在低温环境中不锈钢应用材料的选择

不锈钢知识
铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢在温度降低时往往会变脆。而奥氏体不锈钢如304和316在低温下表现出较好的韧性,可归类为低温钢。

铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢在温度降低时往往会变脆。而奥氏体不锈钢如304和316在低温下表现出较好的韧性,可归类为低温钢。

奥氏体不锈钢

它们适用于亚北极和北极应用场所(通常低至-40°C)。这是奥氏体的面心立方体原子结构的结果,因为添加了镍元素。

奥氏体不锈钢不会表现出抗冲击韧性、脆性转变,而随着温度降低,冲击值会逐渐降低。

奥氏体不锈钢进行冲击试验时,可以评估材料的韧性。为了评估它们是否适用于低温应用,测试是在冷却试样后完成的。

冲击试验测量了当通过将其摆在摆式试验机中而将标准10mm方形试样(通常具有2mm深V口)断裂时,测量了焦耳吸收的能量。吸收的能量越多,材料越硬。

不锈钢材料的冲击韧性随温度变化。铁素体与马氏体钢显示出所谓的“延性/脆性转变”,其中在一定温度范围内,冲击韧性显着降低,试样温度降低很小。

钢结构对韧性的影响
奥氏体不锈钢的韧性依赖于其fcc原子结构。铁素体或马氏体的存在可以限制奥氏体不锈钢的低温有用性。通常在锻造奥氏体中存在的铁素体水平通常不是有害的。

奥氏体不锈钢的冷加工也可能影响其低温韧性。这是因为奥氏体逐渐形成马氏体。实际上,这和铁素体组织的存在相似,可以通过使奥氏体稳定的组成变化以相同的方式进行控制。

此外,通过热处理能够消除冷作用的影响。通过加热至约1050/1100℃并根据截面尺寸在空气中冷却进行固溶退火(软化)将完全减轻结构并将结构转变回自然韧性奥氏体。

焊接区域在非常低的温度下可能具有脆性破坏的风险,因为焊接中的铁素体水平高于周围的锻钢(以避免凝固时出现热裂纹)。