产品名称：SUS309S不锈钢

　产地品牌：日本

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概述

      SUS309S不锈钢( UNS S30900/S30908 ) 奥氏体不锈钢主要用于高温环境。其较高的铬含量及镍含量保证了良好的抗腐蚀能力及抗氧化能力。与奥氏体304 合金相比，它在室温下强度要高一点。

      SUS309S不锈钢(和310/310S奥氏体不锈钢经常被应用于高温环境下的作业。其较高的铬含量和镍含量确保了良好的耐腐蚀性和抗氧化性，与奥氏体304 合金相比，它在室温下强度要高一点。

应用

     高合金不锈钢通常表现出良好高温强度，抗蠕变性和抗环境腐蚀性。因此，它们被广泛应用于热处理行业的熔炉零部件，如：传送带，滚筒，炉头，耐火垫板，吊管架等。这些等级也应用到化学加工行业，用于承载热浓酸，氨水和二硫化物。在食物加工行业，这些等级用于与热乙酸和柠檬酸接触。

化学成分

除特别说明外，以下的化学成分是根据ASTM A167和ASTM A240标准。

表中的数值表示重量百分百，除特别说明范围外，表中都是最大值

物理性能

短期机械性能

     所有的抗拉试验都是根据ASTME8来完成的。表中的数据是若干个测试样品（最少2个样品，最多10个样品）得出来测试结果的平均值。屈服强度是通过0.2%抵消方法得到的。塑性延伸通过一个2英寸的样品来测量。

抗水溶液腐蚀

      309/309S和310/310S主要用于高温环境下，可以有效利用它们的抗氧化性。但是，这些合金因为含铬量和含镍量高，对水溶液也具有一定的耐腐蚀性。

     含镍量高使这些合金对氯化物应力龟裂腐蚀的抵抗力比18-8不锈钢稍好，尽管如此，但是309/309S和310/310S奥氏体不锈钢仍然容易受这种腐蚀的影响。

     需要提高耐水溶液腐蚀的应用中，往往会用到310/310S，如：浓硝酸溶液中的作业，这种溶液中可能发生晶界择优腐蚀。

高温抗氧化性

     在多数情况下，金属合金都会与周围环境发生一定程度的化学反应。最常见的化学反应就是氧化：金属元素与氧气结合，生成氧化物。不锈钢通过铬元素的局部氧化使其具有抗氧化性，在铬元素局部氧化的过程中，可以形成一种非常稳定的氧化物（Cr2O3 氧化铬）。只要金属的铬含量充足，在金属表面即可形成一层连续的氧化铬绿，防止其他氧化物生成，并对金属起到保护作用。氧化率是由带点粒子的传输来控制的。当表面的锈皮越厚，氧化率就会大幅度下降，因为带点粒子传输的路径越远。这个过程叫钝化，也就是钝化膜形成的过程。

      奥氏体不锈钢的抗氧化性可以通过铬含量来推算。耐高温的合金含铬量至少20%（重量百分百）。用镍成分代替铁成分也通常可以提供合金在高温下的性能。309/309S，310/310S是高合金材料，因此，具有相当好的抗氧化性。

     已氧化的金属样品，其重量会有所增加，因为一定量的氧气组合到产品的氧化膜。测量金属抗氧化性的其中一种方法是：让金属在特定时间内暴露在高温环境下，然后测量其重量的变化。重量增加越多，表面氧化越严重。

     氧化过程比简单的锈皮增厚要复杂得多。散裂，或者说表面皮分离，是不锈钢氧化过程中最常见的问题。散裂通常表现为急速的重量损失。其他一些因素也会引起散裂，其中主要包括热循环，机械损伤和氧化物过厚。

在氧化过程中，铬以氧化铬的形式存在于锈皮中。当氧化皮剥落时，未氧化的金属暴露出来，因为新的氧化铬的形成，材料的氧化率暂时升高。锈皮散裂到达一定程度，铬含量的损失可能引起金属的耐热性降低，从而导致铁氧化物和镍氧化物快速增加，这种情况称为破裂氧化。

高温氧化可能导致锈皮挥发。在耐热不锈钢表面形成的氧化铬，最开始是Cr2O3 ，当温度进一步升高时，会进一步氧化成具有高蒸汽压力的CrO3 。氧化物此时分成两部分：通过形成Cr2O3 使锈皮增厚，通过CrO3 的蒸发使锈皮变薄。最终的趋势是在增厚和变薄之间达到最终的平衡，从而使锈皮处于恒定的厚度。锈皮挥发在温度达到2000°F(1093°C)以上时，成为一个突出问题，在流动气体的作用下，会进一步恶化。

热处理/退火

     对这些合金进行退火的主要原因是产生一个再结晶的微细结构，达到均匀晶粒度，分解有害的碳化铬沉淀物。要确保完全退火，必须把材料置于2050-2150°F(1120-1175°C)温度范围内每英寸厚度所需时间约30分钟。这仅仅是一般的做法。特殊的情况可能需要特殊的处理方法。适当退火后，这些等级在室温下主要是奥氏体，少量的铁素体也可能存在。

sus309S不锈钢在空气退火过程中产生氧化皮是不可避免的。锈皮中含有丰富的铬并且具有一定的附着性。通常来说，在进一步加工之前都要把退火锈皮去除。去除锈皮有两种方法：机械方法和化学方法。表面喷砂和化学除锈二者相结合通常是去除所有顽固锈皮最有效的方法。硅砂，玻璃微珠是很好的喷砂材料。也可以采用铁粒，钢粒，但是这可能引起游离铁进入金属的表面，进而引起表面生锈或变色。

     化学除锈通常采用硝酸和氢氟酸的混合物。化学槽液和加工温度通常视实际情况而定。常用的槽液包括5-15%HNO3 (65%初始强度) 和 _-3% HF (60%初始强度)的水溶液。浓度过高的氢氟酸会导致除锈过猛。槽液温度通常从室温到140°F(50°C)。温度过高会导致除锈过快，槽液侵蚀晶界，进而造成金属表面出现凹槽。酸洗以后，要用清水彻底洗掉酸洗的残留物，然后干燥，避免金属表面出现斑渍。

     由于309/309S，310/310S在室温下呈现奥氏体结构，因此不能通过热处理达到硬化。通过热作或冷作，可以达到更高的机械强度，但是这些等级通常达不到这种状态。通过冷作，也可以获得更好的抗拉强度和屈服强度，冷作后如果不退火，这些性能在高温下就不稳定，而这些合金往往是用于高温作业。如果在高温环境下使用冷作后的材料，却刚好相反，会影响材料的蠕变性能。

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（李生）