不一样的1Cr18Ni9Ti—321不锈钢

1Cr18Ni9Ti/321钢制（UNSS321钢制）是一类灵活性十分好的钢制。在自然环境温度达至800-1500°F（427-816°C），石蜡铬结晶的前提下，仍能持续维持的抗粒间锈蚀的潜能。虽然成份中加进了钛，在石蜡铬逐步形成的情况下，1Cr18Ni9Ti钢制钛依然能维持灵活性。

1Cr18Ni9Ti/321钢制虽然其卓越的耐热性，在高温自然环境下工作很有竞争优势。与304钛较之，1Cr18Ni9Ti钢制钛钢制具备更好的耐热性及抗形变脱落潜能。另外，304L也可用作抗科唇作用及晶间锈蚀。

1Cr18Ni9Ti/321钢制/321H钢制通常特性化学成份耐锈蚀性抗高温水解性耐热性耐热性加工退火

通常特性1Cr18Ni9Ti是一类灵活性十分好的钢制。在自然环境温度达至800-1500°F（427-816°C），石蜡铬结晶的前提下，仍能持续维持的抗粒间锈蚀的潜能。虽然成份中加进了钛，在石蜡铬逐步形成的情况下，1Cr18Ni9Ti钢制钛依然能维持灵活性。347钛则是虽然加进了轲和钽来维持其灵活性。.

1Cr18Ni9Ti钢制和347钛常用作高温自然环境下800-1500°F（427-816°C）的长期工作台。如果应用领域只涉及冲压或短时期冷却时，用304L代替就能了。

1Cr18Ni9Ti钢制和347钛的高温工作台竞争优势，也有赖其良好的耐热性。和304，304L较之，1Cr18Ni9Ti钢制和347具备较佳的抗塑性形变和抗形变脱落性能。这使得在更高一点自然环境温度的时候，这些稳定的钛所忍受的压力依然符合美国电机工程学会燃煤法律法规和建筑施工规范。因而1Cr18Ni9Ti钢制和347钛的最高使用自然环境温度可达1500°F(816°C)，而304，304L只限于800°F(426°C)

1Cr18Ni9Ti钢制和钛347也有碳浓度高的品种，它们UNS序号分别为：1Cr18Ni9Ti钢制09跟S34709.

化学成份ASTMA240和ASMESA-240:

成份重量比率除特别说明外，表中所列入最小值1Cr18Ni9Ti钢制347碳*0.080.08锰2.002.00磷0.0450.045硫0.0300.03硅0.750.75铬17.00-19.0017.00-19.00镍9.00-12.009.00-13.00钶+钽**--10xC最轻1.00最小钽----钛**5x(C+N)最轻0.70最小--钴----氮0.10--铁余下部份余下部份*H级别碳浓度为0.040.10%.**H级别最低效用的发泡剂是不同的鸡精。

余下部份

耐锈蚀性光滑锈蚀钛321钢制和347具备与不稳定的熔焊钛304相似的阻挡通常锈蚀的潜能。在石蜡铬程度的自然环境温度覆盖范围中的较长时间冷却可能会影响钛321钢制和347在严酷的锈蚀电介质中的抗腐蚀。

在大多数自然环境中，两种钛的抗腐蚀差不多；但淬火状态下的钛321钢制在强水解性自然环境中的抗腐蚀略逊于经淬火处理的钛347。因而，钛347在水自然环境和其他高温自然环境中更有吸引力。曝露于800°F--1500°F(427°C--816°C)这一自然环境温度覆盖范围时，会使钛321钢制的整体抗腐蚀大大大幅下滑钛347。钛347主要用作高温应用领域，高温应用领域要求材料有弱的抗科唇性，以防止在较高自然环境温度的粒间锈蚀。

粒间锈蚀钛304等不稳定的镍钢对粒间锈蚀敏感，而钛1Cr18Ni9Ti钢制跟钛347就是开发来应用领域在这方面的。

当不稳定的铬镍钢被置于自然环境温度为800°F--1500°F(427°C--816°C)的自然环境中或在这一自然环境温度覆盖范围内被慢慢冷却时，石蜡铬在晶界产生结晶。置于某些锈蚀性强的电介质时，这些晶界最先受侵蚀，也许会弱化金属的效能，可能发生完全瓦解。

有机电介质或若锈蚀性的水剂、牛奶或其他乳制品或大气前提下，即使存在大量石蜡物结晶，也很少会产生粒间锈蚀。当冲压较薄的板材时，因为停留在800°F--1500°F(427°C--816°C)这一自然环境温度覆盖范围的时间十分短，不容易产生粒间锈蚀，所以不稳定的级别都能胜任了。石蜡物结晶到什么程度是有害的取决于钛曝露于800°F--1500°F(427°C--816°C)这一自然环境温度覆盖范围的时间长短以及锈蚀电介质。冲压较厚的板材是尽管冷却时间较长，但虽然不稳定的L级别，含碳量在0.03%或更低，石蜡物的结晶也不足以对这个级别产生危害。

稳定的1Cr18Ni9Ti钢制和钛347钢制的强抗科唇性和抗粒间锈蚀性通过下表数据体现。（铜-硫酸铜-16%硫酸测试(ASTMA262,PracticeE)）。在测试开始前，对钢厂经淬火处理的样品进行1050°F(566°C)、48小时的均热光敏退火。

粒间锈蚀测试长期科唇作用下的结果ASTMA262PracticeE钛Rate(ipm)BendRate(mpy)3040.81dissolved9720.0304L0.0013IGA15.6

*1100°F淬火处理，240小时

钛347样品没有出现粒间锈蚀，这表明它们曝露于这种热自然环境中时没有科唇。钛321钢制样品的低锈蚀率表明：虽然它遭受了一些粒间锈蚀，但在这些自然环境下，它的抗腐蚀比钛304L好。在这个测试的自然环境下，所有的这些钛都比普通的钛304钢制优越得多。

通常而言，钛321钢制和347用作制作不可进行淬火处理的重型冲压设备以及在800°Fto1500°F(427°Cto816°C)这一覆盖范围运作或从这一覆盖范围慢慢冷却的设备。在各种操作前提中获得的经验为我们预测粒间锈蚀在大多数应用领域中发生的可能性提供了充足的资料。

同时请回顾我们在退火部份发表的一些观点。

形变锈蚀龟裂钛321钢制和347奥氏体钢制对卤化物中的形变锈蚀龟裂敏感，类似于钛304钢制。会出现这一结果是虽然它们的镍浓度相近。导致形变锈蚀龟裂的前提有：(1)曝露于卤化物离子中（通常是氯化物），(2)残余张形变，(3)自然环境自然环境温度超过120°F(49°C)。成形操作中的冷变形或冲压操作中遇到的热循环都可能会产生形变。淬火处理或冷变形之后的消除形变退火可能会降低形变水平。稳定的钛321钢制和347适用作消除了形变的、可能会对不稳定的钛产生粒间锈蚀的操作自然环境。

321钢制和347在对不稳定的奥氏体钢制（如钛304）产生连多硫酸形变锈蚀的自然环境中尤其有用。不稳定的奥氏体钢制若被曝露于会发生科唇作用的自然环境温度，会在晶界产生石蜡铬结晶。在含硫自然环境中冷却至室温时，硫化物（通常是氢化硫）会与水汽及氧发生反应，逐步形成侵蚀科唇晶界的连多硫酸。在具备形变、粒间锈蚀的前提下，连多硫酸形变锈蚀龟裂发生在硫化物普遍存在的炼油自然环境中。稳定的钛321钢制和347因在升温操作自然环境中具备抗科唇性而解决了连多硫酸形变锈蚀龟裂问题。若操作自然环境的前提会引起科唇，为使这些钛达至最佳的抗科唇性，应在热稳前提下使用。

点锈蚀/隙锈蚀稳定的钛321钢制和347在含有氯离子的自然环境中的耐点蚀性和耐隙蚀性与钛304或304L钢制差不多，因为它们的铬浓度相近。通常而言，对于不稳定的及稳定的钛，水自然环境中的氯化物浓度上限为百万分之一百，尤其是存在隙锈蚀时。较高的氯离子浓度会导致隙锈蚀和点锈蚀。若在氯化物浓度更高、PH值较高而且/或自然环境温度较高的严酷前提下，需考虑使用含钼的钛,如钛316。稳定的钛321钢制和347通过了100小时的5%盐雾测试（ASTMB117），被测样本没有产生铁锈，没有退色。但是，若把这些钛曝露于来自海洋的盐雾中，可能会出现点锈蚀、隙锈蚀和严重变色。不推荐把钛321钢制和347曝露于海洋自然环境中。

高温抗水解性321钢制和347的抗水解性可与其它18-8奥氏体钢制媲美。把样本曝露于高温的实验室大气中。定期把样本从高温自然环境中拿出称重，可推算出锈皮逐步形成的程度。测试结果通过重量变化(毫克/平方厘米)来表示，取两个不同被测样本的最轻值的平均值。

重量变化(毫克/平方厘米)曝露时间1300°F1350°F1400°F1450°F1500°F168小时0.0320.0460.0540.0670.118500小时0.0450.0650.1080.1080.2211,000小时0.067--0.166--0.3385,000小时----0.443----

321钢制和347的主要区别在于细微的钛加进剂，但不影响抗水解性。因而，这些测试结果对两个级别来说都具备代表性。但是，水解率会受曝露自然环境以及产品形态等固有因素的影响，因而，这些结果应仅被视为这些级别抗水解性的通常数值。

耐热性钛321钢制和347的耐热性颇相似，实际上，能视为相同。表格中所列数值对这两种钛都适用。

若经适当的淬火处理，钛321钢制和347钢制主要含有奥氏体和钛石蜡物或铌石蜡物。少量的铁素体可能会或可能不会出现在微观结构中。若较长时间曝露于自然环境温度介于1000°F--1500°F(593°C--816°C)的自然环境中，可能会逐步形成少量的西格玛相。

退火不能使稳定的钛321钢制和347钢制硬化。

金属的总传热系数除了取决于金属的导热系数外，还取决于其它因素。在大多数情况下，膜层散热系数、锈皮和金属的表面状况。钢制能维持表面整洁，因而它的传热性比其它导热系数更高的金属更好。

导磁性稳定的钛321钢制和347通常不带磁性。在淬火状态下，它的导磁系数低于1.02。导磁率会因成份而改变，因冷作而增加。含铁素体的焊缝的导磁率会高一点。

耐热性密度Gradeg/cm3lb/in3321钢制7.920.2863477.960.288抗拉弹性系数28x106 psi193GPa线性热膨胀平均系数自然环境温度覆盖范围°C°Fcm/cm°Cin/in°F20-10068-21216.6x10-69.2x10-620-60068-111218.9x10-610.5x10-620-100068-183220.5x10-611.4x10-6导热性自然环境温度覆盖范围°C°FW/m•KBtu•in/hr•ft2•°F20-10068-21216.3112.520-50068-93221.414.7比热自然环境温度覆盖范围°C°FJ/kgKBtu/lb•°F0-10032-2125000.12电阻率自然环境温度覆盖范围°C°Fmicrohm•cm2068721002137820039286400752100600111211180014721219001652126熔化覆盖范围°C°F1398-14462550-2635

耐热性室温下的耐热性稳定的钛321钢制和347铬镍级别在淬火状态下（2000°F[1093°C],空气冷却）的耐热性最轻值如下表所示。

高温下的耐热性钛321钢制和347在高温下的典型耐热性如下表所示。在1000°F(538°C)及更高的自然环境温度自然环境中，这些稳定钛的强度明显高于不稳定的304钛。

含碳量高的钛321钢制H和347H（UNS321钢制09和S34700）在1000°F(537°C)以上的自然环境中具备更高的强度。钛347H的ASME最小许用设计形变数据显示这个级别的强度比含碳量较高的钛347高。钛321钢制H不允许用作SectionVIII的应用领域，而且对于SectionIII的应用领域，只限于800°F(427°C)或以下的自然环境温度。

塑性及形变脱落性能钛321钢制和347钢制的典型塑性及形变脱落数据如下表所示。稳定钛在高温中的塑性及形变脱落强度高于不稳定钛304和304L。钛321钢制和347这些优越的性能使其适用作高温工作台的承压零件，例如我们常见的燃煤及建筑施工。

321钢制和347的冲击强度测试自然环境温度夏比冲击能量吸收°F°CFt-lbJoules752490122-25-326689-80-625778ASTMA240和ASMESA-240要求的室温下耐热性的最轻值类型屈服强度.2%Offsetpsi(MPa)极限抗拉强度psi(MPa)延伸率(%)321钢制30,000(205)75,000(515)40.034730,000(205)75,000(515)40.0ASTMA240和ASMESA-240要求的室温下耐热性的最轻值类型硬度，最小值板片条321钢制217Brinell95Rb95Rb347201Brinell92Rb92Rb高温前提下的抗拉性能钛321钢制(0.036英寸厚/0.9mm厚)测试问题屈服强.2%Offsetpsi(MPa)极限抗拉强度psi(MPa)%延伸率°F°C682031,400(215)85,000 (590)55.040020423,500 (160)66,600 (455)38.080042719,380 (130)66,300 (455)32.0100053819,010 (130)64,400 (440)32.0120064919,000 (130)55,800 (380)28.0135073218,890 (130)41,500 (285)26.0150081617,200 (115)26,000 (180)45.0高温前提下的拉伸性能钛347(0.060英寸厚/1.54mm厚)测试自然环境温度屈服强.2%Offsetpsi(MPa)极限抗拉强度psi(MPa)%延伸率°F°C682036,500 (250)93,250 (640)45.040020436,600 (250)73,570 (505)36.080042729,680(205)69,500 (475)30.0100053827,400 (190)63,510 (435)27.0120064924,475 (165)52,300 (360)26.0135073222,800 (155)39,280 (270)40.0150081618,600 (125)26,400 (180)50.0

冲击强度321钢制和347不管是在室内还是在零度以下的自然环境，其抗冲击的韧性都十分好。淬火后的钛347在指定测试自然环境温度中静置一小时后的夏比V冲击试验如下图所示。钛321钢制的情况与347相类似。

疲劳强度实际上，每种金属的疲劳强度都要受到锈蚀自然环境，表面光洁度，产品形态以及平均形变这些因素的影响。虽然这个原因，没办法用一个确切的数字来代表在所有操作前提下的疲劳强度值。钛321钢制和347的耐疲劳度极限大概是其抗张强度的35%左右

加工冲压奥氏体钢制被认为是最容易冲压的钛钢，能用所有的融合物冲压，也进行电阻冲压。

生产奥氏体钢制的冲压接点时要考虑两个因素：1）维持其耐锈蚀性，2）避免开裂。

冲压时必须要注意维持钛321钢制和347里的稳定化元素。钛321钢制里面的钛更容易流失，而钛347就经常性容易流失钶。需要避免石油和其他污染源里面的碳元素以及空气里面的氮元素。因而，不管是冲压灵活性良好的钛还是不稳定的钛时，都要注意维持清洁以及保护好惰性气体。

冲压奥氏体组织结构的金属时，在操作过程中很容易分裂。虽然这个原因，钛321钢制和钛347在重新凝固时需要加少量铁酸盐使其裂纹敏感性降到最低。含钶的钢制比含钛的钢制更容易热裂。

匹配的填充金属可用作钛321钢制跟347等稳定钢的冲压。钛347的匹配填充金属有时也可用作钛321钢制的冲压。

这些稳定的钛能加入到其他的钢制或者碳钢中。钛309（23%Cr-13.5%Ni）或者是镍基填充金属都能具备这种用途。

退火钛321钢制和347的淬火自然环境温度覆盖范围是1800--2000°F(928to1093°C).。虽然淬火的主要目的是增强钛的柔软度及耐热性，但是在800--1500°F(427to816°C)石蜡物结晶的覆盖范围内还能消除形变，而不会产生粒间锈蚀。虽然在这个自然环境温度内的长期冷却在某种程度上会降低钛的通常防锈蚀潜能，但是钛321钢制和347在800--1500°F(427to816°C)的自然环境温度覆盖范围内淬火几个小时后却能消除形变，而其的通常防锈蚀潜能也不会显著降低。就象强调的一样，在800----1500°F(427to816°C)的覆盖范围内高温淬火并不会导致粒间锈蚀。

如果想要达至最佳的耐热性的话，建议使用较高的淬火自然环境温度1800to2000°F(928to1093°C)。

当把这些镍?钢制加工成设备，而这些设备需要最小程度防止石蜡铬结晶时，必须要认识到钶的灵活性跟钛是不一样的。虽然这些原因，应用领域钛321钢制时，稳定的程度及保护导致的结果就没有那么明显了。

耐锈蚀性需要达至最小化的时候，321钢制钛必须采取稳定淬火处理。在1550to1650°F(843to899°C)自然环境温度覆盖范围内冷却最高至5小时，冷却时间根据厚度而定。这个自然环境温度覆盖范围超过了石蜡铬逐步形成的自然环境温度覆盖范围，这个自然环境温度也足以分解和溶解之前已经逐步形成的石蜡铬。另外，在这个自然环境温度，钛能跟碳结合逐步形成无害的钛化碳。结果是?被还原成固溶体，而碳就被迫跟钛结合逐步形成无害的石蜡物。

含钶的稳定钛347就不需要经常用到这种额外的处理。

在水解自然环境中完成退火后，淬火后的水解物到除锈溶液中去除，例如硝酸和氢氟酸的混合溶液。除锈后，应彻底冲洗钢制表面，冲洗掉残留的酸性溶液。

这些钛不能通过退火来达至硬化。

清洁不管锈蚀性怎么样，钢制在使用和制造的过程中都要维持其表面清洁，即使是在正常的工作自然环境下。

在冲压时采用惰性气体加工，冲压过程中逐步形成的锈皮和熔渣通过钢制刷清除。普通碳钢刷会在钢制的表面留下碳钢粒子，这些粒子最终会导致表面生锈。在要求严格的情况下，冲压区域要经过除锈溶液处理（如硝酸和氢氟酸混合溶液）来去除锈皮和熔渣，除锈后，应彻底冲洗钢制表面，冲洗掉残留的酸性溶液。