aisi314 (1.4841 /x15crnisi25‑21) オーステナイトステンレス鋼

1. 導入

AISI314オーステナイトステンレス鋼, また、EN1.4841およびX15CRNISI25‑21として標準化されています, 高温強度と酸化抵抗の並外れたバランスを提供します.

急成長する熱処理および石油化学産業に役立つために1950年代に開発されました, 314 すぐに国際的な受け入れを獲得しました.

今日, ASTMで目立つように備えています, から, およびJIS基準, 最大1050°Cまでの連続サービス温度にさらされたコンポーネントの世界的に認められた主力にする.

この記事では、化学を調べます, 冶金, パフォーマンス特性, 材料の選択と設計でエンジニアを導くための産業用途.

2. AISI314の化学組成

アイシ 314 のオーステナイトクラスに属します ステンレス鋼, 顔を中心とした立方体によって特徴付けられます (c) 広い温度範囲にわたって安定したままの結晶構造.

その化学は、高いクロムレベルとニッケルレベルを強調しています, 高温性能のためにシリコンによって拡張されました. 以下は典型的な構成範囲です:

要素	コンテンツ (wt％)	一次機能
クロム	24.0 –26.0	保護cr₂o₃スケールを形成します; 最大1050°Cまでの酸化抵抗を強化します.
ニッケル	19.0 –22.0	オーステナイトフェーズを安定させます; 高温で延性と靭性を維持します.
シリコン	0.7 –1.5	スケールの接着を改善します; 攻撃的な雰囲気の硫化と浸炭を遅らせます.
炭素	≤0.12	クリープ強度に貢献します; 下限は炭化物の降水を防ぎ、耐食性を保存します.
マンガン	≤1.0	オーステナイトの安定化を支援し、ホットワーキング性を高めます.
リン	≤0.045	穀物の境界での腹部を最小限に抑えるために低く保ちます.
硫黄	≤0.015	溶接と鍛造中のホットクラッキングを減らすために制御されます.

3. 物理的特性

AISI 314の物理的特性は、設計の選択とサービス内の動作の両方に影響します.

特に, その非磁気性と中程度の熱伝導率は、熱エクスチェンジャーチューブの好ましい合金になります, 電磁感受性環境の炉要素とコンポーネント.

財産	価値	含意
磁化可能性	なし	すべての温度にわたって非磁気挙動を保持します; センサーに最適です, コイル.
密度	7.9 kg/dm³	バランスの強度と質量; 構造設計の体重計算を促進します.
熱伝導率	15 w/m・k (≤20°C)	適度に熱を実施します; 過度の熱損失を制限しながら、ホットスポットを避けます.
電気抵抗率	0.9 ω・mm²/m (Rt)	典型的なオーステナイト抵抗率を示します; パワーロスと加熱要素の設計に通知します.

4. 機械的特性 & 高温パフォーマンス

アイシ 314 室温の延性と高度強度のまれな組み合わせを提供する. 加えて, 環状熱負荷に耐え、酸化に抵抗します.

財産	部屋の温度.	900 °C	1 000°C
抗張力 (MPA)	580 –700	〜250	〜150
降伏強度 (MPA)	200 –350	〜100	〜50
伸長 (%)	40以上	20以上	≥15
クリープ破裂強度 (100 h)	-	〜15mpa	〜5MPa

熱疲労および酸化挙動

• 室温と間の環状試験で 1 000 °C, アイシ 314 サンプルは生き残った 2 000 最初の亀裂を示す前に、ヒートアップ/クールダウンサイクル.
• さらに, そのシリコンリッチスケールは強く順守しています, 制限スケールスパレーション; 10回の24時間サイクル 1 000 °C 下の重量増加をもたらしました 5 mg/cm², に比べ 8 mg/cm² グレード用 310.

これらのデータは、AISIを示しています 314 静的な高温負荷に耐えるだけでなく、熱サイクリングと酸化の機械的および環境的ストレスの組み合わせにも抵抗します.

5. 耐食性

機械的特性から環境パフォーマンスへの移行, アイシ 314 酸化と軽度の減少雰囲気の両方に優れています:

空気中の酸化 & 周期的条件

• 厳密に付着したcr₂o₃を形成します 1 050 °C. 10時間の24時間サイクルにさらされた場合 1 000 °C, 体重増加は平均化されました 5 mg/cm², に比べ 8 mg/cm²の 310.

硫化抵抗

• シリコンの添加は、硫黄ガスの優れた保護を実現します, スケールのブレイクアウェイに抵抗します 650 °C.

浸炭浸炭 & 窒化

• で浸炭雰囲気で 950 °C for 1,000 h, 314 表示するだけです 2 mg/cm²の体重増加, アウトパフォーム 310 そして 330 おおよそ 20 %.

水性腐食 (木材= 24–29)

• 塩化物環境と一般的な化学物質に対して, 314の抵抗相当数 (木材) 堅牢なパフォーマンスを保証します, ライバル 316 多くのサービス条件で.

6. 製造 & 溶接

アイシ 314 優れた形成性と幅広い溶接性を組み合わせています, メーカーが厄介な熱治療サイクルなしで複雑な形状と堅牢な関節を生産できるようにする.

形成性 & コールドワーク

• コールドリダクション: 冷やしたり曲げたりすることができます 314 まで 30 % 厚さの減少 亀裂なし, 完全にオーステナイト構造のおかげです.
• 曲げ半径: の最小限のベンド半径を維持します 3 ×材料の厚さ 表面マーキングを避けるため.
• 深い絵: カップや貝類用, パスごとの描画深度を制限します 30 % 空白の直径, 次に、さらなる削減が必要な場合はアニールします.
• アニーリングサイクル: 重い冷たい仕事の後 (> 30 %), Anlighing ATで延性を復元します 1 050 - 1 150 °C その後、空気または水のクエンチが続きます.

溶接性

• Tigと互換性があります, 雑誌, 水没したアーク, レーザービームおよびシールドされた金属ARCプロセス.
• 予熱は一般に不要です; それにもかかわらず, 熱入力を制限すると、ホットクラックの形成が回避されます.
• 1つを使用してください 1.4842 (x12crni25‑20) 合金組成とクリープ強度を維持するためのフィラーワイヤ.
• ただし、ポストウェルドソリューションアニーリング (1 050 - 1 150 °C) 必須ではありません, 短いサイクルは、熱の影響を受けたゾーンで最適な腐食抵抗を回復します.

7. 偽装 & 加工性

偽装

アイシ 314 間に非常によく忘れてください 1 175 °Cおよび 1 000 °C. 各鍛造パスの直後, 罰金をロックするために、空気または水の部分を消す, 再結晶した粒子構造.

なぜなら 314 酸化に耐えます 1 150 °C, ホットワーキング全体でスケールの完全性を維持できます.

しかし, 保持や再加熱を避けてください 600 °Cおよび 900 °C - その範囲のシグマフェーズの腹部がピークに達します. オープンディーとドロップの両方の鍛造収量が一貫しています, 高品質のプレフォーム.

熱処理 & ホットフォーミング

• ソリューションアニーリング: 熱に加熱します 1 050 - 1 150 °C, 次に、最大耐性抵抗と延性を回復するために空気または水燃焼.
• ホットフォーミング: 間に形成操作を実行します 1 150 °Cおよび 800 °C, エアクールが続きます.
  このウィンドウは、望ましくない位相形成を防ぎながら優れた作業性を保証します.

加工性

アイシ 314 料金 35–45 % フリーマシニングスチールの. 切断中の炭化物の降水量は、ツールの摩耗を促進します, したがって、これらのガイドラインを順守してください:

• 深さを切る & 速度: 浅い深さを使用します (1–3 mm) 中程度の速度 (50–80 m/me) ワークハーデニングを最小限に抑えるため.
• 冷却: 高流量を使用します, 低熱伝導率を相殺し、ビルトアップエッジを防ぐための合成クーラント.
• ツーリング: 耐摩耗性のコーティングを備えたシャープカーバイドまたはCBNインサートを選択します (例えば。, Tialn), 軽い仕上げを維持します (0.05–0.10 mm/rev) 最適な表面品質のため.

8. アプリケーション & 業界のユースケース

すべての以前の特性をシームレスに組み合わせる, アイシ 314 重要な高熱環境で家を見つけます:

熱処理炉

• 放射チューブ, マフル, レトルトとメッシュバスケットは、継続的に動作します 900 - 1 000 °C.

石油化学改革者

• 触媒バスケット, グリッドサポートと下流の配管は、周期的硫化と酸化に耐えます.

工業用キルン & 焼却炉

• ライナー, ドアとロードカーは、熱ショックと腐食性燃焼副産物に抵抗します.

パワープラントスーパーヒーター

• 過熱した蒸気にさらされたチューブとヘッダー 600 °Cは、314のクリープ強度と酸化保護の恩恵を受けます.

9. 規格, 仕様 & 認証

AISIの世界的な採用 314 主要な基準に含まれることを反映しています:

標準	指定	製品フォーム
ASTM A276 / A312	タイプ 314	バー, プレート, シームレスなチューブ
EN10088-2	1.4841	シート, ストリップ, 皿
から	x15crnisi25‑21	様々な
彼はそうです	その314	シート, チューブ, ロッド
生まれたMR0175/ISO15156	-	サワーサービス認定

10. 他のオーステナイトグレードとの比較

アイシ 314 ステンレス鋼はオーステナイトファミリーに属し、そのことで知られています 高温強度と酸化抵抗 クロムとニッケルの含有量の上昇により.

以下は、AISIの比較概要です 314 対他の一般的に使用されるオーステナイトグレード— 304, 316, そして 310.

比較テーブル: アイシ 314 vs. 304, 316, そして 310 ステンレス鋼

重要なハイライト:

• 314 vs. 304: アイシ 314 はるかに優れた高温および酸化耐性を提供します 304. その間 304 一般的な使用には汎用性があります, 314 高さの熱環境に合わせて調整されています.
• 314 vs. 316: 316 MO含有量による塩化物耐食性の耐性を上回ります, 海洋使用に理想的にします. しかし, 314 アウトパフォーム 316 熱回復力とスケーリング抵抗.
• 314 vs. 310: どちらも高温アプリケーションで使用されます, しかし 314 より多くのシリコンが含まれています, それを与える 酸化抵抗が強化されました.
  これは作ります 314 1000°Cを超える温度での継続的な動作を好む.

10. 結論

アイシ 314 (1.4841 / x15crnisi25‑21) オーステナイトのステンレス鋼の中でユニークなニッチを占有します。, 競争コストでの酸化と浸炭耐性.

楽しみにしている, デジタルキャスティングシミュレーション, 添加剤で製造されたコンポーネントと新しいコーティング技術は、次世代高温のアプリケーションに適用性を拡大することを約束します.

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FAQ

aisiできます 314 簡単に溶接してください?

はい. アイシ 314 のような一般的な溶接プロセスをサポートします ティグ, 自分, アーク, そして 水没したアーク溶接.

しかし, ホットクラッキング 合金含有量が高いために発生する可能性があります, それは非常に重要です 入力を制限します 互換性のあるフィラー材料を使用してください 1.4842 (x12crni25-20).

AISIに必要なポスト溶けた熱処理です 314?

一般的に, いいえ. 成分が非常に腐食性または熱サイクリング環境で動作しない限り、耐熱性処理は必要ありません.

しかし, ソリューションアニーリング (1050–1150°C) 最大腐食抵抗を回復するために適用される場合があります.

AISIの主な制限は何ですか 314?

• 塩化物が豊富な環境には適していません - 314 モリブデンを欠いており、海洋または塩水の状態でパフォーマンスが低下します.
• 中程度の加工性 - 炭化物の形成と熱伝導率が低いため.
• シグマ相のリスク - 間に長期にわたる暴露を避けます 600–900°C 腹立を防ぐため.

Aisiです 314 磁気?

いいえ, アイシ 314 完全にです オーステナイト ステンレス鋼と残り 非磁性, コールドワークの後でも.

aisiできます 314 食品または製薬アプリケーションで使用します?

技術的には可能ですが, のような成績 304 または 316 より一般的に指定されています より良いポリッシュ性, 低コスト, そして 消毒への適合性 きれいな環境で.

アイシ 314 通常、このようなアプリケーションには過度に指定されています.