Als u te maken hebt met omgevingen met hoge temperaturen of agressieve industriële processen, kan het zijn dat uw standaard roestvrijstalen onderdelen het sneller begeven dan verwacht. Dat leidt tot tijdverlies, hogere onderhoudskosten en prestatieproblemen. U hebt een materiaal nodig dat sterk blijft onder hitte en druk. Dat is waar 310 roestvast staal om de hoek komt kijken.
In deze gids wordt uitgelegd wat 310 roestvrij staal uniek maakt. Je leert hoe het gebruikt wordt, waar het van gemaakt is en wanneer je het moet kiezen in plaats van andere soorten.
Wat is 310 roestvast staal?
310 roestvast staal is een austenitisch roestvast staal. Het behoort tot de 300-serie, bekend om zijn corrosiebestendigheid en goede sterkte. Onder hen biedt 310 een betere sterkte bij hoge temperaturen dan type 304 of 316.
Deze legering is ontworpen voor gebruik in hitte-intensieve toepassingen. Hij blijft stabiel en is bestand tegen schilfering, zelfs wanneer hij wordt blootgesteld aan temperaturen boven 1000°F. Dat maakt het een betrouwbare keuze voor warmtewisselaars, ovens en thermische verwerkingsapparatuur.
Het UNS-nummer voor 310 roestvast staal is S31000. Een veelgebruikte hoogwaardige versie, 310S, is gelabeld als S31008. Deze kwaliteiten worden erkend in verschillende industriestandaarden.
In de ASTM-specificaties vind je 310 onder standaarden zoals ASTM A240 (voor plaat) en ASTM A312 (voor buis). Deze specificaties zorgen ervoor dat het materiaal voldoet aan de prestatieverwachtingen in kritieke toepassingen.
Chemische samenstelling
310 roestvast staal ontleent zijn sterkte en hittebestendigheid aan de legering. De belangrijkste elementen zijn chroom en nikkel, met verschillende andere minder belangrijke elementen die bijdragen aan de structuur.
Belangrijkste elementen
- Chroom (24-26%) verbetert de weerstand tegen oxidatie. Het vormt een stabiele oxidelaag die het oppervlak beschermt bij extreme hitte.
- Nikkel (19-22%) verbetert de ductiliteit en taaiheid. Het stabiliseert ook de austenitische structuur, waardoor het materiaal sterk blijft bij hoge temperaturen.
Minder belangrijke elementen
- Mangaan (tot 2%) Helpt bij heet bewerken en verbetert de taaiheid.
- Silicium (tot 1,5%) verbetert de weerstand tegen oxidatie en draagt bij aan de sterkte.
- Koolstof (tot 0,25%) verhoogt de hardheid en sterkte. Maar in grote hoeveelheden kan het de corrosiebestendigheid verlagen, dus wordt het zorgvuldig gecontroleerd.
Fysieke en mechanische eigenschappen
310 roestvast staal biedt een goede mix van sterkte, hardheid en thermische prestaties. Deze eigenschappen maken het geschikt voor zowel constructief gebruik als gebruik bij hoge temperaturen.
Treksterkte en vloeigrens
310 roestvast staal heeft een typische treksterkte van ongeveer 75.000 psi en een vloeigrens van ongeveer 30.000 psi. Deze waarden betekenen dat het materiaal sterke trekkrachten kan weerstaan zonder blijvende vervorming.
Zelfs bij hoge temperaturen behoudt het zijn sterkte beter dan veel andere roestvaste staalsoorten. Dit maakt het betrouwbaar in omgevingen met warmtebehandeling of thermische cycli.
Hardheid en taaiheid
Op de Brinellschaal is de hardheid van 310 ongeveer 150-190 HBW. Het is niet zo hard als martensitische soorten maar biedt een goede balans tussen taaiheid en slijtvastheid.
De legering blijft taai en scheurbestendig, zelfs bij cryogene of verhoogde temperaturen. Dat maakt het een veilige keuze op plaatsen waar mechanische schokken of spanning mogelijk zijn.
Dichtheid en smeltpunt
- Dichtheid7,9 g/cm³ (of 0,285 lb/in³)
- Smelttraject: Tussen 2470°F en 2550°F (1355°C tot 1400°C)
Deze waarden tonen aan dat het materiaal stabiel is onder extreme omstandigheden en niet snel zijn vorm of integriteit verliest bij hitte.
Thermische geleidbaarheid en uitzetting
- Thermische geleidbaarheid: Ongeveer 14,2 W/m-K bij 100°C
- (Lager dan koolstofstaal, dus het geleidt warmte langzamer)
- Thermische uitzetting: Ongeveer 15,9 µm/m-°C
Deze lagere thermische geleidbaarheid helpt de warmteoverdracht in systemen met hoge temperaturen te verminderen. Bij het ontwerp van assemblages moet rekening worden gehouden met de gematigde uitzettingssnelheid, vooral bij ongelijksoortige materialen.
Corrosiebestendigheid
310 roestvast staal staat vooral bekend om zijn sterke weerstand tegen oxidatie en hitte. Het presteert goed in veel ruwe omgevingen, vooral waar hoge temperaturen een rol spelen.
Oxidatieweerstand bij hoge temperaturen
310 roestvast staal weerstaat oxidatie in lucht bij temperaturen tot 2000°F (1093°C). Het hoge chroom- en nikkelgehalte vormen een beschermende oxidelaag op het oppervlak. Deze laag voorkomt verdere reacties tussen het metaal en zuurstof.
Zelfs bij langdurige blootstelling aan hitte behoudt de legering zijn structurele stabiliteit. Daarom wordt het vaak gebruikt in ovenonderdelen en hitteschilden.
Prestaties in zwavel- en stikstofatmosferen
310 presteert goed in lucht en neutrale omgevingen. Het vertoont echter een verminderde weerstand in zwavelrijke of zuurstofarme omgevingen. Zwavel kan de beschermende oxidelaag afbreken, wat leidt tot corrosie.
In stikstofrijke omgevingen houdt het materiaal het over het algemeen goed. Maar als de omgeving zowel zwavel- als stikstofrijk is, is het beter om een meer gespecialiseerde legering te gebruiken.
Beperkingen in mariene omgevingen
310 roestvast staal wordt niet aanbevolen voor mariene of chloride-rijke omgevingen. De corrosieweerstand in zeewater is lager dan die van 316 roestvast staal.
Bij gebruik aan de kust of onder water kunnen chloride-ionen put- en spleetcorrosie veroorzaken. Dat beperkt de doeltreffendheid bij toepassingen in de buurt van zout water.
Hittebestendigheid
310 roestvast staal is ontworpen om langdurige blootstelling aan hoge hitte aan te kunnen. De structuur blijft stabiel onder zowel continue als wisselende thermische belastingen.
Bereik werktemperatuur
Deze legering presteert goed bij temperaturen tot 1093°C (2000°F). Voor korte periodes kan het zelfs hogere temperaturen aan. Voor langdurig gebruik kun je het echter het beste onder de 2000 °F houden om sterkteverlies te voorkomen.
In lagere temperatuurbereiken, zoals onder 1500°F, behoudt het materiaal zowel sterkte als corrosieweerstand. Dankzij deze flexibiliteit is het geschikt voor een groot aantal toepassingen bij hoge temperaturen.
Prestaties bij intermitterende en continue werking
In intermitterend gebruik, waar temperaturen herhaaldelijk stijgen en dalen, presteert 310 betrouwbaar zonder barsten of afschilferen. De austenitische structuur geeft het een goede weerstand tegen thermische schokken.
Bij continu gebruik behoudt het lange tijd zijn oxidatieweerstand en mechanische sterkte. Dat is een belangrijke reden waarom het wordt gekozen voor warmtewisselaars en branderonderdelen.
Fabricage en verwerkbaarheid
310 roestvast staal is bewerkbaar maar vereist de juiste technieken. Het hoge nikkel- en chroomgehalte beïnvloedt hoe het zich gedraagt tijdens het bewerken en vervormen.
Bewerkbaarheid
Het bewerken van 310 is moeilijker dan het bewerken van standaardkwaliteiten zoals 304. Het hoge legeringsgehalte verhoogt de slijtage van het gereedschap. Gebruik scherpe gereedschappen, lage snelheden en veel koelvloeistof om de hitte te verminderen.
Het is het beste om het in gegloeide toestand te bewerken. Dit helpt uitharding te verminderen en voorkomt scheuren in het oppervlak.
Lasbaarheid en lasmethoden
310 is goed lasbaar met de meeste standaardmethoden. TIG, MIGen stoklassen (SMAW) zijn allemaal geschikt.
Gebruik toevoegmetalen zoals 310 of 309 roestvast voor sterke lasverbindingen. Om scheurvorming te voorkomen, moet je hoge warmte-invoeren vermijden en de onderdelen langzaam laten afkoelen na het lassen.
Vervormen en buiggedrag
310 kan zijn gevormd en gebogen met standaard methodes, maar er is meer kracht voor nodig dan voor laaggelegeerd staal. De hoge sterkte van het materiaal vereist zwaarder gereedschap.
Om scheuren tijdens krappe buigingen te voorkomen, moet je de buigradius groter houden dan de plaatdikte. Het is ook handig om dikke secties voor te verwarmen als koud buigen moeilijk is.
Snij- en boortips
Gebruik hardmetalen gereedschappen of HSS-bits (staal met hoge snelheid) voor boren. Langzame snelheden en constante toevoerdruk werken het best. Gebruik koelvloeistof om warmteophoping te voorkomen.
Plasma, laserof waterstraalsnijden heeft de voorkeur voor snijden. Ze geven schone randen en verminderen de kans op vervorming of warmte-beïnvloede zones.
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| UNS-aanduiding | S31000 (310), S31008 (310S) |
| ASTM-standaarden | ASTM A240 (blad/plaat), ASTM A312 (pijp) |
| Treksterkte | Ca. 75.000 psi |
| Opbrengststerkte | Ca. 30.000 psi |
| Hardheid | 150-190 HBW (Brinell) |
| Taaiheid | Hoog bij lage en hoge temperaturen |
| Dichtheid | 7,9 g/cm³ (0,285 lb/in³) |
| Smeltpunt | 2470 °F-2550 °F (1355 °C-1400 °C) |
| Thermische geleidbaarheid | 14,2 W/m-K bij 100°C |
| Thermische uitzetting | 15,9 µm/m-°C |
| Chroomgehalte | 24-26% |
| Nikkelgehalte | 19-22% |
| Mangaangehalte | Tot 2% |
| Silicium Inhoud | Tot 1,5% |
| Koolstofgehalte | Tot 0,25% |
| Weerstand tegen oxidatie | Tot 2000°F (1093°C) in lucht |
| Corrosiebestendigheid | Goed in lucht, beperkt in mariene of chloride-omgevingen |
| Bewerkbaarheid | Laag - heeft lage snelheid, scherp gereedschap en koelvloeistof nodig |
| Lasbaarheid | Goed - TIG, MIG, SMAW; gebruik 310 of 309 vulmiddel |
| Vervormbaarheid | Matig - vereist meer kracht, grote buigradius |
| Snijmethoden | Laser, plasma, waterstraal bij voorkeur |
| Algemeen gebruik | Ovens, moffels, stralingsbuizen, warmtewisselaars, thermische korven |
Warmtebehandeling en gloeien
Warmtebehandeling kan de prestaties van 310 roestvast staal veranderen. Het wordt voornamelijk gebruikt om het materiaal zachter te maken, de vervormbaarheid te verbeteren of interne spanningen te verlichten na het vormen of lassen.
Aanbevolen warmtebehandelingsprocedures
Voor 310 roestvast staal is gloeien de meest voorkomende warmtebehandeling. Bij dit proces wordt het metaal verhit tot 1040-1150°C (1900-2100°F). Daarna moet het snel afkoelen, meestal door afkoeling met water of lucht.
Deze methode helpt de vervormbaarheid te herstellen en vermindert het effect van werkverharding. Het moet altijd gebeuren in een schone omgeving om aanslag of oxidatie van het oppervlak te voorkomen.
Effecten op mechanische eigenschappen
Gloeien verlaagt de hardheid en verhoogt de vervormbaarheid. Hierdoor is het materiaal gemakkelijker te vormen, te buigen of te bewerken.
Het vermindert echter ook de trek- en vloeigrens. Na het gloeien wordt het staal flexibeler maar iets minder sterk. Die ruil is aanvaardbaar in veel vorm- of lastoepassingen.
Wanneer en waarom Annealing gebruiken?
Gebruik gloeien na het werken in een zware, koude omgeving om spanning te verminderen en de verwerkbaarheid te herstellen. Het is ook nuttig na het lassen om scheuren in de warmte-beïnvloede zone te voorkomen.
Als het onderdeel vervormbaar moet blijven voor toekomstig buigen, helpt gloeien ongewenste breuken of gereedschapsslijtage tijdens de fabricage te voorkomen.
Oppervlakteafwerking
De oppervlakafwerking van 310 roestvast staal beïnvloedt zowel het uiterlijk als de prestaties. Verschillende afwerkingen kunnen de corrosiebestendigheid, het schoonmaakgemak of de visuele aantrekkingskracht verbeteren.
Gemeenschappelijke afwerkingen (2B, BA, Nr.4, Spiegel)
- 2B afwerking: Een gladde, doffe afwerking met lichte reflectie. Het is gebruikelijk voor industriële onderdelen om een goede weerstand tegen corrosie te bieden.
- BA (Helder Onthard): Een heldere, reflecterende afwerking gemaakt in een oven met gecontroleerde atmosfeer. Gebruikt waar een strakke look en betere corrosiebestendigheid nodig zijn.
- Nr.4 afwerking: Een geborstelde, directionele nerfafwerking. Veel voorkomend in architecturale en keukentoepassingen.
- Spiegelafwerking: Sterk gepolijst en reflecterend. Vaak gebruikt voor decoratieve onderdelen of oppervlakken die gemakkelijk gereinigd moeten worden.
Beitsen, passiveren en polijsten
- Inmaken: Verwijdert aanslag, oxiden en lasverkleuring met behulp van zuuroplossingen. Het helpt een schoon, corrosiebestendig oppervlak te herstellen.
- Passiveren: Versterkt de natuurlijke chroomoxidelaag door vrij ijzer van het oppervlak te verwijderen. Verbetert de corrosiebestendigheid.
- Polijsten: Maakt het oppervlak gladder en zorgt voor meer glans. Het kan ook vuilophoping verminderen en schoonmaken gemakkelijker maken.
Industriële toepassingen
310 roestvast staal is gemaakt voor veeleisende omgevingen. Door zijn sterkte en hittebestendigheid is het geschikt voor veel omgevingen met hoge temperaturen en corrosie.
Warmtewisselaars en ketels
310 wordt gebruikt in buizen, platen en kopstukken in warmtewisselaars en boilers. Het is bestand tegen afschilfering en houdt vorm onder thermische spanning. Dat helpt systeemefficiëntie en veiligheid in de loop van de tijd te behouden.
Ovens
In ovens, ovenvoeringen en branderdelen is 310 bestand tegen hoge temperaturen zonder krom te trekken. Het houdt mechanische sterkte zelfs na lange blootstelling aan temperaturen boven 1800°F. Dat vermindert onderbreking en vervangingskosten.
Cryogene componenten
Hoewel bekend voor gebruik bij hoge temperaturen, presteert 310 ook goed bij cryogene temperaturen. Het blijft taai en scheurbestendig wanneer het wordt blootgesteld aan vriescondities, wat handig is in sommige gasverwerkings- en opslagsystemen.
Petrochemische en raffinage-apparatuur
310 wordt vaak gebruikt in raffinaderijbranders, pijpleidingen en schoorsteenvoeringen. Het is bestand tegen oxidatie en carburatie in omgevingen met hete gassen en corrosieve chemicaliën. Dat maakt het geschikt voor verwerkingslijnen onder hoge druk en hoge temperaturen.
Vergelijking met andere roestvast staalsoorten
Het kiezen van het juiste roestvast staal hangt af van de gebruiksomstandigheden. Hier zie je hoe 310 zich verhoudt tot meer gangbare soorten zoals 316 en 304.
| Eigendom | 310 roestvrij staal | 316 roestvrij staal | 304 roestvrij staal |
|---|---|---|---|
| Hittebestendigheid | Uitstekend (tot 2000°F / 1093°C) | Goed (tot 1600°F / 871°C) | Redelijk (tot 1500°F / 816°C) |
| Corrosiebestendigheid | Matig, niet geschikt voor zee- of chloride-omgevingen | Uitstekend in mariene en chloriderijke omgevingen | Goed in algemene omgevingen |
| Belangrijkste legeringselementen | Hoog Cr (24-26%), Ni (19-22%) | Cr (16-18%), Ni (10-14%), Mo (2-3%) | Cr (18-20%), Ni (8-10,5%) |
| Verwerkbaarheid | Matig, heeft sterkere hulpmiddelen en kracht nodig | Goed, gemakkelijk te vormen en te lassen | Uitstekend, veel gebruikt voor vormen en lassen |
| Lasbaarheid | Goed, maar heeft warmteregeling nodig | Uitstekend | Uitstekend |
| Kosten | Hoger door hoog legeringsgehalte | Medium | Onder |
| Beste gebruikscases | Hoge temperatuur ovens, ovens, warmtewisselaars | Maritieme onderdelen, chemische verwerking, medische apparatuur | Apparatuur voor algemeen gebruik, gootstenen, apparaten |
Conclusie
310 roestvast staal is een corrosiebestendige legering voor hoge temperaturen, ontworpen voor veeleisende omgevingen. Het hoge chroom- en nikkelgehalte geven het een uitstekende sterkte en oxidatieweerstand bij temperaturen tot 2000 °F. Het presteert goed in ovens, warmtewisselaars, ovens en petrochemische apparatuur.
Heb je onderdelen op maat nodig die gemaakt zijn van 310 roestvrij staal? Ons team heeft het gereedschap en de ervaring om te helpen. Neem contact met ons op vandaag nog om je project te bespreken en een snelle, betrouwbare offerte te ontvangen.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
