Propriétés générales
L’alliage 310 (UNS S31000) est un acier inoxydable austénitique conçu pour les applications résistantes à la corrosion à haute température. Voici quelques points clés sur l’alliage 310 : L’alliage 310 présente une bonne résistance à l’oxydation jusqu’à 2010 ° F (1100 ° C) dans des conditions légèrement cycliques. Il peut résister à des températures élevées sans oxydation significative. Résistance à la sulfuration et à la cémentation : En raison de sa teneur élevée en chrome et de sa teneur modérée en nickel, l’alliage 310 résiste à la sulfuration et peut être utilisé dans des atmosphères modérément cémentées. Cependant, les atmosphères de cémentation plus sévères nécessitent généralement des alliages de nickel tels que l’alliage 330 (UNS N08330). L’alliage 310 peut être utilisé dans des applications de légère oxydation, de nitruration, de cimentation et de cyclage thermique. Cependant, il peut être nécessaire de réduire la température de service maximale dans ces applications par rapport aux conditions non cycliques. Il convient également aux applications cryogéniques en raison de sa faible perméabilité magnétique et de sa ténacité jusqu’à -450 °F (-268 °C). Précipitation de phase Sigma : Lorsqu’il est chauffé entre 1202 et 1742 °F (650 et 950 °C), l’alliage 310 est soumis à une précipitation de phase sigma, ce qui peut réduire la ténacité et les propriétés mécaniques. Le traitement de recuit de mise en solution à 2012 – 2102 °F (1100 – 1150 °C) peut aider à restaurer un certain degré de ténacité. Variantes:
L’alliage 310S (UNS S31008) est la version à faible teneur en carbone de l’alliage, choisie pour sa facilité de fabrication. L’alliage 310H (UNS S31009) est une modification à haute teneur en carbone développée pour une meilleure résistance au fluage. Dans de nombreux cas, la taille des grains et la teneur en carbone de la plaque peuvent répondre aux exigences des normes 310S et 310H.
Applications
- Composants cryogéniques
- Traitement des aliments
Fours – brûleurs, portes, ventilateurs, tuyauterie et récupérateurs
Fours à lit fluidisé – chambres de combustion du charbon, grilles, tuyauterie, caissons à vent - Usines de traitement du minerai et de l’acier – fonderie et fusion de l’acier, équipement de coulée continue
Raffinage du pétrole – systèmes de récupération catalytique, torchères, récupérateurs, supports de tubes - Production d’électricité – internes de gazéificateur de charbon, brûleurs à charbon pulvérisé, supports de tube
- Usines de frittage/cimenterie – brûleurs, écrans de brûleurs, systèmes d’alimentation et de déchargement, boîtes à vent
- Traitement thermique – recuit des couvercles et des boîtes, des grilles de brûleurs, des portes, des ventilateurs, des moufles et des cornues, des récupérateurs, des poutres mobiles
Normes
ASTM........ A 240ASME........ SA 240
AMS.......... 5521
Résistance à la corrosion
Corrosion par voie humide
L’alliage 310 n’est pas spécialement conçu pour fonctionner dans des environnements humides et corrosifs. La teneur élevée en carbone, qui est ajoutée pour améliorer les propriétés de fluage, peut avoir un effet néfaste sur sa résistance à la corrosion aqueuse. L’alliage peut être sujet à la corrosion intergranulaire après une exposition à long terme à des températures élevées. Cependant, il convient de noter que l’alliage 310, avec sa teneur élevée en chrome de 25 %, offre une meilleure résistance à la corrosion par rapport à de nombreux autres alliages résistants à la chaleur. La teneur importante en chrome contribue à ses propriétés globales de résistance à la corrosion. Bien que l’alliage 310 ne soit peut-être pas idéal pour les environnements corrosifs humides, il peut tout de même fournir des performances satisfaisantes dans les applications à haute température où la résistance à l’oxydation et à l’entartrage est cruciale.
Corrosion à haute température
La teneur élevée en chrome (25 %) et en silicium (0,6 %) de l’alliage 310 le rend plus résistant à la corrosion à haute température dans la plupart des environnements en service. Les températures de fonctionnement sont indiquées ci-dessous.
Conditions oxydantes (teneur maximale en soufre – 2 g/m3)
1922 °F (1050 °C) service continu
Température maximale de 2012 °F (1100 °C)
Conditions oxydantes (soufre max supérieur à 2 g/m3)
Température maximale de 1742 °F (950 °C)
Atmosphère à faible teneur en oxygène (teneur maximale en soufre – 2 g/m3)
Température maximale de 1832 °F (1000 °C)
Atmosphères de nitruration ou de cémentation
1562 à 1742 °F (850 à 950 °C) maximum
L’alliage ne fonctionne pas aussi bien que l’alliage 600 (UNS N06600) ou l’alliage 800 (UNS N08800) dans les atmosphères de réduction, de nitruration ou de cémentation, mais il surpasse la plupart des aciers inoxydables résistants à la chaleur dans ces conditions.
Propriétés typiques du fluage
Température |
Déformation lente (MPa) |
Rupture par fluage (MPa) |
|||||
°C |
°F |
1000 H |
10000 H |
100000 H |
1000 H |
10000 H |
|
600 |
1112 |
120 |
100 |
40 |
200 |
140 |
|
700 |
1292 |
50 |
35 |
20 |
80 |
45 |
|
800 |
1472 |
20 |
10 |
8 |
35 |
20 |
|
900 |
1652 |
10 |
6 |
3 |
15 |
10 |
|
1000 |
1832 |
5 |
3 |
1.5 |
9 |
4 |
Analyse chimique
% de poids (toutes les valeurs sont maximales, sauf indication contraire)
Élément |
310 |
ANNÉES 310 |
310H |
Chrome |
24,0 min.-26,0 max. |
24,0 min.-26,0 max. |
24,0 min.-26,0 max. |
Nickel |
19,0 min.-22,0 max. |
19,0 min.-22,0 max. |
19,0 min.-22,0 max. |
Carbone |
0.25 |
0.08 |
0,04 min à 0,10 min max. |
Manganèse |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
Phosphore |
0.045 |
0.045 |
0.045 |
Sulfer |
0.030 |
0.030 |
0.030 |
Silicium |
1.50 |
1.50 |
0.75 |
Fer |
Balance |
Balance |
Balance |
Propriétés physiques
Densité
0,285 lb/po37,89 g/cm3
Chaleur spécifique
0,12 BTU/lb-°F (32 à 212 °F)502 J/kg-°K (0 à 100 °C)
Module d’élasticité
28,5 x 106 psi196 GPa
Conductivité thermique 212 °F (100 °C)
8,0 BTU/h/pi2/pi/°F10,8 W/m-°K
Gamme de fusion
2470 à 2555 °F1354 à 1402°C
Résistivité électrique
30,7 microhm-in à 68°C78,0 microhm-cm à 20°C
Propriétés mécaniques
Valeurs typiques à 68 °F (20 °C)
Élasticité Compensation de 0,2 % |
Traction ultime Force |
Élongation en 2 po. |
Dureté |
||
psi (min.) |
(MPa) |
psi (min.) |
(MPa) |
% (min.) |
(max.) |
35,000 |
245 |
80,000 |
550 |
45 |
217, rue Brinell |
Données de fabrication
L’alliage 310 peut être facilement soudé et traité selon les pratiques de fabrication standard de l’atelier.
Formage à chaud
Chauffer uniformément à 1742 – 2192 °F (950 – 1200 °C). Après le formage à chaud, il est recommandé d’effectuer un recuit final à 1000 – 1150 °C (1832 – 2101 °F) suivi d’une trempe rapide.
Formage à froid
L’alliage est assez ductile et se forme d’une manière très similaire au 316. Le formage à froid de pièces exposées à long terme à des températures élevées n’est pas recommandé car l’alliage est soumis à une précipitation de carbure et à des précipitants de phase sigma.
Soudure
L’alliage 310 peut être facilement soudé par la plupart des procédés standard, notamment TIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW et FCAW.