Aço inoxidável austenítico com alto teor de-cromo-níquel 309S

O 309S é um aço inoxidável austenítico com alto teor de-cromo-níquel construído para uma função dominante: sobreviver a atmosferas oxidantes quentes. Com cromo a 22,00-24,00% e níquel a 12,00-15,00%, ele forma uma incrustação densa e autocurativa de óxido de cromo que protege o metal base em temperaturas de serviço contínuas de até cerca de 1.050 C, muito além do alcance das classes do tipo 304.

Composição Química

Os limites de composição abaixo são de acordo com ASTM A240 (UNS S30908) e JIS G4304 (SUS309S).

Elemento (% em peso)	309S (ASTM A240, UNS S30908)	SUS309S (JIS G4304)
C	Menor ou igual a 0,08	Menor ou igual a 0,08
Si	Menor ou igual a 0,75	Menor ou igual a 1,00
Mn	Menor ou igual a 2,00	Menor ou igual a 2,00
P	Menor ou igual a 0,045	Menor ou igual a 0,045
S	Menor ou igual a 0,030	Menor ou igual a 0,030
Cr	22.0-24.0	22.00-24.00
Não	12.0-15.0	12.00-15.00

Propriedades Mecânicas (Recozido)

ASTM A240 UNS S30908: resistência à tração maior ou igual a 515 MPa, resistência ao escoamento maior ou igual a 205 MPa, alongamento maior ou igual a 40%, dureza menor ou igual a 217 HB. JIS G4304 SUS309S: resistência à tração maior ou igual a 520 MPa, resistência ao escoamento maior ou igual a 205 MPa, alongamento maior ou igual a 40%.

Desempenho-em altas temperaturas

Resistência à oxidação

O alto teor de cromo é a chave. Em temperaturas elevadas, o cromo reage com o oxigênio para formar uma incrustação de Cr2O3 que é densa, aderente e de crescimento lento-. Taxa de dados de engenharia publicada 309S para serviço contínuo em torno de 1050 C no ar e gases de combustão oxidantes; condições cíclicas encurtam o limite prático porque o ciclo térmico estressa a escala.

Limitações

O 309S não é adequado para serviços de longo-prazo em atmosferas redutoras, como gases ricos em hidrogênio-ricos em-monóxido de carbono-ou ricos em metano-. Nesses ambientes, o óxido de cromo protetor é reduzido e o metal perde sua proteção rapidamente. Ele também tem resistência limitada a sais fundidos e gases contendo-enxofre.

Aplicações

Revestimentos e muflas de fornos industriais, acessórios e bandejas de fornos de tratamento-térmico, vedações de portas de fornos, tubos radiantes, dutos de gases de-condutas de alta temperatura-na geração de energia, componentes de câmaras de combustão-de caldeiras e tampas de recozimento.

Soldagem

O preenchimento correspondente do fio AWS ER309L e do tipo de eletrodo E309L é padrão. A carga L de baixo-carbono evita a precipitação de-carboneto de cromo na zona afetada-pelo calor e mantém o metal de solda dúctil. A entrada de calor deve ser mantida moderada e a temperatura entre passes limitada para evitar o crescimento excessivo de grãos na região da solda.

Designações e Equivalentes

309S é UNS S30908, JIS SUS309S e GB 06Cr23Ni13. O EN 10088-2 grau 1.4828 (X15CrNiSi20-12) é um aço resistente ao calor contendo silício, frequentemente comparado com 309S, mas sua composição difere: ele contém 1,50-2,50% de silício e um pouco menos de cromo e níquel, portanto, não é um equivalente químico exato. Especifique 309S pelo número UNS ou ASTM para evitar ambiguidade.

Perguntas frequentes

1. Por que o 309S pode funcionar a 1050 C e o 304 não?

O cromo. 309S carrega 22,00-24,00% de cromo versus 18,00-20,00% para 304. Acima de cerca de 870 C, o filme de óxido mais fino e menos estável em 304 lasca e o metal oxida rapidamente, enquanto 309S mantém uma densa escala protetora de Cr2O3.

2. Como o 309S se compara ao 316 em alta temperatura?

O 309S tem uma resistência à oxidação notavelmente melhor acima de cerca de 900°C devido ao seu maior teor de cromo, 22-24% versus 16-18%. O molibdênio em 316 ajuda na resistência à corrosão, mas não ajuda no ar quente e seco.

3. Quais consumíveis de soldagem são adequados para o 309S?

O fio AWS ER309L e os eletrodos E309L são as escolhas padrão; o baixo teor de carbono mantém a zona-afetada pelo calor livre de precipitação de carboneto-de cromo.

4. O 309S pode ser usado na redução de atmosferas?

Não. A incrustação protetora de óxido de-cromo se decompõe em atmosferas ricas em hidrogênio-, ricas em CO-ou ricas em metano-, e ocorre corrosão rápida.

5. O que encurta a vida útil do 309S em serviço?

Superaquecimento acima do limite-de serviço contínuo, ciclagem térmica, contaminação de superfície, solda de baixa qualidade e tensão residual. Manter a superfície limpa e a temperatura sob controle prolonga a vida útil da balança.