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310S奥氏体不锈钢的特点

作者:admin 来源: 日期:2019/10/17 17:34:56 人气:106

高级奥氏体不锈钢310S是目前国内外超临界水冷堆(SCWR)燃料包壳材料研究的热点。

作为高度合金化的奥氏体不锈钢,310就是为适应高温环境而设计的。310S不锈钢作为310的低碳型,具有比传统锆合金更加出色的耐蚀性、抗氧化性和高温力学性能[28]。同时,较高的CrNi含量使其拥有比镍基合金更低的辐照脆化倾向[29]

按照美国铸造学会(ACI)的分类,310SHK40)属于H系列Cr-Ni奥氏体耐热不起皮铸钢。我国于1987年将该钢纳入耐热钢铸件国家标准GB8492287,牌号为ZG40Cr25Ni20。这种不锈钢的组织为单相奥氏体,含Ni高,其热强性、抗氧化和抗硫化性能均较其他常用耐热不锈钢优良。

得益于其良好的高温性能和较低的成本,310S不锈钢的应用非常广泛,现今已作为结构材料被应用于加热器外套管、热处理炉、换热器、化工石油设备中。此外,它还被它们被广泛应用于热处理行业的熔炉零部件,如:传送带,滚筒,炉头,耐火垫板,吊管架等[30]

然而,不同类型的热加工工艺会影响310S不锈钢的抗腐蚀能力和机械性能。因此,其热加工工艺一直是制造业的研究热点。

310S奥氏体不锈钢的力学性能

1.21.31.4分别为310S不锈钢常规退火态力学性能和高温拉伸、蠕变性能。一般来说,初生共晶碳化物在晶界上均匀分布和其在基体内的时效沉淀是310S不锈钢的主要强化机制。这些共晶碳化物可以阻碍晶界在高温环境中发生滑移,从而提高了材料的高温力学性能[31]。另外,二次碳化物的弥散分布也可以起到阻碍高温下位错运动的作用。但是,这两种强化机制在材料长期工作后会逐渐失效。

目前,为了进一步提高310S的高温力学性能,研究者一方面通过增加Ni元素的含量来提高奥氏体的高温稳定性,另一方面通过添加TiNbZr等微量合金元素以形成弥散分布的第二相颗粒,从而减少M23C6的析出并细化晶粒,提高材料的高温蠕变性能。高福彬等人就通过提高Mn的含量并添加NMo元素,细化了奥氏体晶粒,在不降低塑性的基础上提高了310S不锈钢的高温抗拉性能[32]。喇培清等人通过添加不同含量的Al元素提高了310S不锈钢的高温塑性[33]