Shunda Road, Lincheng Town Science and Technology Industrial Park, Xinghua City, de provincie Jiangsu
309S roestvrij staal is de koolstofarme versie van klasse 309, een austenitische chroom-nikkellegering met 22,0–24,0% chroom en 12,0–15,0% nikkel. Het wordt UNS S30908 genoemd in de Verenigde Staten en 1.4833 in het Europese systeem en is voornamelijk gespecificeerd voor componenten die in een oxiderende atmosfeer werken bij temperaturen tot ongeveer 1000 °C bij continu gebruik.
De bepalende specificatielimiet is koolstof: 309S is beperkt tot 0,08% C, terwijl gewone 309 tot 0,20% toestaat. Een lager koolstofgehalte onderdrukt de neerslag van chroomcarbide bij korrelgrenzen wanneer het materiaal wordt gelast of in het bereik van 430–900 ° C wordt gehouden, dus 309S heeft de voorkeur voor gelaste constructies en thermisch cyclische apparatuur.
Verwar productvorm niet met kwaliteit. 309S is een bewerkte specificatie die wordt gebruikt voor plaat, plaat, staaf en buis. Wanneer dezelfde Cr-Ni-legeringsfamilie nodig is voor een gegoten onderdeel zoals een ovenrol, ovenplaat of warmtebehandelingsarmatuur, werken gieterijen met het gieten van kwaliteiten zoals ASTM A297 Rang HH in plaats van de gesmede 309S-specificatie.
Chemische samenstelling van 309S (UNS S30908)
De chemie van 309S wordt bepaald door normen zoals ASTM A240 en gelijkwaardige Europese specificaties; elke eigenschap bij hoge temperaturen volgt uit de onderstaande balans.
| Element | 309S (S30908) | Waarom het ertoe doet |
|---|---|---|
| Koolstof (C) | Maximaal 0,08 | Beperkt de carbideprecipitatie op de korrelgrens |
| Chroom (Cr) | 22,0–24,0 | Vormt de beschermende Cr2O3-aanslag tegen oxidatie |
| Nikkel (Ni) | 12,0–15,0 | Stabiliseert austeniet en behoudt zijn sterkte bij temperatuur |
| Mangaan (Mn) | Maximaal 2,00 | Deoxidatie en kleine bijdrage van austeniet |
| Silicium (Si) | Maximaal 1,00 | Verbetert de weerstand tegen oxidatie en carburatie |
| Fosfor (P) | Maximaal 0,045 | Restelement gecontroleerd op taaiheid |
| Zwavel (S) | Maximaal 0,030 | Restelement gecontroleerd voor warme verwerkbaarheid |
Vergeleken met de hoger gelegeerde 310S (24–26% Cr, 19–22% Ni) biedt 309S een goedkopere basis en levert toch praktische oxidatieweerstand rond de 1000 °C. Het extra nikkel in 310S levert een zichtbare marge op in kruipsterkte en weerstand tegen ernstige thermische cycli. Daarom heeft 310S de neiging om 309S te vervangen zodra de bedrijfstemperatuur boven ongeveer 1000 °C stijgt.
Mechanische en fysieke eigenschappen
In de gegloeide toestand is 309S zacht, taai en niet-magnetisch; de onderstaande waarden beschrijven de fabrieksconditie, niet de hot-service-conditie.
| Eigendom | Gegloeide waarde |
|---|---|
| Minimale treksterkte | 515 MPa (75 ksi) |
| Minimale vloeigrens | 205 MPa (30 ksi) |
| Minimale verlenging | 40% |
| Hardheid | Maximaal 217 HB, typisch 160–180 HB |
| Dichtheid | 7,98 g/cm³ |
| Elasticiteitsmodulus | ≈200 GPa |
| Smeltbereik | ≈1400–1450 °C |
| Gemiddelde thermische uitzettingscoëfficiënt, 20–100 °C | ≈15 µm/(m·K) |
| Thermische geleidbaarheid, 100 °C | ≈15–16 W/(m·K) |
Selecteer 309S niet op basis van zijn minimum treksterkte van 515 MPa als de gebruikstemperatuur 900 °C bedraagt. Toelaatbare spanning daalt scherp boven 600 °C, en de praktische limiet wordt bepaald door de oxidatiesnelheid en de kruiplevensduur voor de exacte sectiedikte. Wanneer u een offerteaanvraag verstuurt, vermeld dan de atmosfeer, de piektemperatuur en de belasting; de leverancier kan dan kiezen tussen 309S, een gegoten HH/HK-kwaliteit of een 310S-upgrade.
309S versus 310S en hittebestendige gegoten kwaliteiten
De dichtstbijzijnde gegoten verwant van 309S is ASTM A297 klasse HH, een 25Cr-12Ni-legering waarvan de nominale samenstelling ongeveer 96% van de elementen deelt met de gesmeed kwaliteit, maar meer koolstof bevat om gietstukken kruipsterkte bij hoge temperaturen te geven.
Dit onderscheid is de meest voorkomende bron van verwarring bij aanbestedingen. Als je een tekening voor een ovenwals opstuurt en er ‘309S’ op schrijft, zal een gieterij normaal gesproken een HH-type chemie voorstellen (24–28% Cr, 11–14% Ni, 0,20–0,50% C), omdat een koolstofarme smeedchemie niet de gegoten microstructuur en breuksterkte zal ontwikkelen die nodig is in een dik dragend gedeelte. Selecteer eerst de productvorm: gesmeed 309S waar u platen of buizen kunt snijden, vormen en lassen; gegoten A297-kwaliteiten waarbij het onderdeel gevormd, zwaar en bij temperatuur belast is.
| Grade | Vorm | Koolstof | Chroom | Nikkel | Typische rol |
|---|---|---|---|---|---|
| 309 / 309S | Smeedplaat, plaat, staaf, pijp | ≤0,20 / ≤0,08% | 22–24% | 12–15% | Gefabriceerde voeringen, kanalen, gelaste buisconstructies |
| 310 / 310S | Smeedplaat, plaat, staaf, pijp | ≤0,25 / ≤0,08% | 24–26% | 19–22% | Componenten die op hogere temperaturen zijn vervaardigd |
| HH (A297) | Statisch of centrifugaal gieten | 0,20–0,50% | 24–28% | 11–14% | Dikke gietstukken rond de 1000 °C |
| HK (A297) | Statisch of centrifugaal gieten | 0,20–0,60% | 24–28% | 18–22% | Zwaardere gietstukken boven 1000 °C |
Voor ronde componenten die in een oven belasting dragen, is centrifugaalgieten meestal de juiste route, omdat het een dichte, richtingsgewijs gestolde structuur oplevert. Een gewalste en gelaste 309S-buis is acceptabel voor gasleidingen; een buis die bij 1000 °C zijn eigen gewicht moet houden, moet een centrifugaal gegoten product zijn met gecontroleerde chemie.
Centrifugaal gegoten hittebestendige roestvrijstalen buis Deze buis wordt geproduceerd door middel van centrifugaal gieten voor een dichte, gericht gestolde structuur, waardoor deze geschikt is voor dragende ovencomponenten bij hoge temperaturen, zoals gasleidingen en buizen die hun eigen gewicht moeten houden bij 1000 °C. Bekijk Product → Fabricage en warmtebehandeling
309S kan worden gesneden, gevormd, machinaal bewerkt en gelast volgens standaard austenitische roestvrijstalen procedures; de enige cruciale regel is om het warme werk af te ronden met een volledige oplossing en een snelle afkoeling.
Het oplossingsgloeien wordt uitgevoerd bij 1038–1120 ° C met voldoende houvast om chroomcarbiden op te lossen, gevolgd door afschrikken met water of krachtige luchtkoeling. De kwaliteit kan niet worden gehard door warmtebehandeling; stijfheid verkregen door koud werk is eenvoudigweg verharding en verdwijnt bij uitgloeien.
Lassen is eenvoudig. Gebruik bijpassend vulmiddel 309 of 309L, vermijd voorverwarmen, behalve in zeer stijve delen, en houd de interpass-temperaturen gematigd. De koolstofkap van 0,08% vermindert de neerslag van chroomcarbide in de door hitte beïnvloede zone aanzienlijk in vergelijking met rechte 309. Daarom kunnen lasverbindingen in 309S in de oven worden gebruikt zonder een afzonderlijke nabehandeling.
Dezelfde redenering geldt ook voor de armaturen die werkstukken door warmtebehandelingscycli leiden. Het ontwerp van de bak en het materiaal van de bak bepalen samen de temperatuuruniformiteit, en onze beoordeling daarvan optimaliseren van het ontwerp van de warmtebehandelingsbak legt de structurele factoren uit die een gieterij controleert voordat het gereedschap wordt gegoten. Voor herhaalde thermische cycli presteren gegoten armaturen met versterkte ribben beter dan versies van dun plaatstaal. Daarom stappen de meeste operators over van gelaste 309S-frames naar gegoten manden en bakken van het HH-type voor continue warmtebehandelingslijnen.
Stapelbare warmtebehandelingsmand voor well-type ovens Deze stapelbare mand is ontworpen voor het organiseren van onderdelen tijdens de warmtebehandeling en verbetert de ovencapaciteit en de luchtstroom, waardoor een uniforme verwarming en consistente resultaten worden gegarandeerd, vooral geschikt voor continue warmtebehandelingslijnen waar gegoten manden van het HH-type beter presteren dan versies van gelast plaatstaal. Bekijk Product → Typische toepassingen bij hoge temperaturen
309S is het standaard zuinige roestvrij staal voor schone, oxiderende atmosferen tot ongeveer 1000 °C en voor componenten die kunnen worden vervaardigd door lassen of koudvervormen.
- Warmtebehandelingsarmaturen: bakken, manden, retorten en moffels die werken bij 850–1000 °C.
- Binnenwerk van de oven: stralingsbuizen, brandermondstukken, verbrandingskamers en vuurvaste ankers.
- Ovenbeslag voor draaitrommelovens: ovenmeubilair, ovenmond- en staartbeschermingsplaten en hittebestendige afdichtingsstrips.
- Afvalenergie- en elektriciteitsapparatuur: ketelonderdelen, luchtvoorverwarmersecties en roetblazerlansen.
- Componenten van petrochemische installaties: thermowells, luchtspruitstukken, katalysatorondersteuningsroosters en reactorintern.
Twee toepassingslimieten zijn het waard om te onthouden. In zwavelhoudende atmosferen boven ongeveer 500 °C is het nikkel in 309S kwetsbaar voor sulfidering, dus kan een andere legeringsfamilie nodig zijn. Bij sterke thermische cycli nabij 1000 °C zal een dunne, gesmede voering vervormen vóór een gegoten onderdeel met ingebouwde ribben. Daarom worden ovenrollen en beschermingsplaten voor ovens bijna altijd gegoten in plaats van uit plaat vervaardigd.
Hittebestendige centrifugale gietovenrol Deze rol is gemaakt van hittebestendige legeringen om hoge temperaturen en rotatiespanningen te weerstaan, waardoor een betrouwbare beweging in centrifugale gietovens ontstaat. Het gegoten ontwerp met ribben biedt een betere weerstand tegen thermische schokken dan dunne smeedvoeringen, waardoor de levensduur bij veeleisende toepassingen wordt verlengd. Bekijk Product → 309S-componenten specificeren: aanschafoverwegingen
De nuttigste stap is het vermelden van de productvorm en de geldende norm op elke offerteaanvraag; een aanvraag voor een “309S casting” is technisch dubbelzinnig en zal niet-vergelijkbare offertes opleveren.
- Specificeer ASTM A240 voor gesmeed plaat en plaat, ASTM A312 of A358 voor gelaste buizen, en ASTM A297 voor gietstukken.
- Vraag de daadwerkelijke warmteanalyse aan en verifieer de chroom-, nikkel- en koolstofwaarden op het fabriekstestcertificaat.
- Controleer voor gietstukken de chemische samenstelling van de lading, de gietroute en de warmtebehandelingsprocedure na het gieten die door de gieterij wordt gebruikt.
- Verzend de duty-cycle: piektemperatuur, atmosfeersamenstelling, verblijftijd en cyclische frequentie.
- Voor kritische dragende onderdelen boven 900 °C zijn kruipbreukgegevens of gedocumenteerde servicegeschiedenis vereist in plaats van trekwaarden bij kamertemperatuur.
Een leverancier die zowel met smeedwerk als met gietstukken uit dezelfde Cr-Ni-legeringsfamilie werkt, kan uw duty-cycle zonder giswerk vertalen naar de juiste productvorm. Onze Hittebestendige gieterij van gelegeerd staal heeft de hier beschreven gietkwaliteiten geproduceerd voor oven-, oven- en warmtebehandelingslijnen en kan een gietchemie aanbevelen wanneer een gesmeed 309S-onderdeel niet de juiste oplossing is voor het belastingsgeval.
Veelgestelde vragen over 309S
Wat is het verschil tussen 309 en 309S?
Alleen de koolstoflimiet. 309 maakt maximaal 0,20% koolstof mogelijk; 309S is beperkt tot 0,08%. Het lagere koolstofgehalte beperkt de neerslag van chroomcarbide tijdens het lassen en onderhoud in het bereik van 430–900 °C. Daarom heeft 309S de voorkeur voor gelaste en thermisch cyclische apparatuur.
Kan 309S worden gebruikt voor gietstukken?
309S is formeel een bewerkte aanduiding. Voor gegoten onderdelen gebruiken gieterijen ASTM A297-kwaliteiten met dezelfde Cr-Ni-basis, meestal klasse HH (25Cr-12Ni met 0,20–0,50% C) rond 1000 °C. Als u een “309S casting”-tekening indient, verwacht dan dat de gieterij een HH-type chemie voorstelt en de vervanging uitlegt.
Wat is beter bij hoge temperaturen: 309S of 310S?
310S. Het hogere chroomgehalte (24–26%) en nikkel (19–22%) geven een stabielere oxidehuid en een betere kruipsterkte, dus wordt het gespecificeerd boven ongeveer 1000 ° C of onder zware thermische cycli. 309S blijft de waardekeuze in schone oxiderende lucht binnen zijn classificatie.
Moet 309S na het lassen worden uitgegloeid?
Voor de meeste diensten bij hoge temperaturen, nee. Het lage koolstofgehalte zorgt ervoor dat de door hitte beïnvloede zone niet gevoelig wordt. Als het laswerk ook met waterige corrosieve media wordt geconfronteerd, kan een volledige oplossingsgloeien bij 1038–1120 °C gevolgd door snelle afkoeling worden gespecificeerd.
Is 309S magnetisch?
In de gegloeide toestand is het in wezen niet-magnetisch, zoals verwacht voor een austenitische kwaliteit. Koud werken kan een licht magnetisme veroorzaken, maar is zelden van belang voor oven- en oventoepassingen.
