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注意事项造者在开始这样的建设之前都会被警告需要充分了解第;第Ⅰ节和第Ⅷ节第1部分的800HT不锈钢建筑设计;微观结构与冶金;800H和800HT是奥氏体固溶态合金,一般在其;800H和800HT不锈钢作为产品被生产出来,是;耐腐蚀能力;800,800H和800HT合金有着相同的镍、铬;氧化;由于800H和800HT合金特别高的铬和镍含量,;在大气环境中,氧化铬薄膜阻
造者在开始这样的建设之前都会被警告需要充分了解第Ⅷ节的要求。
第Ⅰ节和第Ⅷ节第1部分的800HT不锈钢建筑设计应力值被罗列在D章(属性)的第Ⅱ节(材料)的表1B中,其在℉下的容许压力比同等条件下的800H不锈钢高。任何800HT(UNS NO8811)不锈钢作为供应材料,都需要满足ASME定义的关于800H(UNS NO8810)合金的要求。因此,以上段落阐述的信息同样适用于800HT。800HT在工作温度达到1800℉(982℃)时的最大容许压力值被合并定义在《规范案例》1983期D章(属性)的第Ⅱ节(材料)的表1B中。
微观结构与冶金
800H和800HT是奥氏体固溶态合金,一般在其微观结构中会出现钛氮化物、钛碳化物以及碳铬化物。氮化物在熔点以下的所有温度都很稳定,因此不受热处理影响。碳铬化物则在℉(540—1095℃)温度下沉淀在合金之中。因此,800H和800HT不锈钢与其它奥氏体不锈钢相似,当它们暴露在℉(540—760℃)温度下的某些恶劣环境中时,易产生晶间腐蚀(敏感)。
800H和800HT不锈钢作为产品被生产出来,是为了优化它们的高温性能。800H和800HT不锈钢中含碳量决定着其高温强度以及抗蠕变抗断裂性能;退火是800H/800HT不锈钢生产的最后一道步骤,这使得碳成为影响该钢高温性能的最重要元素,同时退火处理也导致了大晶粒的形成,进而提高了钢种强度以及高温下的抗蠕变和断裂性能。
耐腐蚀能力
800,800H和800HT合金有着相同的镍、铬和铁含量,并且通常显示出相似的耐腐蚀性能。由于800H和800HT合金的高温强度,它们被广泛应用,暴露在腐蚀性环境中,通常会发生氧化反应和渗碳。在网站上,SMC出版的的《耐水介质腐蚀》讨论了这两种不锈钢在常温水介质环境下的耐腐蚀能力。
由于800H和800HT合金特别高的铬和镍含量,它们拥有特别优异的抗氧化能力。铬促使它们表面生成一层氧化膜,同时镍加强了这种防护,尤其是周期性暴露在高温环境中的钢。在1800℉(980℃)和2000℉(1095℃)温度下,对两种不锈钢进行严峻循环氧化测试。其抗氧化比见图8和图9所示。该测试在空气中进行,并交替在高温环境下暴露15分钟和在常温下静止冷却5分钟。试样在循环氧化环境中暴露1000小时,期间定期将重量改变(氧化变质)的部分去除。
在大气环境中,氧化铬薄膜阻止了镍铬不锈钢合金的氧化,但当减少钢中镍含量,可能会容易在合金内部产生氧化。这种情形会导致严重的脆化,以铬的氧化为表征,剩下的金属将会有强磁性。镍铬合金的添加,可以降低内部氧化,进而降低磁化系数。800H和800HT合金含铁基体46%,能够很好地阻止内部氧化。
图8 1800℉(980℃)温度、交替在高温环境下暴露15分钟和在常温下静止冷却5分钟的循环氧化测试结果
2000℉(1095℃)温度、交替在高温环境下暴露15分钟和在常温下静止冷却5分钟的循环氧化测试结果
表8 在冶炼炉环境中的腐蚀率
高镍含量使800H和800HT合金具有很好的防渗碳性能。表9说明了1700℉(925℃)和1800℉(980℃)温度下,两种不锈钢在渗碳环境下的抵御能力。
表10表明了800H和800HT不锈钢钢相对于低镍含量合金,其在2000℉(1095℃)、气体渗碳25小时测试中所体现出的优势。此测试环境的气体成分由含2%甲烷的氢气组成。
表11为2000℉(1095℃)温度条件下,800H和800HT不锈钢与其它几种具有高抗渗碳力的钢种渗碳100小时测试对比结果。该渗碳测试的气体氛围为氢气(含2%甲烷和5%氩气)。
表9 在氢气(2%甲烷)氛围中渗碳100小时测试结果
2000℉(1095℃)温度条件下,在氢气(2%甲烷)氛围中渗碳25小时测试结果
表11 2000℉(1095℃)条件下,在氢气(含2%甲烷和5%氩)氛围中渗碳100小时测试结果
由于800H和800HT的高铬含量,使得它们在高温含硫气体中具有很好的抗硫化腐蚀能力。表12给出了分别在1110℉(600℃)和1290℉(700℃)温度条件下,氢气(含硫化氢
1.5%)气氛中的硫化作用测试结果。表中减少的重量为在实验条件下暴露100小时后从试样上去除下来的锈化铁皮。
氢气(含1.5%硫化氢)氛围中硫化100小时测试结果
注:a:从试样上去除的锈化铁皮
通过研究,发现在各种渗氮环境中,不锈钢防渗氮能力是随着合金中镍含量的增加而增加的。尽管在渗氮应用上的首选材料是600不锈钢(70%镍),但800H和800HT(32%镍)在很多渗氮环境中也有着优异的的防渗氮能力。表13将 800H和800HT与其它几种材料在一个氨转换器中的测试结果进行了比较。试样在1000℉(540℃)温度、11ksi(75.8MPa)压强、气体成分为65%氢和35%氮的环境下暴露了3年。
表13 在氨转换器中的渗氮测试结果
有关800耐热镍铬铁合金的加热、酸洗、加工程序的说明同样适用于800H和800HT不锈钢。
加热和酸洗
所有的材料必须在加热时保持干净。石油、油漆、油脂、工业脏污以及其它外来物质必须在加热操作前被去除。
加热必须要在低硫气氛中进行,开放式加热必须使用低硫燃料,且炉膛必须要维持还原气氛以避免过度氧化。
由于铬在空气、二氧化碳和水蒸气中会被迅速氧化成一种难熔的氧化物,800系列不锈钢不能在普通的工业退火炉敞开退火。在严格的控制条件下,在干燥、纯氢(-73℉(-58℃)或者更低的凝点,水体积分数少于0.004%,且空气体积分数少于0.007%)的气氛中,800系列合金才能进行退火处理。
800H和800HT不锈钢一般在具有还原气氛的炉箱或马弗炉内退火。不含空气的低硫天然气的燃烧形成一个让人满意的还原气氛,它能使材料表面生成一种轻薄、附着、黑绿色的氧化膜。而氧化性气氛的退火处理则只能生成一层厚重的黑色鳞垢,且很难去除,通常需要相当大的磨削才能除掉。
如果需要800H和800HT合金拥有一个光亮的表面,一般需要在加热后进行酸洗处理。由于合金本身固有的抗化学腐蚀性,专业的酸洗过程是有必要的。更多的二次加工信息在特殊合金法人集团公司出版的、网站挂出的《二次加工》中得到核准。 热加工性能
在进行热锻时,合适的温度控制是最重要的因素。热加工前建议将所有相关工具预热并达到500℉(260℃),可以避免工作时的金属激冷。重型锻造时不宜操作过快以防锻件过热。在热弯操作时,工件从炉子中移出后,为了在热弯操作完成前最大化地减少工件表面冷却,加工速度应越快快好。
800H和800HT热成型温度控制范围为℉(870—1200℃),重型锻造则应降至1850℉(1010℃),轻型加工则应降至1600℉(870℃),未进行加工操作时则需将温度控制在℉(650—870℃)。
对于热裂解来说,热成型的冷却速率并不是关键因素。然而,当敏化作用成为关注点的时候,冷却速率会在℉(540—760℃)温度范围内影响碳化物的析出,此温度范围内应快速冷却。
由于工件厚重的部位散热困难,在冷却过程中,不容易快速降到热加工温度范围之下,容易在这些部位发生敏化,并在某些部位产生晶间腐蚀,因此宜在热加工完成后进行空冷或者进行更快的冷却,以避免敏化的发生。
冷加工性能
800系列不锈钢与很多不锈钢类似,都属于奥氏体不锈钢,拥有一个面心立方晶体结构。与铁素体相比,奥氏体合金钢的变形通常需要更大的力量。但是由于奥氏体不锈钢具有很多的晶体位面,因此800系列不锈钢的实际延展性很好。在退火状态下,奥氏体的抗拉强度与屈服强度比值很高(通常大于2),因此,大量的冷加工操作在退火之前进行是有必要的。与普通等级的奥氏体不锈钢相比,800系列合金的加工硬化率是稍微要低一点的。图10给出了800H和800HT合金在冷轧时的拉伸性能。
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