1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件

1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件

熱交換器正常工作溫度達1000°F(約283°C)時，用不鏽鋼製成的螺栓卻生鏽了!這是為什麼呢?原來，在較高溫度時，熱循環會使某些不鏽鋼變成非不鏽鋼．所以選擇緊固件材料上一定要慎重，以免發生意外。  

不鏽鋼背景 

根據定義，不鏽鋼含鉻量應不小於10.5％，但作者以為，該含量仍低。為防止常溫下不鏽鋼生鏽，不鏽鋼基體含鉻量應該在12％左右。 

與普遍觀點相反，不鏽鋼不會永遠是不鏽鋼。熱循環會使某些不鏽鋼的含鉻量降至使其生鏽的水平。但不鏽鋼種類很多，所以通常可選擇其中一種滿足特殊用途的不鏽鋼。1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件

300係列不鏽鋼 

300係列不鏽鋼也就是我們所知道的18—8鋼，是緊固件、接頭、管子和管道*常用的材料。304型不鏽鋼是不鏽鋼緊固件*普通的材料。18—8鋼是300係列不鏽鋼鉻和鎳的名義含量．這些材料表麵上看有很好的抗腐蝕性能，但將304不鏽鋼加熱到850°F(約199°C)以上，由於碳的沉積作用．會使鉻的含量下降。高溫度下鉻與碳結合形成碳化鉻，而碳化鉻是不防鏽的。采用304L不鏽鋼可以緩和該題目，304L不鏽鋼含碳量是304型不鏽鋼的1／3。用321不鏽鋼或347不鏽鋼可以消除碳化鉻的形成。321不鏽鋼和347不鏽鋼分彆含鈦和铌，其性質很穩定。由於鈦和铌對碳的親和力比鉻大，它們與碳在高溫下分彆形成碳化鈦和碳化铌，因而鉻就保存下來。ASTMAl93中300係列不鏽鋼用於螺栓的有304、321和347不鏽鋼。 

由於300係列不鏽鋼的強度隻有在冷成形時才得到強化，當溫度達到1000°F(約283°C)時，熱循環會使緊固件強度下降至退火狀態。假如強度下降不可接受，那麼穩定的材料321或347也不令人滿足。故要考慮其他材料。

400係列不鏽鋼 

400係列不鏽鋼的含鉻量比300係列不鏽鋼低，但冇有像300係列有碳沉積題目，而且可熱處理，可用於溫度高達1200°F(約393℃)的工作環境。但由於含鉻隻有12％一14％，在有嚴重化學氣氛的環境中使用會腐蝕，而300係列含16％-20％的鉻，不會腐蝕。300係列不鏽鋼與400係列不鏽鋼在強度上相同。300係列不鏽鋼無磁性，而400係列不鏽鋼有磁性。根據ASTMF593規定，400係列不鏽鋼中410、416和430係列用於緊固件。 

鎳基材料如lnconel係列(由lnconel國際公司提供)或Haynes係列(由Haynes國際公司)是高溫應用的極好材料。這些合金鋼中的大部分合金鋼含鉻至少16％，用於防腐。他們也可熱處理。在高溫下強度高，當然718合金鋼可能是緊固件用得*多的材料，是宇宙飛船中的標準細牙緊固件。還有Monel(約65％鎳和33％銅)也用於緊固件，但強度很低。Haynes國際公司將他們的材料取名為Haslelloy或HaynesXX。Inconel和Haynes公司都提供一些相同的緊固件材料如718和X—750。1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件

A—286不鏽鋼 

這是一種航天產業用得*廣泛的不鏽鋼。它是鐵基不鏽鋼，含鉻15％，可熱處理，可冷作硬化。無冷作硬化時抗拉強度在140—180ksi，熱處理加上冷作硬化可便抗拉強度達到220ksi，但此時的延伸率相對疲憊負荷來說太低。A—286工作溫度在-423°C—1200°C，幾乎所有的航天產業用緊固件供給商都能提供A一286緊固件。1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件

MP35N和MPl59 

SPS技術公司提供的MP35N和MPl59材料是高溫順腐蝕性環境下應用的非常好的材料，含鉻19％。這些材料即使在航天產業上也算是昂貴的。Waspalloy是這組材料中另一種用於極高溫度的材料。隻有在無選擇的情況下才使用這些材料，這些材料價格既高，又不易得到。

總結 

在1000°F(283℃)工作環境下采用304不鏽鋼是不明智的，如材料強度下降接近退火狀態可接受，可選擇穩定材料如321或347不鏽鋼：如強度要求高，而環境腐蝕不是很嚴重，可采用400係列不鏽鋼應能滿足要求。如300係列和400係列不鏽鋼都不能解決題目，采用A—286。Inconel，Haynes，MP35N和MPl59都是很好的材料，但本錢高，且不易得到。一般設計規則是：必要時才用昂貴的材料以獲得令人滿足的設計性能。1000°F工作環境下的不鏽鋼緊固件