316Ti-Edelstahl, Titan-Stabilisiertes Molybdän-enthält

316Ti ist ein mit Titan-stabilisiertem Molybdän-haltiger austenitischer Edelstahl. Titan verbindet sich vorzugsweise mit Kohlenstoff zu TiC, wodurch interkristalline Korrosion verhindert und die Stabilität bei hohen Temperaturen verbessert wird. Es eignet sich zum Schweißen von Bauteilen bei hohen Temperaturen, die sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch interkristalline Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Chemische Zusammensetzung (Gew.%): C kleiner oder gleich 0,08, Cr=16.00-18.00, Ni=10.00-14.00, Mo=2.00-3.00, Ti=4×C-0,70, Si kleiner oder gleich 1,00, Mn kleiner oder gleich 2,00, P kleiner oder gleich 0,045, S kleiner oder gleich 0,030, Fe=Rest

Mechanische Eigenschaften (geglüht): Zugfestigkeit größer oder gleich 515 MPa, Streckgrenze größer oder gleich 205 MPa, Dehnung größer oder gleich 40 %, Härte kleiner oder gleich 217HB

Leistungsvorteile: Ausgezeichnete interkristalline Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen, keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich; hohe-Temperaturstabilität (Dauergebrauchstemperatur bis 900 Grad); gute Beständigkeit gegen Chloridkorrosion bei hohen Temperaturen; ausgezeichnete Schweißbarkeit und Formbarkeit.

Anwendungen: Hilfskomponenten für Flugtriebwerke, Hochtemperatur-Wärmetauscherrohre (800 -900 Grad), Rohrleitungen für die Hilfsausrüstung von Kernkraftwerken, Hochtemperaturofenauskleidungen, Hilfsteile für petrochemische Spaltöfen.

Äquivalente Noten: UNS S31635, JIS SUS316Ti, EN 1.4571, GB 06Cr17Ni12Mo2Ti

Q&A

F1: Was ist der Stabilisierungsmechanismus von Titan in 316Ti? A1: Der Stabilisierungsmechanismus von Titan in 316Ti basiert auf der bevorzugten Kombination von Titan und Kohlenstoff zur Bildung stabiler Titankarbide (TiC), wodurch die Bildung von Chromkarbiden verhindert und interkristalline Korrosion vermieden wird. Bei hohen Temperaturen oder beim Schweißen hat Kohlenstoff in Edelstahl eine stärkere Affinität zu Titan als zu Chrom. In 316Ti wird der Titangehalt auf 4×C-0,70 Gew.-% kontrolliert, um sicherzustellen, dass sich der gesamte Kohlenstoff mit Titan zu TiC verbindet, anstatt sich mit Chrom zu Cr₂₃C₆ zu verbinden. Die Cr₂₃C₆-Ausfällung an den Korngrenzen verbraucht Chrom im Korngrenzenbereich, bildet eine Chrom--verarmte Zone und führt zu interkristalliner Korrosion. Im Gegensatz dazu ist TiC äußerst stabil und zersetzt sich nicht so leicht. Bei seiner Bildung wird kein Chrom verbraucht, sodass die Integrität des chromreichen Passivierungsfilms an den Korngrenzen erhalten bleibt. Dieser Stabilisierungsmechanismus ermöglicht 316Ti eine hervorragende interkristalline Korrosionsbeständigkeit nach dem Schweißen ohne Wärmebehandlung nach dem Schweißen.

F2: Kann 316Ti 316L in schweißintensiven-Komponenten ersetzen? A2: Ja, 316Ti kann 316L in schweißintensiven-Komponenten ersetzen und bietet Vorteile bei Hochtemperaturanwendungen. Sowohl 316Ti als auch 316L weisen nach dem Schweißen eine ausgezeichnete interkristalline Korrosionsbeständigkeit auf; 316L erreicht dies durch einen extrem niedrigen Kohlenstoffgehalt, während 316Ti auf Titanstabilisierung setzt. In Korrosionsumgebungen bei Raumtemperatur ist ihre Korrosionsbeständigkeit ähnlich, wobei beide aufgrund des Molybdängehalts eine gute Beständigkeit gegen Chloridkorrosion aufweisen. In Umgebungen mit hohen Temperaturen (über 800 Grad) hat 316Ti jedoch offensichtliche Vorteile: Seine Dauerbetriebstemperatur (bis zu 900 Grad) ist 30 Grad höher als die von 316L (870 Grad) und es weist eine bessere Oxidationsbeständigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen auf. Für hoch-schweißintensive-Komponenten (z. B. Abgasrohre von Flugzeugtriebwerken) ist 316Ti besser geeignet. Allerdings ist 316Ti 10-15 % teurer als 316L und lässt sich aufgrund des Titangehalts etwas schlechter bearbeiten, sodass 316L immer noch in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen oder allgemeiner Korrosion mit strenger Kostenkontrolle bevorzugt wird.

F3: Welche Schweißmaterialien werden für Edelstahl 316Ti verwendet? A3: Die geeigneten Schweißmaterialien für Edelstahl 316Ti sind hauptsächlich ER316Ti-Schweißdraht und E316Ti-Elektroden. ER316Ti-Schweißdraht wird für das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) und das Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) bevorzugt, da er den gleichen Titangehalt wie das Grundmetall enthält und sicherstellt, dass die Schweißnaht den gleichen Stabilisierungsmechanismus und die gleiche Korrosionsbeständigkeit wie 316Ti aufweist. Während des Schweißens ist es wichtig, die Wärmezufuhr auf höchstens 180 J/mm zu kontrollieren, um eine Überhitzung zu vermeiden, die zu übermäßigem Kornwachstum führen und die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigen kann. Als Schutzgas sollte hochreines Argon (größer oder gleich 99,99 %) verwendet werden, um Schweißoxidation zu verhindern. Zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Schweißoberfläche wird eine Passivierungsbehandlung nach dem Schweißen empfohlen. Ein Glühen nach dem Schweißen ist jedoch aufgrund der Titanstabilisierung nicht erforderlich. Es wird nicht empfohlen, ER316L-Schweißdraht für 316Ti zu verwenden, da der Mangel an Titan in der Schweißnaht in Umgebungen mit hohen Temperaturen zu interkristalliner Korrosion führen kann.

F4: Was ist der Unterschied in der Hochtemperaturleistung zwischen 316Ti und 316? A4: Die Hochtemperaturleistung von 316Ti ist deutlich besser als die von 316, was sich hauptsächlich in der Hochtemperaturstabilität, Oxidationsbeständigkeit und Kriechfestigkeit widerspiegelt. Erstens, Betriebstemperatur: Die Dauerbetriebstemperatur von 316Ti kann 900 Grad erreichen, 30 Grad höher als die 870 Grad von 316. Zweitens die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen: Bei 850 Grad bildet 316Ti einen dichteren und stabileren Oxidfilm, der sich nicht leicht ablösen lässt, während der Oxidfilm von 316 nach längerem Einsatz altern und sich ablösen kann. Drittens: Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen: Bei 800 Grad ist die 1000-Stunden-Zeitstandfestigkeit von 316Ti um 20 {28}}30 % höher als die von 316, sodass die strukturelle Stabilität auch unter langfristigen Bedingungen hoher Temperatur und hoher Spannung erhalten bleibt. Viertens Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen: In Umgebungen mit hohen Temperaturen, die Chloridionen oder Schwefeldioxid enthalten, verringert die mit Titan-stabilisierte Struktur von 316Ti das Risiko interkristalliner Korrosion, während 316 bei 450 {42}}850 Grad zur Sensibilisierung neigt. Aufgrund dieser Unterschiede eignet sich 316Ti besser für Hochtemperaturanwendungen, während 316 auf Umgebungen mit mittleren Temperaturen beschränkt ist.

F5: Welche Bearbeitungseigenschaften hat Edelstahl 316Ti? A5: Edelstahl 316Ti weist aufgrund der Zugabe von Titan besondere Bearbeitungseigenschaften auf. Erstens ist die Bearbeitbarkeit etwas schlechter als bei 316: Titancarbide (TiC) in 316Ti sind hart und spröde, was den Werkzeugverschleiß beim Schneiden erhöht. Daher sollten Werkzeuge mit hoher Härte und Verschleißfestigkeit (z. B. Hartmetallwerkzeuge) verwendet werden. Zweitens ist eine höhere Schnittkraft erforderlich: Im Vergleich zu 316 hat 316Ti einen höheren Schnittwiderstand, sodass die Werkzeugmaschine über ausreichende Leistung und Steifigkeit verfügen sollte. Drittens gute Spankontrolle: Während des Schneidens erzeugt 316Ti kontinuierliche Späne, die durch den Einsatz von Werkzeugen mit geeigneten Spanbrechern gebrochen werden müssen, um zu verhindern, dass sich die Späne verfangen und die Verarbeitung beeinträchtigen. Viertens niedrige Schnittgeschwindigkeit: Um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren, sollte die Schnittgeschwindigkeit von 316Ti 10 {18}}20 % niedriger sein als die von 316. Fünftens ausreichende Kühlung und Schmierung: Verwenden Sie während der Bearbeitung Schneidflüssigkeiten mit guten Kühl- und Schmiereigenschaften, um die Schnitttemperatur zu senken, Werkzeugverklebungen zu verhindern und die Oberflächenqualität zu verbessern. Trotz dieser Eigenschaften kann 316Ti bei richtiger Werkzeugauswahl und Verarbeitungsparametern immer noch eine hochpräzise Bearbeitung erreichen und die Anforderungen von Komponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie die Kernenergie erfüllen.