奧氏體不銹鋼低溫性能及選用

一、奧氏體不銹鋼低溫應(yīng)用

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年6月11日訊  奧氏體不銹鋼在低溫儲運(yùn)設(shè)備中的應(yīng)用十分廣泛，是制造低溫（低于-200℃）設(shè)備最主要的結(jié)構(gòu)材料之一。

二、常見的三種不銹鋼類型

1）固溶化的300系列不銹鋼，例如304  304L 316 316L等。

2）氮強(qiáng)化級不銹鋼，在低溫下有很高的強(qiáng)度，并保持300系列的諸多優(yōu)點(diǎn)。

3）300系列冷軋鋼板。

三、奧氏體不銹鋼低溫性能特點(diǎn)

1、抗拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度隨著溫度的降低而逐漸升高，其中抗拉強(qiáng)度的升高尤其明顯。

PS：在溫度較高的情況下，金屬原子的熱振動會幫助克服位錯移動障礙；但當(dāng)溫度降低時，原子熱振動也降低，不利于位錯運(yùn)動；故大部分金屬都會隨著溫度的降低而升高強(qiáng)度。

2、在低溫下斷裂前仍然會發(fā)生大量塑性變形，故脆化傾向小。

3、隨著溫度的降低，熱導(dǎo)率與比熱容也隨之降低。——此可減少低溫容器的熱損失。

4、溫度降低會增加熱膨脹系數(shù)而增加變形量，故選擇低溫材料的焊材時，要選用與母材熱膨脹系數(shù)相近的焊材。

四、影響奧氏體不銹鋼低溫性能的因素

1、晶體結(jié)構(gòu)

具有面心立方晶格的金屬與合金，在低溫下不會失去韌性，一般沒有轉(zhuǎn)脆溫度-而奧氏體不銹鋼即屬于立方晶格結(jié)構(gòu)（FCC）。

而體心立方結(jié)構(gòu)（BCC）晶體的金屬或合金會有明顯的轉(zhuǎn)脆溫度，即在某一臨界溫度以下時會突然脆化。

2、成分

奧氏體不銹鋼的組織很大程度上取決于鋼中的化學(xué)成分；碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，增加含碳量可以增加奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，但碳會和鉻在奧氏體晶界形成碳化鉻，從而降低耐蝕性能。同時碳化鉻的析出會增加基體中的鉻鎳當(dāng)量比而使奧氏體變得不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致馬氏體變態(tài)而降低低溫韌性。

鉻能使鋼材表面形成一層致密的氧化膜起到強(qiáng)烈的鈍化作用而提升耐蝕性能。

鎳為奧氏體形成元素，但若單獨(dú)存在時，含量至少需要到24%以上才能達(dá)到全奧氏體組織；如果鉻含量為18%的條件下，只要8%以上的鎳，就可以形成100%的奧氏體。 

鐵-鉻系中鎳對奧氏體γ相區(qū)的影響

3、馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）

除了鋁與鈷之外的其它合金元素，幾乎對穩(wěn)定奧氏體都會有幫助（在冶金學(xué)上即是使C曲線右移）；即會增加馬氏體變態(tài)的阻力。其中以碳，鎳，鉻最為重要。

鉻、鎳對馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度的影響

300系列不銹鋼之所以可以作為低溫材料就是因?yàn)槠銶s點(diǎn)的溫度約在-200℃左右。

五、結(jié)論

1）304型不銹鋼是-196℃（液氮）以上的低溫材料首選。

2）304L與316可做為-196至-253℃（液氫）低溫材料的選擇。

3）316L型含2-3%鉬，提高了強(qiáng)度與抗應(yīng)力腐蝕及點(diǎn)蝕能力，可做為-269℃（液氦）的低溫儲罐與管道的首選材料。

4）321型不銹鋼的鉻鎳含量更高，在低溫下更穩(wěn)定；鈮鈦的加入使其在存在加工應(yīng)力的條件下仍能適用于-269℃的低溫。