Jalan Shunda, Taman Industri Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Kota Lincheng, Kota Xinghua, Provinsi Jiangsu
Baja tahan karat 309S adalah versi rendah karbon dari grade 309, paduan kromium-nikel austenitik dengan kromium 22,0–24,0% dan nikel 12,0–15,0%. Ditunjuk sebagai UNS S30908 di Amerika Serikat dan 1.4833 di sistem Eropa, ini ditentukan terutama untuk komponen yang beroperasi di atmosfer pengoksidasi pada suhu hingga sekitar 1000 °C dalam layanan berkelanjutan.
Batasan spesifikasi yang menentukan adalah karbon: 309S dibatasi pada 0,08% C, sedangkan 309 lurus memungkinkan hingga 0,20%. Karbon yang lebih rendah menekan pengendapan kromium karbida pada batas butir ketika material dilas atau ditahan pada kisaran suhu 430–900 °C, sehingga 309S lebih disukai untuk fabrikasi las dan peralatan siklus termal.
Jangan bingung membedakan bentuk produk dengan kualitas. 309S adalah spesifikasi tempa yang digunakan untuk lembaran, pelat, batangan, dan pipa. Ketika keluarga paduan Cr-Ni yang sama diperlukan untuk bagian cor seperti roller tungku, pelat kiln, atau perlengkapan perlakuan panas, pengecoran bekerja untuk mencetak grade seperti ASTM A297 Kelas HH daripada spesifikasi 309S tempa.
Komposisi Kimia 309S (UNS S30908)
Bahan kimia 309S diatur oleh standar seperti ASTM A240 dan spesifikasi Eropa yang setara; setiap properti suhu tinggi mengikuti keseimbangan di bawah ini.
| Elemen | 309S (S30908) | Mengapa itu penting |
|---|---|---|
| Karbon (C) | 0,08 maks | Membatasi curah hujan karbida di batas butir |
| Kromium (Cr) | 22.0–24.0 | Membentuk kerak Cr2O3 pelindung terhadap oksidasi |
| Nikel (Ni) | 12.0–15.0 | Menstabilkan austenit dan mempertahankan kekuatan pada suhu |
| Mangan (Mn) | 2,00 maks | Deoksidasi dan kontribusi austenit kecil |
| Silikon (Si) | 1,00 maks | Meningkatkan ketahanan oksidasi dan karburisasi |
| Fosfor (P) | 0,045 maks | Elemen sisa dikontrol keuletannya |
| Belerang (S) | 0,030 maks | Elemen sisa dikontrol untuk kemampuan kerja panas |
Dibandingkan dengan paduan 310S yang lebih tinggi (24–26% Cr, 19–22% Ni), 309S menawarkan bahan dasar berbiaya lebih rendah namun tetap memberikan ketahanan oksidasi praktis sekitar 1000 °C. Nikel ekstra pada 310S memberikan margin yang terlihat dalam kekuatan mulur dan ketahanan terhadap siklus termal yang parah, itulah sebabnya 310S cenderung menggantikan 309S setelah suhu pengoperasian naik di atas sekitar 1000 °C.
Sifat Mekanik dan Fisik
Dalam kondisi anil, 309S bersifat lunak, ulet, dan non-magnetik; nilai di bawah menggambarkan kondisi fabrikasi, bukan kondisi layanan panas.
| Properti | Nilai anil |
|---|---|
| Kekuatan tarik minimum | 515 MPa (75 ksi) |
| Kekuatan luluh minimum | 205 MPa (30 ksi) |
| Perpanjangan minimum | 40% |
| Kekerasan | Maksimum 217 HB, biasanya 160–180 HB |
| Kepadatan | 7,98 gram/cm³ |
| Modulus elastisitas | ≈200 IPK |
| Kisaran leleh | ≈1400–1450 °C |
| Koefisien muai panas rata-rata, 20–100 °C | ≈15 µm/(m·K) |
| Konduktivitas termal, 100 °C | ≈15–16 W/(m·K) |
Jangan pilih 309S berdasarkan tegangan minimum 515 MPa jika suhu servisnya 900 °C. Tegangan izin turun tajam di atas 600 °C, dan batas praktisnya ditentukan oleh laju oksidasi dan umur mulur untuk ketebalan bagian yang tepat. Saat Anda mengirimkan RFQ, nyatakan atmosfer, suhu puncak, dan beban; pemasok kemudian dapat memutuskan antara 309S, grade HH/HK cor, atau upgrade 310S.
309S vs. 310S dan Nilai Tahan Panas Cor
Kerabat terdekat dari 309S adalah ASTM A297 Grade HH, paduan 25Cr-12Ni yang komposisi nominalnya memiliki sekitar 96% elemen yang sama dengan grade tempa tetapi membawa lebih banyak karbon untuk memberikan kekuatan mulur suhu tinggi pada coran.
Perbedaan ini merupakan sumber kebingungan yang paling umum dalam pengadaan. Jika Anda mengirimkan gambar untuk roller tungku dan menulis “309S” di atasnya, pengecoran pengecoran biasanya akan mengusulkan bahan kimia tipe HH (24–28% Cr, 11–14% Ni, 0,20–0,50% C), karena bahan kimia tempa rendah karbon tidak akan mengembangkan struktur mikro tuang dan kekuatan pecah yang diperlukan pada bagian penahan beban yang tebal. Pilih bentuk produk terlebih dahulu: tempa 309S tempat Anda dapat memotong, membentuk, dan mengelas lembaran atau pipa; cor dengan grade A297 yang bagiannya dibentuk, berat, dan dibebani pada suhu.
| Grade | Formulir | Karbon | Kromium | Nikel | Peran yang khas |
|---|---|---|---|---|---|
| 309/309S | Lembaran tempa, piring, batangan, pipa | ≤0,20 / ≤0,08% | 22–24% | 12–15% | Liner, saluran, rakitan tabung yang dilas dibuat |
| 310 / 310S | Lembaran tempa, piring, batangan, pipa | ≤0,25 / ≤0,08% | 24–26% | 19–22% | Komponen fabrikasi bersuhu lebih tinggi |
| HH (A297) | Pengecoran statis atau sentrifugal | 0,20–0,50% | 24–28% | 11–14% | Coran tebal sekitar 1000 °C |
| HK (A297) | Pengecoran statis atau sentrifugal | 0,20–0,60% | 24–28% | 18–22% | Coran yang lebih berat di atas 1000 °C |
Untuk komponen bulat yang membawa beban dalam tungku, pengecoran sentrifugal biasanya merupakan cara yang tepat karena menghasilkan struktur padat yang padat dan terarah. Pipa 309S yang digulung dan dilas dapat digunakan untuk saluran gas; sebuah tabung yang harus menahan beratnya sendiri pada suhu 1000 °C harus merupakan produk cor sentrifugal dengan bahan kimia yang terkontrol.
Pipa Stainless Steel Tahan Panas yang Dicor Secara Sentrifugal Pipa ini diproduksi dengan pengecoran sentrifugal untuk struktur padat dan padat terarah, sehingga cocok untuk komponen tungku penahan beban pada suhu tinggi, seperti saluran gas dan tabung yang harus menahan beratnya sendiri pada suhu 1000 °C. Lihat Produk → Fabrikasi dan Perlakuan Panas
309S dapat dipotong, dibentuk, dikerjakan, dan dilas dengan prosedur tahan karat austenitik standar; satu aturan penting adalah menyelesaikan pekerjaan panas dengan anil solusi penuh dan pendinginan cepat.
Anil larutan dilakukan pada suhu 1038–1120 °C dengan daya tahan yang cukup untuk melarutkan kromium karbida, diikuti dengan pendinginan air atau pendinginan udara yang kuat. Nilai tersebut tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas; kekakuan yang diperoleh melalui kerja dingin hanyalah pengerasan kerja dan hilang pada anil.
Pengelasan sangatlah mudah. Gunakan pengisi 309 atau 309L yang cocok, hindari pemanasan awal kecuali pada bagian yang sangat kaku, dan jaga suhu interpass tetap moderat. Penutup karbon 0,08% sangat mengurangi pengendapan kromium karbida di zona yang terkena dampak panas dibandingkan dengan 309 lurus, itulah sebabnya pengelasan pada 309S dapat memasuki layanan tungku tanpa perawatan pasca-pengelasan terpisah.
Alasan yang sama berlaku untuk perlengkapan yang membawa benda kerja melalui siklus perlakuan panas. Desain baki dan bahan baki bersama-sama menentukan keseragaman suhu, dan tinjauan kami mengoptimalkan desain baki perlakuan panas menjelaskan faktor struktural yang diperiksa oleh pengecoran sebelum perkakas pengecoran. Untuk siklus termal berulang, perlengkapan cor dengan tulang rusuk yang diperkuat mengungguli versi lembaran logam tipis, itulah sebabnya sebagian besar operator beralih dari kerangka 309S yang dilas ke keranjang dan baki tipe HH untuk jalur perlakuan panas berkelanjutan.
Keranjang Perlakuan Panas yang Dapat Ditumpuk untuk Tungku Tipe Baik Dirancang untuk mengatur komponen selama perlakuan panas, keranjang yang dapat ditumpuk ini meningkatkan kapasitas tungku dan aliran udara, memastikan pemanasan yang seragam dan hasil yang konsisten, terutama cocok untuk jalur perlakuan panas berkelanjutan di mana keranjang tipe HH cor mengungguli versi lembaran logam yang dilas. Lihat Produk → Aplikasi Suhu Tinggi yang Khas
309S adalah baja tahan karat ekonomis default untuk atmosfer yang bersih dan teroksidasi hingga sekitar 1000 °C dan untuk komponen yang dapat diproduksi dengan pengelasan atau pembentukan dingin.
- Perlengkapan perlakuan panas: baki, keranjang, retort, dan peredam yang beroperasi pada suhu 850–1000 °C.
- Bagian dalam tungku: tabung pancaran, nozel pembakar, ruang bakar, dan jangkar tahan api.
- Perangkat keras kiln untuk tanur putar: perabot tanur, pelat pelindung mulut dan ekor tanur, serta strip penyekat tahan panas.
- Peralatan limbah menjadi energi dan listrik: komponen boiler, bagian pemanas awal udara, dan tombak penghisap jelaga.
- Komponen pabrik petrokimia: thermowell, manifold udara, jaringan pendukung katalis, dan internal reaktor.
Ada dua batasan penerapan yang perlu diingat. Dalam atmosfer yang mengandung belerang di atas sekitar 500 °C, nikel dalam 309S rentan terhadap sulfidasi, sehingga mungkin diperlukan kelompok paduan yang berbeda. Di bawah siklus termal yang kuat mendekati 1000 °C, lapisan tipis tempa akan terdistorsi sebelum komponen cor dengan rusuk yang dirancang, itulah sebabnya roller tungku dan pelat pelindung untuk kiln hampir selalu dicetak daripada dibuat dari lembaran.
Roller Tungku Pengecoran Sentrifugal Tahan Panas Roller ini dibuat dari paduan tahan panas untuk menahan suhu tinggi dan tekanan rotasi, memberikan pergerakan yang andal dalam tungku pengecoran sentrifugal. Desain cetakannya dengan rusuk menawarkan ketahanan guncangan termal yang lebih baik dibandingkan pelapis tempa tipis, sehingga memperpanjang masa pakai dalam aplikasi yang berat. Lihat Produk → Cara Menentukan Komponen 309S: Pertimbangan Pengadaan
Langkah yang paling berguna adalah dengan menyatakan bentuk produk dan standar yang mengatur pada setiap RFQ; permintaan untuk “casting 309S” secara teknis bersifat ambigu dan akan menghasilkan kutipan yang tidak dapat dibandingkan.
- Tentukan ASTM A240 untuk pelat dan lembaran tempa, ASTM A312 atau A358 untuk pipa las, dan ASTM A297 untuk pengecoran.
- Minta analisis panas aktual dan verifikasi nilai kromium, nikel, dan karbon pada sertifikat uji pabrik.
- Untuk pengecoran, konfirmasikan kimia muatan, rute pengecoran, dan prosedur perlakuan panas pasca pengecoran yang digunakan oleh pengecoran.
- Kirimkan siklus kerja: suhu puncak, komposisi atmosfer, waktu tinggal, dan frekuensi siklik.
- Untuk suku cadang penahan beban kritis di atas 900 °C, memerlukan data keruntuhan mulur atau riwayat servis yang terdokumentasi, bukan nilai tarik pada suhu ruangan.
Pemasok yang bekerja dengan fabrikasi tempa dan pengecoran dalam kelompok paduan Cr-Ni yang sama dapat menerjemahkan siklus kerja Anda ke dalam bentuk produk yang tepat tanpa perlu menebak-nebak. Kami pengecoran baja paduan tahan panas telah menghasilkan kualitas tuang yang dijelaskan di sini untuk kiln, tungku, dan jalur perlakuan panas dan dapat merekomendasikan bahan kimia tuang ketika komponen 309S tempa bukanlah solusi yang tepat untuk kasus beban.
Pertanyaan yang Sering Diajukan tentang 309S
Apa perbedaan antara 309 dan 309S?
Hanya batas karbon. 309 mengizinkan karbon maksimal 0,20%; 309S dibatasi pada 0,08%. Karbon yang lebih rendah membatasi pengendapan kromium karbida selama pengelasan dan servis pada kisaran 430–900 °C, itulah sebabnya 309S lebih disukai untuk peralatan yang dilas dan didaur ulang secara termal.
Bisakah 309S digunakan untuk pengecoran?
309S secara resmi merupakan sebutan palsu. Untuk komponen cor, pengecoran menggunakan grade ASTM A297 dengan basis Cr-Ni yang sama, biasanya Grade HH (25Cr-12Ni dengan 0,20–0,50% C) sekitar 1000 °C. Jika Anda mengirimkan gambar “pengecoran 309S”, harap pihak pengecoran mengusulkan bahan kimia tipe HH dan menjelaskan substitusinya.
Mana yang lebih baik pada suhu tinggi: 309S atau 310S?
310S. Kromiumnya yang lebih tinggi (24–26%) dan nikel (19–22%) memberikan skala oksida yang lebih stabil dan kekuatan mulur yang lebih baik, sehingga ditentukan di atas sekitar 1000 °C atau di bawah siklus termal yang parah. 309S tetap menjadi pilihan nilai dalam udara pengoksidasi bersih dalam ratingnya.
Apakah 309S perlu dianil setelah pengelasan?
Untuk sebagian besar layanan suhu tinggi, tidak. Kandungan karbon yang rendah membuat zona yang terkena dampak panas tidak menjadi peka. Jika pengelasan juga menghadapi media korosif berair, anil larutan penuh pada suhu 1038–1120 °C diikuti dengan pendinginan cepat dapat ditentukan.
Apakah 309S bersifat magnetis?
Dalam kondisi anil pada dasarnya bersifat non-magnetik, seperti yang diharapkan untuk tingkat austenitik. Pekerjaan dingin dapat menimbulkan sedikit sifat magnet, namun hal ini jarang signifikan untuk aplikasi tungku dan kiln.
