EN 10216-5 X8CrNiMoVNb16-13 – 沉淀硬化耐高温奥氏体钢 (+AT+P),用于电站与涡轮机
材料概述
X8CrNiMoVNb16-13 是一种沉淀硬化型奥氏体耐高温特种钢,抗氧化皮温度达 750°C,蠕变强度可达 650°C。广泛用于蒸汽锅炉、汽轮机建造、化工石化工业管道及电站管道建设。经沉淀硬化处理 (+AT+P) 后,用于制造涡轮叶片、主轴、螺栓螺丝及机械工程结构件。
主要特性
一般物理性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20°C | 7.96 g/cm³ |
力学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | -100°C | 206 GPa | |
| 20°C | 196 GPa | ||
| 100°C | 190 GPa | ||
| 200°C | 182 GPa | ||
| 300°C | 174 GPa | ||
| 400°C | 166 GPa | ||
| 500°C | 158 GPa | ||
| 600°C | 150 GPa | ||
| 700°C | 142 GPa | ||
| 800°C | 134 GPa | ||
| 900°C | 127 GPa | ||
| 1000°C | 120 GPa | ||
| 断后伸长率 | 20°C | 30% | |
| 横向断后伸长率 | 20°C | 20% | |
| 泊松比 | 23°C | 0.3 | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 剪切模量 | 23°C | 77 GPa | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 抗拉强度 | 20°C | 540–740 MPa | |
| 横向抗拉强度 | 20°C | 540–740 MPa | |
| 屈服强度 Rp0.2 | 20°C | 255 MPa | |
| 100°C | 215 MPa | ||
| 200°C | 196 MPa | ||
| 300°C | 177 MPa | ||
| 400°C | 167 MPa | ||
| 500°C | 157 MPa | ||
| 550°C | 152 MPa | ||
| 600°C | 147 MPa | ||
| 横向屈服强度 Rp0.2 | 20°C | 255 MPa | |
| 屈服强度 Rp1.0 | 20°C | 295 MPa | |
| 100°C | 245 MPa | ||
| 200°C | 226 MPa | ||
| 300°C | 206 MPa | ||
| 400°C | 196 MPa | ||
| 500°C | 186 MPa | ||
| 550°C | 181 MPa | ||
| 600°C | 177 MPa | ||
| 横向屈服强度 Rp1.0 | 20°C | 295 MPa |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 热膨胀系数 | -100°C | 1.49×10⁻⁵ 1/K | |
| 20°C | 1.61×10⁻⁵ 1/K | ||
| 100°C | 1.67×10⁻⁵ 1/K | ||
| 200°C | 1.72×10⁻⁵ 1/K | ||
| 300°C | 1.77×10⁻⁵ 1/K | ||
| 400°C | 1.81×10⁻⁵ 1/K | ||
| 500°C | 1.84×10⁻⁵ 1/K | ||
| 600°C | 1.88×10⁻⁵ 1/K | ||
| 700°C | 1.91×10⁻⁵ 1/K | ||
| 800°C | 1.94×10⁻⁵ 1/K | ||
| 900°C | 1.97×10⁻⁵ 1/K | ||
| 1000°C | 2.00×10⁻⁵ 1/K | ||
| 熔点 | — | 1230–1480°C | 奥氏体不锈钢典型值 |
| 比热容 | -100°C | 440 J/(kg·K) | |
| 20°C | 472 J/(kg·K) | ||
| 100°C | 487 J/(kg·K) | ||
| 200°C | 503 J/(kg·K) | ||
| 300°C | 512 J/(kg·K) | ||
| 400°C | 520 J/(kg·K) | ||
| 500°C | 530 J/(kg·K) | ||
| 600°C | 541 J/(kg·K) | ||
| 700°C | 551 J/(kg·K) | ||
| 800°C | 559 J/(kg·K) | ||
| 900°C | 565 J/(kg·K) | ||
| 1000°C | 571 J/(kg·K) | ||
| 热导率 | 20°C | 13.3 W/(m·K) | |
| 100°C | 14.9 W/(m·K) | ||
| 200°C | 16.5 W/(m·K) | ||
| 300°C | 18.1 W/(m·K) | ||
| 400°C | 19.5 W/(m·K) | ||
| 500°C | 21.0 W/(m·K) | ||
| 600°C | 22.4 W/(m·K) | ||
| 700°C | 23.8 W/(m·K) | ||
| 800°C | 25.2 W/(m·K) | ||
| 热扩散率 | 20°C | 3.5 mm²/s | |
| 100°C | 3.8 mm²/s | ||
| 200°C | 4.0 mm²/s | ||
| 300°C | 4.3 mm²/s | ||
| 400°C | 4.5 mm²/s | ||
| 500°C | 4.7 mm²/s | ||
| 600°C | 4.8 mm²/s | ||
| 700°C | 5.1 mm²/s | ||
| 800°C | 5.4 mm²/s |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | 20°C | 7.91×10⁻⁷ Ω·m |
| 100°C | 8.45×10⁻⁷ Ω·m | |
| 200°C | 9.19×10⁻⁷ Ω·m | |
| 300°C | 9.77×10⁻⁷ Ω·m | |
| 400°C | 1.03×10⁻⁶ Ω·m | |
| 500°C | 1.08×10⁻⁶ Ω·m | |
| 600°C | 1.12×10⁻⁶ Ω·m | |
| 700°C | 1.15×10⁻⁶ Ω·m | |
| 800°C | 1.18×10⁻⁶ Ω·m |
化学成分 (质量分数 %)
| 元素 | 含量 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.04–0.10 |
| 铬 (Cr) | 15.5–17.5 |
| 锰 (Mn) | ≤1.5 |
| 钼 (Mo) | 1.1–1.5 |
| 镍 (Ni) | 12.5–14.5 |
| 铌 (Nb) | 1.2 |
| 磷 (P) | ≤0.04 |
| 硅 (Si) | 0.3–0.6 |
| 硫 (S) | ≤0.015 |
| 钒 (V) | 0.60–0.85 |
应用领域
- 电站建设:高温管道、集箱、主蒸汽管线
- 汽轮机制造:叶片、转子轴、螺栓、紧固件
- 蒸汽锅炉:过热器、再热器管道
- 化工石化:高温反应器、换热器、催化裂化装置
- 机械工程:高温结构件、弹簧、轴类零件
热处理制度
供货状态为固溶退火 + 沉淀硬化 (+AT+P)。典型工艺:固溶处理 1050–1100°C 水/油冷,随后 650–750°C 沉淀时效数小时,形成细密的 γ' (Ni₃Al/Ti/Nb) 和碳氮化物沉淀强化相,赋予优异的高温蠕变强度和抗氧化性。
焊接与加工提示
焊接性尚可,但沉淀硬化区焊后需重新时效处理以恢复性能。建议使用匹配成分焊材 (如 ENiCrFe-3 类)。机加工建议在固溶态进行,时效后硬度高,切削困难。
金属
- EN 10090 NiFe25Cr20NbTi:固溶处理+时效硬化(+AT+P)高温蠕变与耐腐蚀镍基合金
- DIN 17480 X50CrMnNiNbN21-9 钢:固溶热处理及沉淀硬化 (AT+P)
- DIN 17480 X53CrMnNiN21-9 钢:固溶热处理及沉淀硬化 (AT+P)
- DIN 17480 X45CrNiW18-9 热处理沉淀硬化阀门钢:高温应用首选
- SEW 395 GX12CrNi18-11:高性能奥氏体钢,热处理淬火,低磁导率
- EN 10269 NiCr15Fe7TiAl – 沉淀硬化镍基合金,耐高温至 700°C
- EN 10269 NiCr20TiAl – 固溶处理及沉淀硬化,航空航天高温合金
- EN 10213-4 GX2CrNi19-11 奥氏体不锈钢铸件:固溶处理淬火高性能材料
- EN 10213-4 GX2CrNiMo19-11-2 固溶淬火奥氏体不锈钢 – 压力容器用
- EN 10213-4 GX2NiCrMo28-20-2 固溶处理奥氏体不锈钢 – 高端压力容器用
- EN 10213-4 GX5CrNiMoNb19-11-2 稳定化奥氏体不锈钢 – 耐腐蚀化工设备用
- DIN 17744 NiMo16Cr16Ti 固溶处理合金 – 高温耐蚀性能详解