Por que os tubos de aço inoxidável 310 suportam altas temperaturas? Por causa do alto teor de Cr!

1. Introdução ao tubo de aço inoxidável 310

À temperatura ambiente, a estrutura da matriz do aço inoxidável austenítico 310 é γ puro. Sua composição química em GB/T 24511-2017 é mostrada na imagem abaixo. Como seu conteúdo nominal de cromo e níquel é de 25% e 20% respectivamente, 310 também é chamado de “2520”.

310 é frequentemente usado como um material resistente a altas temperaturas devido à sua boa resistência a altas temperaturas e não é fácil de oxidar em altas temperaturas. Estudos experimentais mostraram que quando a temperatura é inferior a 1000°C, a taxa de oxidação de 310 é relativamente lenta; se a temperatura continuar a subir para 1200°C, o grau de oxidação de 310 é acelerado. Além disso, também é utilizado no transporte e armazenamento de ácidos fortes como o ácido nítrico com concentração de 65% a 85%.

2. Por que pode suportar altas temperaturas?

Em um ambiente de alta temperatura, o tubo de aço inoxidável 310 resistente ao calor pode manter a estabilidade de seu desempenho em todos os aspectos e não é facilmente afetado por alguma corrosão externa, oxidação e outros meios. Isto se deve principalmente ao alto teor de Cr no próprio tubo de aço inoxidável 310. Ao encontrar um meio oxidante, o Cr no metal na superfície do tubo de aço inoxidável 310 pode combinar-se com o oxigênio para formar Cr2O3. Este filme de óxido pode prevenir oxidação e corrosão.

Contanto que o teor de Cr no aço inoxidável seja suficiente, o filme de óxido de Cr2O3 pode cobrir continuamente a superfície do tubo de aço inoxidável 310. À medida que o filme se torna cada vez mais espesso, ele eventualmente colocará uma 'camada protetora' para o aço 310, o que pode impedir que o metal 310 interno entre em contato com o mundo externo, evitando assim mais oxidação. Esta também é a principal razão pela qual o tubo de aço inoxidável 310 pode ter boa antioxidante em altas temperaturas.

3. O papel dos elementos Cr e Ni

Cromo (Cr): Para aço inoxidável resistente ao calor, o Cr pode manter sua estabilidade em altas temperaturas sem oxidação e queda. Contudo, o teor de Cr não pode ser demasiado elevado. Se for muito alto, a tenacidade do próprio aço inoxidável também diminuirá, pois o Cr é um componente que pode promover o aparecimento de α e inibir γ. Muito α pode facilmente levar à geração de algumas fases frágeis do material. Portanto, no aço inoxidável austenítico, esperamos que o teor de Cr permaneça moderado, o que pode não só garantir o desempenho do material em todos os aspectos, mas também evitar o aparecimento de algumas fases frágeis.

Níquel (Ni): Ni é um elemento muito importante no aço inoxidável austenítico resistente ao calor e desempenha um papel muito positivo na promoção da formação de γ. No diagrama de fases, o aumento no teor de Ni pode tornar a temperatura de transição de γ para α muito baixa, o que pode aumentar a estabilidade da estrutura da matriz austenita. Além disso, o ajuste adequado do teor de Ni no aço inoxidável pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas abrangentes do aço inoxidável e garantir seu bom desempenho de soldagem.