321 Caractéristiques et propriétés de la plaque en acier inoxydable

2025-09-01 23:10:44

1. Introduction

321 La Plaque en acier inoxydable est un acier inoxydable au chrome-nickel austénitique polyvalent et largement utilisé. Sa caractéristique déterminante est l'ajout de titane, ce qui le rend spécifiquement conçu pour résister à la sensibilisation et à la corrosion intergranulaire ultérieure après l'exposition aux températures dans sa gamme de précipitations en carbure. Cette propriété en fait un excellent choix pour les applications à haute température.

2. Caractéristiques et propriétés clés

321 La plaque en acier inoxydable offre une combinaison de propriétés qui le rendent adapté aux environnements exigeants:

• Excellente résistance à haute température: conserve une partie significative de sa résistance mécanique à des températures élevées (jusqu'à ~ 900 ° C / 1650 ° F pour un service intermittent, ~ 815 ° C / 1500 ° F pour un service continu).

• Résistance à la corrosion intergranulaire: le principal avantage. Le titane (Ti) agit comme un stabilisateur en se combinant avec du carbone pour former des carbures de titane (TIC), empêchant les carbures de chrome (CR23C6) de se former à des joints de grains. Cela préserve la teneur en chrome nécessaire à la résistance à la corrosion.

• Bonne résistance à la corrosion générale: offre une résistance à la corrosion similaire à et dans de nombreux cas identiques à 304 en acier inoxydable dans une large gamme d'environnements chimiques atmosphériques et doux.

• Facilité de fabrication: la structure austénitique offre une bonne formabilité et une bonne soudabilité. Cependant, un recuit après le soudage est recommandé pour une résistance à la corrosion maximale dans la zone touchée par la chaleur (HAZ).

• Non magnétique: dans la condition recuite, elle est essentiellement non magnétique. Un peu de travail à froid peut induire un léger magnétisme.

3. Composition chimique (% typique en poids, ASTM A240)

La plage de composition standard pour la plaque de 321 est:

Remarque: La teneur en titane est généralement contrôlée à au moins 5 fois la teneur en carbone mais pas plus de 0,70%.

4. Propriétés mécaniques (état recuit, ASTM A240)

Les propriétés mécaniques typiques pour la Plaque en acier inoxydable 321 sont:

5. Pourquoi titane? La science derrière la "stabilisation"

Lorsque des aciers inoxydables standard comme 304 sont chauffés entre 425 ° C et 815 ° C (800 ° F - 1500 ° F), le carbone migre vers les joints de grains et réagit avec le chrome pour former des carbures de chrome. Cela épuise le chrome des zones adjacentes aux joints de grains, les rendant sensibles à l'attaque de corrosion - un phénomène connu sous le nom de sensibilisation.

321 L'acier inoxydable est "stabilisé" avec le titane. Le titane a une affinité beaucoup plus forte pour le carbone que le chrome. Par conséquent, le titane se combine préférentiellement avec du carbone pour former des carbures de titane stables (TIC), laissant le chrome en solution solide pour maintenir une résistance à la corrosion uniforme dans tout le matériau, même après une exposition à des températures élevées.

6. Applications communes de 321 Plaque en acier inoxydable

321 La plaque est spécifiée pour les services où des températures élevées et de la corrosion sont des défis simultanés.

• Aérospatial: composants du moteur à réaction, collecteurs d'échappement, post-brûleurs, haubans de la chaleur.

• Automobile: systèmes d'échappement, connecteurs flexibles, boîtiers de convertisseurs catalytiques.

• Traitement chimique: navires, colonnes et systèmes de tuyauterie qui fonctionnent à des températures élevées.

• Production d'énergie: coquilles de chaudières, tubes de surchauffeur, échangeurs de chaleur et conduits dans les centrales fossiles.

• Huile et gaz: navires sous pression et tuyauterie pour les processus de raffinage.

• Traitement des aliments: équipement nécessitant une stérilisation répétée à des températures élevées.

• Architectural: composants soudés où le soudage ultérieur pourrait sensibiliser les notes non stabilisées.

7. Fabrication et soudage

• Soudage: 321 est facilement soudable par toutes les méthodes de fusion standard. Pour de meilleurs résultats, utilisez 321 métal de remplissage stabilisé (par exemple, ER321) ou 347 (stabilisé NB) métal de remplissage.

• Traitement thermique: le recuit est effectué à 1040-1120 ° C (1900-2050 ° F) suivi d'un refroidissement rapide (trempe) pour passiver l'alliage et obtenir une résistance optimale à la corrosion.

• Recuit post-saillie (PWA): Bien que la stabilisation du titane réduit le risque, la PWA est fortement recommandée pour un service corrosif sévère pour restaurer une résistance à la corrosion maximale dans la zone de soudure.

• Formation à chaud: doit être effectuée au-dessus de 930 ° C (1700 ° F), suivie d'un recuit complet et d'une trempe.

• Formation à froid: Excellente ductilité permet de graves opérations de formation à froid.

8. Comparaison avec des notes similaires

• Vs. 304: 321 offre une résistance supérieure à la corrosion intergranulaire après une exposition à haute température. Pour les applications à température ambiante, 304 est souvent suffisant et plus économique.

• vs 316: 316 offre de meilleurs piqûres et une résistance à la corrosion du chlorure due à la teneur en molybdène mais n'est pas stabilisé. 321 est meilleur pour la résistance et la stabilisation à haute température.

• vs 347: 347 utilise du niobium (NB) au lieu du titane pour la stabilisation. Leurs propriétés sont très similaires. Le choix dépend souvent de la disponibilité des fournisseurs, des exigences de fabrication spécifiques ou des spécifications du client.

9. Conclusion

321 La plaque en acier inoxydable est un alliage austénitique stabilisé haute performance et stabilisé conçu pour la durabilité dans des environnements à haute température et corrosifs. Sa chimie stabilisée en titane empêche efficacement la sensibilisation, ce qui en fait le matériau de choix pour les applications critiques dans les secteurs de chauffage aérospatial, automobile et industriel où la fiabilité sous contrainte thermique est primordiale.