310 Bewerkingsprocessen van roestvrij staal: snij-, buig- en lastechnieken

Type 310 roestvrij staal (UNS S31000) is een austenitische kwaliteit die ongeveer 25% chroom en 20% nikkel bevat. Het is gespecificeerd voor ovenonderdelen, warmtebehandelingsarmaturen en chemische apparatuur die continu werken tot ongeveer 1050 C, omdat de stabiele chroomoxideaanslag oxidatie bij temperatuur weerstaat. De eigenschappen die 310 waardevol maken, maken het ook moeilijk om te bewerken: snelle harding, lage thermische geleidbaarheid en hoge taaiheid. Het succes van de fabricage hangt af van het begrijpen van deze kenmerken in plaats van ze te bestrijden.

Materiaaloverzicht en gespecificeerde eigenschappen

Volgens ASTM A240 wordt Type 310 (UNS S31000) gespecificeerd met de volgende samenstelling en minimale mechanische waarden.

Element / Eigenschap	Opgegeven waarde
Koolstof (C), max	0.25%
Mangaan (Mn), max	2.00%
Silicium (Si), max	1.50%
Fosfor (P), max	0.045%
Zwavel (S), max	0.030%
Chroom (Cr)	24.00-26.00%
Nikkel (Ni)	19.00-22.00%
Treksterkte, min	515 MPa
0,2% proefsterkte, min	205 MPa
Verlenging, min	40%

De laag-koolstofvariant 310S (UNS S31008) beperkt koolstof tot maximaal 0,08% voor verbeterde lasbaarheid in dikke delen. De bewerkingspraktijk is voor beide identiek.

Snijprocessen

Voor het snijden van platen en staven zijn thermische methoden standaard. Lasersnijden is geschikt voor dunne- tot- middelgrote secties met een smalle kerf, plasmasnijden kan dikkere platen economisch verwerken, en abrasief waterstraalsnijden vermijdt door hitte-zones volledig voor randen die volledig austenitisch moeten blijven. Mechanisch zagen en knippen is mogelijk, maar vereist meer kracht dan voor 304 vanwege de hoge sterkte en hardingssnelheid van de legering. Wat de methode ook is, de sleutel is om het materiaal in één keer resoluut te verwijderen: lichte, aarzelende sneden -verharden het oppervlak en veroorzaken wrijving van het gereedschap, scheuren van de randen en een slechte oppervlakteafwerking.

Buigen en vormen

310 moet bij kamertemperatuur met royale stralen worden gevormd. Een praktische minimale buigradius is ongeveer drie keer de materiaaldikte, groter dan de 1-2 keer die typisch is voor 304, omdat de legering vervorming weerstaat en sterk terugveert, dus een terugveringstoeslag moet in het gereedschap worden ingebouwd. Als warmvormen noodzakelijk is, is het aanbevolen bereik ongeveer 980-1150 C, gevolgd door oplossingsgloeien. Vormen in het tussenliggende temperatuurbereik moet worden vermeden omdat dit de ductiliteit en de corrosieweerstand kan verminderen. Ernstige koude vervorming kan ook een licht magnetisme veroorzaken door door spanning geïnduceerd martensiet, dat wordt verwijderd door oplossingsgloeien.

Lastechnieken

Gaswolfraambooglassen, ook wel argonbooglassen genoemd, heeft de voorkeur voor 310 omdat het nauwkeurige warmtecontrole en schoon lasmetaal oplevert. Voor zwaardere secties worden ook afgeschermd metaalbooglassen en ondergedompeld booglassen gebruikt. Bijpassend vulmetaal zoals ER310 is gespecificeerd zodat de lasafzetting het volledige legeringsgehalte behoudt. Omdat 310 werk-uithardt en een lage thermische geleidbaarheid heeft, bouwt de warmte zich snel op: gebruik stringer kralen, matige warmte-inbreng en gecontroleerde tussenpassingstemperatuur, en laat het werkstuk tussen de passages afkoelen. Voor componenten die boven ongeveer 425 C of in corrosieve media werken, herstelt na-lassen oplossingsgloeien bij ongeveer 1066-1121 C met snelle koeling de volledig austenitische structuur, lost secundaire carbiden op en rehomogeniseert de laszone opnieuw.

Bewerkingsparameters en oppervlaktekwaliteit

Scherp, stijf gereedschap vormt de basis van goede 310-bewerking. Positieve spaanhoeken, snijsnelheden die lager zijn dan die voor koolstofstaal en royale snijvloeistof verminderen het werk-verharding waardoor gereedschappen bot worden en oppervlakken verslechteren. Botte gereedschappen, agressieve voeding en onvoldoende smering zijn de gebruikelijke oorzaken van een slechte oppervlakteafwerking, klapperen en maatafwijking. Gebruik voor het boren en tappen lagere snelheden en trek het gereedschap regelmatig terug om spanen te verwijderen en afkoeling mogelijk te maken.

Veelgestelde vragen

Vraag 1: Welk gereedschap is geschikt voor het snijden van roestvrij staal 310?

A: Scherpe hoge-snelheidsgereedschappen van staal of hardmetaal met positieve spaanhoek; de snijkant moet scherp blijven om de werkharding en snijkracht te minimaliseren.

Vraag 2: Welke buigradius is vereist voor 310?

A: Minimaal ongeveer 3 maal de materiaaldikte, rekening houdend met terugvering; Bij warmvervormen moet, indien gebruikt, gevolgd worden door oplossingsgloeien.

Vraag 3: Welke lasmethoden worden vaak gebruikt voor 310?

A: Gaswolfraambooglassen (argonbooglassen) heeft de voorkeur vanwege de laskwaliteit; Er wordt ook gebruik gemaakt van afgeschermd metaalbooglassen en ondergedompeld booglassen, allemaal met bijpassende ER310-vulstof.

Vraag 4: Heeft de 310 een warmtebehandeling na- het lassen nodig?

A: Voor gebruik bij hogere temperaturen of in corrosieve omgevingen wordt na- gloeien met een lasoplossing bij ongeveer 1066-1121 C aanbevolen om de spanning te verlichten en de corrosie- en hittebestendigheid te herstellen.

Vraag 5: Waarom is de kwaliteit van het bewerkte oppervlak slecht?

A: Meestal vanwege botte gereedschappen, ongepaste snijparameters of onvoldoende smering; het optimaliseren van deze factoren herstelt de oppervlaktekwaliteit.

Vraag 6: Is 310 moeilijker te bewerken dan 304?

A: Ja, vanwege snellere harding, lagere thermische geleidbaarheid en hogere taaiheid; lagere snelheden en rigide opstellingen zijn vereist.