AISI314 (1.4841 /X15crnisi25‑21) Acero inoxidable austenítico

1. Introducción

AISI314 acero inoxidable austenítico, También estandarizado como EN1.4841 y X15CRNISI25‑21, Ofrece un equilibrio excepcional de resistencia a alta temperatura y resistencia a la oxidación.

Desarrollado en la década de 1950 para servir a las florecientes industrias de tratamiento de calor y petroquímicos, 314 Rápidamente ganó aceptación internacional.

Hoy, se presenta prominentemente en ASTM, DE, y estándares jis, convirtiéndolo en un caballo de batalla reconocido a nivel mundial para componentes expuestos a temperaturas de servicio continuas de hasta 1050 ° C.

Este artículo examina su química, metalurgia, Características de rendimiento, y aplicaciones industriales para guiar a los ingenieros en la selección y diseño de materiales.

2. Composición química de AISI314

Aisi 314 pertenece a la clase austenítica de aceros inoxidables, caracterizado por un cúbico centrado en la cara (do) Estructura cristalina que permanece estable en un amplio rango de temperatura.

Su química enfatiza los altos niveles de cromo y níquel, aumentado por silicio para un rendimiento de alta temperatura. A continuación se muestra un rango de composición típico:

Elemento	Contenido (WT%)	Función principal
Cromo	24.0 –26.0	Forma una escala protectora de Cr₂o₃; Mejora la resistencia a la oxidación de hasta 1050 ° C.
Níquel	19.0 –22.0	Estabiliza la fase austenítica; Mantiene la ductilidad y la tenacidad a alta temperatura.
Silicio	0.7 –1.5	Mejora la adhesión de la escala; retarda sulfidación y carburización en atmósferas agresivas.
Carbón	≤0.12	Contribuye a la fuerza de la fluencia; El límite bajo previene la precipitación del carburo y preserva la resistencia a la corrosión.
Manganeso	≤1.0	Ayuda a la estabilización de austenita y aumenta la trabajo caliente.
Fósforo	≤0.045	Mantenido bajo para minimizar la fragilidad en los límites de grano.
Azufre	≤0.015	Controlado para reducir el crack en caliente durante la soldadura y la falsificación.

3. Propiedades físicas

Las características físicas de AISI 314 influyen en las opciones de diseño y el comportamiento interno.

Notablemente, Su naturaleza no magnética y su conductividad térmica moderada lo convierten en una aleación preferida para los tubos de cambio de calor, Elementos y componentes del horno en entornos sensibles a electromagnéticos.

Propiedad	Valor	Implicación
Magnetización	Ninguno	Retiene el comportamiento no magnético en todas las temperaturas; Ideal para sensores, bobinas.
Densidad	7.9 kg/dm³	Equilibrar la fuerza y ​​la masa; facilita los cálculos de peso en diseño estructural.
Conductividad térmica	15 W/m · k (≤20 ° C)	Realiza calor moderadamente; Evita los puntos calientes al tiempo que limita la pérdida de calor excesiva.
Resistividad eléctrica	0.9 Ω · mm²/m (RT)	Exhibe resistividad austenítica típica; Informa el diseño de la potencia y la potencia y el elemento de calefacción.

4. Propiedades mecánicas & Rendimiento de alta temperatura

Aisi 314 ofrece una rara combinación de ductilidad de la temperatura de habitación y resistencia a la temperatura elevada. Además, soporta cargas térmicas cíclicas y resiste la oxidación.

Propiedad	Temperatura ambiente.	900 ° C	1 000 ° C
Resistencia a la tracción (MPA)	580 –700	~ 250	~ 150
Fuerza de rendimiento (MPA)	200 –350	~ 100	~ 50
Alargamiento (%)	≥40	≥20	≥15
Fuerza de ruptura de fluencia (100 H)	-	~ 15MPA	~ 5MPA

Comportamiento térmico de fatidación y oxidación

• En pruebas cíclicas entre temperatura ambiente y 1 000 ° C, Aisi 314 Las muestras sobrevivieron 2 000 ciclos de calor/fría antes de mostrar las primeras grietas.
• Además, Su escala rica en silicio se adhiere fuertemente, Limitando la spalación de la escala; diez ciclos de 24 horas en 1 000 ° C ganancias de peso producidas bajo 5 mg/cm², en comparación con 8 mg/cm² por grado 310.

Estos datos demuestran que AISI 314 No solo soporta cargas estáticas de alta temperatura, sino que también resiste las tensiones mecánicas y ambientales combinadas del ciclo térmico y la oxidación.

5. Resistencia a la corrosión

Transición de rasgos mecánicos al desempeño ambiental, Aisi 314 sobresale tanto en atmósferas oxidantes como de reducción ligeramente reductora:

Oxidación en el aire & Condiciones cíclicas

• Forma un cr₂o₃ bien adherente a 1 050 ° C. Cuando se somete a diez ciclos de 24 horas en 1 000 ° C, aumento de peso promediado bajo 5 mg/cm², en comparación con 8 mg/cm² para 310.

Resistencia a la sulfidación

• Las adiciones de silicio ofrecen protección superior en gases sulfurosos, resistir la escapada a la escala para 650 ° C.

Carburación de carburación & Nitridación

• En atmósferas de carburación en 950 ° C para 1,000 H, 314 se mostró solo 2 aumento de peso mg/cm², superior al rendimiento 310 y 330 por aproximadamente 20 %.

Corrosión acuosa (Madera = 24–29)

• Contra entornos de cloruro y productos químicos generales, 314Número equivalente de resistencia a las picaduras (Madera) Asegura un rendimiento robusto, rival 316 En muchas condiciones de servicio.

6. Fabricación & Soldadura

Aisi 314 Combina una excelente formabilidad con una amplia soldabilidad, permitiendo a los fabricantes producir formas complejas y articulaciones robustas sin ciclos de tratamiento de calor onerosos.

Formabilidad & Trabajo en frío

• Reducción de frío: Puedes tomar en frío o doblar 314 arriba a 30 % Reducción de grosor sin grietas, Gracias a su estructura completamente austenítica.
• Radios de flexión: Mantener un mínimo dentro del radio de curvatura de 3 × grosor del material Para evitar el marcado de la superficie.
• Dibujo profundo: Para tazas o conchas, Límite de profundidad de dibujo por pase a 30 % de diámetro en blanco, luego recocir si se requiere una reducción adicional.
• Ciclos de recocido: Después de un gran trabajo en frío (> 30 %), Restaurar la ductilidad mediante la solución de reclamo en 1 050 - 1 150 ° C seguido de aire o enfriamiento de agua.

Soldadura

• Compatible con Tig, REVISTA, arco sumergido, procesos de viga láser y blindado.
• El precalentamiento es generalmente innecesario; sin embargo, La entrada de calor limitante evita la formación de crack en caliente.
• Usar uno 1.4842 (X12CRNI25‑20) cable de relleno para que coincida con la composición de aleación y mantener la fuerza de fluencia.
• Aunque el recocido de solución posterior a la mujer (1 050 - 1 150 ° C) no es obligatorio, Un breve ciclo restaura la resistencia a la corrosión óptima en la zona afectada por el calor.

7. Perdonabilidad & Maquinabilidad

Perdonabilidad

Aisi 314 forja excepcionalmente bien entre 1 175 ° C y 1 000 ° C. Inmediatamente después de cada pase de forja, Quite la parte en el aire o el agua para encerrar una multa, Estructura de grano recristalizada.

Porque 314 resiste la oxidación hasta 1 150 ° C, Puede mantener la integridad de la escala a lo largo del trabajo caliente.

Sin embargo, Evite mantener o recalentar entre 600 ° C y 900 ° C—Encasan los picos de fragmentación de fase de sigma en ese rango. Tanto el rendimiento de falsificación de la dura y caída, preformas de alta calidad.

Tratamiento térmico & Formación caliente

• Recocido de solución: Calentarse 1 050 - 1 150 ° C, Luego, el aire o el agua se reiniciarán para restaurar la máxima resistencia a la corrosión y ductilidad.
• Formación caliente: Realizar operaciones de conformación entre 1 150 ° C y 800 ° C, seguido de un carrito de aire.
  Esta ventana garantiza una excelente trabajabilidad al tiempo que evita la formación de fase indeseable..

Maquinabilidad

Aisi 314 tarifa 35–45 % de un acero de maquinar libre. Precipitación de carburo durante el corte de la herramienta acelera el corte, Así que adhiérase a estas pautas:

• Profundidades de corte & Velocidad: Use profundidades poco profundas (1–3 mm) y velocidades moderadas (50–80 m/yo) Para minimizar el endurecimiento del trabajo.
• Enfriamiento: Emplear al alto flujo, refrigerante sintético para compensar la conductividad térmica baja y prevenir el borde empotrado.
• Estampación: Elija insertos afilados de carburo o CBN con recubrimientos resistentes al desgaste (P.EJ., Tialn), y mantener los alimentos ligeros de acabado (0.05–0.10 mm/rev) Para una calidad de superficie óptima.

8. Aplicaciones & Casos de uso de la industria

Combinando sin problemas todos los rasgos anteriores, Aisi 314 Encuentra casas en entornos críticos de alto calor:

Hornos tratados con calor

• Tubos radiantes, muffl, Las réplicas y las canastas de malla funcionan continuamente en 900 - 1 000 ° C.

Reformadores petroquímicos

• Canastas de catalizador, Soporte de la cuadrícula y las tuberías aguas abajo soportan la sulfidación y la oxidación cíclica.

Hornos industriales & Incineradores

• Revestimiento, Las puertas y los autos de carga resisten el choque térmico y los subproductos de combustión corrosiva.

Sobrecalentadores de planta de potencia

• Tubos y encabezados expuestos a vapor sobrecalentado en 600 ° C Beneficio de la protección de resistencia y oxidación de 314.

9. Estándares, Presupuesto & Proceso de dar un título

Adopción global de AISI 314 refleja su inclusión en los principales estándares:

Estándar	Designación	Formularios de productos
ASTM A276 / A312	Tipo 314	Verja, platos, tubos sin costura
EN 10088‑2	1.4841	Hoja, banda, lámina
DE	X15CRNISI25‑21	Varios
Él es	SUS314	Hojas, tubos, cañas
NACE MR0175/ISO 15156	-	Certificación de servicio agrio

10. Comparación con otras calificaciones austeníticas

Aisi 314 El acero inoxidable pertenece a la familia austenítica y es conocido por su resistencia a la alta temperatura y resistencia a la oxidación Debido a su elevado contenido de cromo y níquel.

A continuación se muestra una descripción comparativa de AISI 314 versus otras calificaciones austeníticas de uso común: 304, 316, y 310.

Tabla comparativa: Aisi 314 VS. 304, 316, y 310 Aceros inoxidables

Destacados clave:

• 314 VS. 304: Aisi 314 ofrece resistencia a alta temperatura y oxidación muy superior que 304. Mientras 304 es versátil para uso general, 314 está personalizado para entornos térmicos elevados.
• 314 VS. 316: 316 supera la resistencia a la corrosión de cloruro debido al contenido de MO, haciéndolo ideal para uso marino. Sin embargo, 314 supera 316 En resistencia térmica y resistencia a la escala.
• 314 VS. 310: Ambos se utilizan en aplicaciones de alta temperatura, pero 314 Incluye más silicio, dándole Resistencia a la oxidación mejorada.
  Esto hace 314 Preferido para operaciones continuas a temperaturas superiores a 1000 ° C.

10. Conclusión

Aisi 314 (1.4841 / X15CRNISI25‑21) Ocupa un nicho único entre los aceros inoxidables austeníticos, ofreciendo una mezcla de resistencia de alta temperatura, Resistencia a la oxidación y la carburación a un costo competitivo.

Pensando en el futuro, Simulaciones de casting digital, Los componentes manufacturados por aditivos y las nuevas tecnologías de recubrimiento prometen extender su aplicabilidad en las aplicaciones de alta calentamiento de alta generación.

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Preguntas frecuentes

Puede aisi 314 ser soldado fácilmente?

Sí. Aisi 314 admite procesos de soldadura comunes como Tig, A MÍ, arco, y soldadura por arco sumergido.

Sin embargo, crujido caliente puede ocurrir debido a su alto contenido de aleación, Entonces es crucial limitar la entrada de calor y use materiales de llenado compatibles como 1.4842 (X12CRNI25-20).

Se requiere tratamiento térmico posterior a la soldado para AISI 314?

Generalmente, No. El tratamiento térmico posterior a la soldado no es necesario a menos que el componente funcione en entornos de ciclo altamente corrosivo o térmico.

Sin embargo, recocido de solución (1050–1150 ° C) puede aplicarse para restaurar la máxima resistencia a la corrosión.

¿Cuáles son las principales limitaciones de AISI? 314?

• No es adecuado para entornos ricos en cloruro - 314 carece de molibdeno y funciona mal en condiciones marinas o de salmuera.
• Maquinabilidad moderada - Debido a la formación de carburo y una mala conductividad térmica.
• Riesgo de fase sigma - Evite la exposición prolongada entre 600–900 ° C Para evitar la fragilidad.

Es aisi 314 magnético?

No, Aisi 314 es un completamente austenítico acero inoxidable y restos no magnético, Incluso después del trabajo en frío.

Puede aisi 314 ser utilizado en alimentos o aplicaciones farmacéuticas?

Mientras que técnicamente es posible, calificaciones como 304 o 316 se especifican más comúnmente debido a su mejor pulido, costo más bajo, y idoneidad para la desinfección En ambientes limpios.

Aisi 314 generalmente se especifica en exceso para tales aplicaciones.