈钢填料 可以提高焊缝 向冲击脆性转变的敏感性 高温对力学性能的影响ASME锅炉与压力容器规范中明确规定2205双 相钢的使用温度上限是316 因为双相钢有一个 475 脆化 的 问题 主要是由于铁素体相在343 538 之间加热时会出现脆化现象 但这种脆化是可逆的 只要通过在593 以上加热就可以还原 然而 另外一个脆化温度区间是538 1000 因为有有害于冲击性和腐蚀性的中间相析出 整体退火和快速冷却处理可以消除脆性相 同时也是消除成形应力 和 475 脆化 首选方案 六 成形和热处理2205可以很成功地冷弯和拉伸 相对于普通奥氏体不锈钢来说 2205有很高的强度 对成形设备要 求有很高的要求 双相钢中铁素体相的延伸率比奥氏体相要小 所以2205在弯曲时其 弯曲半径要比奥氏体不锈钢大 此外 2205管材和管板胀接时 由于其弹性延伸率较低 所以其胀 接程度要受到限制 2205相对于很多管板材料来说其强度是很高的 因此 2205管材和 其它材料的管板胀接时要十分小心 重度弯曲变形后要整体退火 不只是消应力退火 以防止在使用环 境中应力腐蚀开裂 消应力热处理的温度一般在316 927 之间 至于对材料性能的影响不作考虑 七 热处理2205的退火温度一般在1020 1100 并快速冷却 在1100 附近热处理时 会让铁素体相含量大 大增加 八 焊接2205双相钢中的铁素体相和奥氏体相含量基本相同 氧炔 焊会让基材的焊缝和热影响区的铁素体含量上升 并行的退火处理 可以恢复两相的平衡 然而退火处理后焊缝的铁素体含量还是要稍高一点 焊缝中的铁素体含量不可以过高 匹配的填料金属对2