Acciaio inossidabile 321H

321H (UNS S32109) è la variante ad alto tenore di carbonio del Tipo 321, un acciaio inossidabile austenitico stabilizzato al titanio. Il carbonio è controllato allo 0,04-0,10% e il titanio è specificato a 5 volte (C+N) con un massimo dello 0,70%, quindi il carbonio più elevato non porta alla precipitazione del carburo di cromo. Il risultato è un grado con resistenza allo scorrimento viscoso nettamente migliore rispetto al 321 al di sopra di circa 800 C, pur mantenendo la resistenza alla corrosione intergranulare fornita dalla stabilizzazione del titanio.

Composizione chimica (ASTM A240, UNS S32109)

Elemento (in peso%)	321H (UNS S32109)
C	0.04-0.10
Mn	Inferiore o uguale a 2,00
P	Inferiore o uguale a 0,045
S	Inferiore o uguale a 0,030
Sì	Inferiore o uguale a 0,75
Cr	17.0-19.0
Ni	9.0-12.0
Ti	5(C+N) min a 0,70
N	Inferiore o uguale a 0,10

Proprietà meccaniche

Piastra ricotta secondo ASTM A240 UNS S32109: resistenza alla trazione maggiore o uguale a 515 MPa, carico di snervamento maggiore o uguale a 205 MPa, allungamento maggiore o uguale al 40%. Tubi e tubazioni conformi a ASTM A213/A312 (TP321H): resistenza alla trazione maggiore o uguale a 515 MPa, carico di snervamento maggiore o uguale a 205 MPa, allungamento maggiore o uguale al 35%.

Perché esiste la variante H

Resistenza al creep nell'intervallo 800-900 C

Per i surriscaldatori delle caldaie, gli interni delle turbine e i componenti dei forni, il criterio di progettazione al di sopra di circa 800 C è la resistenza allo scorrimento viscoso piuttosto che la resistenza alla temperatura ambiente. Il carbonio extra nel 321H forma una densa dispersione di carburi di titanio che blocca le dislocazioni, rallentando drasticamente lo scorrimento rispetto al 321.

La stabilizzazione funziona ancora

Il titanio è specificato in proporzione al carbonio più azoto, con un minimo di 5 (C+N). Nella parte superiore della gamma del carbonio, il titanio deve raggiungere circa lo 0,50% o più, il che è sufficiente per legare essenzialmente tutto il carbonio come carburo di titanio. Poiché il carbonio è bloccato come TiC, i carburi di cromo non si formano ai bordi del grano e la qualità mantiene la sua resistenza alla corrosione intergranulare dopo la saldatura.

Designazioni e riferimenti incrociati

321H è specificato come UNS S32109 secondo ASTM A240 (piastra), A213 (tubo) e A312 (tubo). JIS G4304 copre il grado base SUS321 e EN 10088-2 copre il Tipo 321 come 1.4541 (X6CrNiTi18-10); la variante H stessa non ha una designazione JIS o EN 10088 diretta, quindi dovrebbe essere ordinata in base al riferimento ASTM e UNS. GB/T 3280 06Cr18Ni11Ti è la designazione cinese per la composizione di base 321.

Fabbricazione e saldatura

321H è saldato con materiale d'apporto austenitico stabilizzato del tipo AWS ER321 o ER347, che ripristina la stabilizzazione del titanio o del niobio nel metallo saldato. La solubilizzazione prima della formatura pesante viene comunemente eseguita intorno a 950-1100 C seguita dalla tempra in acqua. Per un servizio a lungo termine a 800-900 C, mantenere moderato l'apporto di calore durante la saldatura e rimuovere l'ossido superficiale prima della manutenzione.

Domande frequenti

1. Cosa offre 321H rispetto a 321?

Carbonio minimo più elevato, 0,04-0,10% rispetto a non più dello 0,08%, e di conseguenza migliore resistenza allo scorrimento viscoso e alla rottura per un servizio a lungo termine a 800-900 C.

2. Il carbonio più elevato causa corrosione intergranulare?

No. Il titanio è specificato come minimo 5(C+N), che lega il carbonio extra come carburi di titanio stabili e previene l'impoverimento del cromo ai bordi dei grani.

3. Qual è il limite pratico del servizio?

Per i componenti sottoposti a sollecitazioni, il 321H è comunemente classificato per un servizio continuo intorno a 850-900 C nei dati tecnici pubblicati. Al di sopra di tale intervallo, dovrebbero essere presi in considerazione i gradi più resistenti al calore.

4. Quale metallo d'apporto viene utilizzato per saldare il 321H?

Materiale d'apporto austenitico stabilizzato del tipo AWS ER321 o ER347, selezionato in modo che il metallo saldato mantenga la stabilizzazione e corrisponda alle proprietà di temperatura elevata del metallo di base.

5. 321H o 347H?

347H (UNS S34709) utilizza niobio anziché titanio ed è spesso preferito per sezioni saldate pesanti. 321H è spesso la scelta più economica per i tubi delle caldaie in cui la saldatura è limitata.