DIN 17440 X2CrNiN18-10：高屈服强度氮增强奥氏体钢（淬火级 +Q）
材料概述
DIN 17440 X2CrNiN18-10（材料编号 1.4311）是一种通过添加氮（N）来显著提高屈服强度的奥氏体铬镍不锈钢。该钢材在淬火状态（+Q）下供货，兼具优异的高温强度保持能力与极低温下的韧性，广泛应用于压力容器制造、轻型结构件及深冷工程领域。氮元素的加入不仅强化了基体，还提升了耐腐蚀性能，特别是耐硝酸等氧化性介质的能力。材料具有良好的冷成形性和高抛光性能。
主要应用领域
- 深冷工程： 低温韧性优异，可在 -270°C 环境下长期使用，适用于液化气储罐、低温管道等制冷设备。
- 化工装备： 耐硝酸及其他氧化性介质腐蚀，适合化工容器、管道、换热器制造。
- 压力容器： 设计使用温度最高可达 300°C；超过 300°C 需经专门认证授权。
- 轻型结构： 高屈服强度允许减薄壁厚，实现结构轻量化。
化学成分 (质量分数 %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | ≤ 0.03 |
| 铬 (Cr) | 17.0 – 19.5 |
| 锰 (Mn) | ≤ 2.0 |
| 镍 (Ni) | 8.5 – 11.5 |
| 氮 (N) | 0.12 – 0.22 |
| 磷 (P) | ≤ 0.05 |
| 硅 (Si) | ≤ 1.0 |
| 硫 (S) | 0.015 – 0.03 |
物理与热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 20°C | 7.90 – 7.93 g/cm³ | |
| 熔点 | — | 1230 – 1480 °C | 典型奥氏体不锈钢范围 |
| 线膨胀系数 (10⁻⁶/K) | -100°C | 14.9 | |
| 20°C | 16.1 | ||
| 100°C | 16.0 – 16.7 | ||
| 200°C | 17.0 – 17.2 | ||
| 300°C | 17.0 – 17.7 | ||
| 400°C | 18.0 – 18.1 | ||
| 500°C | 18.0 – 18.4 | ||
| 600°C | 18.8 | ||
| 700°C | 19.1 | ||
| 800°C | 19.4 | ||
| 900°C | 19.7 | ||
| 1000°C | 20.0 | ||
| 热导率 (W/m·K) | 20°C | 14.3 – 15.0 | |
| 100°C | 15.8 | ||
| 200°C | 17.5 | ||
| 300°C | 19.0 | ||
| 400°C | 20.5 | ||
| 500°C | 21.9 | ||
| 600°C | 23.3 | ||
| 700°C | 24.6 | ||
| 800°C | 26.0 | ||
| 900°C | 27.4 | ||
| 1000°C | 28.8 | ||
| 比热容 (J/kg·K) | -100°C | 440 | |
| 20°C | 472 – 500 | ||
| 100°C | 487 | ||
| 200°C | 503 | ||
| 300°C | 512 | ||
| 400°C | 520 | ||
| 500°C | 530 | ||
| 600°C | 541 | ||
| 700°C | 551 | ||
| 800°C | 559 | ||
| 900°C | 565 | ||
| 1000°C | 571 | ||
| 热扩散率 (mm²/s) | 20°C | 3.8 | |
| 100°C | 4.0 | ||
| 200°C | 4.2 | ||
| 300°C | 4.6 | ||
| 400°C | 4.8 | ||
| 500°C | 4.9 | ||
| 600°C | 5.0 | ||
| 700°C | 5.3 | ||
| 800°C | 5.6 | ||
| 900°C | 5.9 | ||
| 1000°C | 6.0 | ||
| 长期使用温度范围 | — | -270 ~ 300 °C | 超过 300°C 需认证 |
力学性能 (淬火态 +Q，20°C 典型值)
| 性能 | 方向 | 数值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 抗拉强度 (Rm) | 纵向/横向 | 550 – 760 | MPa |
| 屈服强度 Rp₀.₂ | 纵向/横向 | ≥ 270 | MPa |
| 屈服强度 Rp₁.₀ | 纵向/横向 | ≥ 305 | MPa |
| 断后伸长率 (A) | 纵向 | 35 – 40 | % |
| 断后伸长率 (A₈₀) | 纵向 | 35 | % |
| 断后伸长率 (A₈₀) | 横向 | 40 | % |
| 弹性模量 (E) | — | 196 – 200 | GPa |
| 泊松比 (ν) | — | 0.30 | — |
| 剪切模量 (G) | — | 77 | GPa |
高温屈服强度保持性 (Rp₀.₂ / Rp₁.₀)
材料在高温下仍保持可观的屈服强度，适合 300°C 以下压力承载部件。典型数值如下：
| 温度 (°C) | Rp₀.₂ (MPa) | Rp₁.₀ (MPa) |
|---|---|---|
| 20 | 270 | 305 |
| 50 | 245 | 280 |
| 100 | 205 | 240 |
| 150 | 175 | 210 |
| 200 | 157 | 187 |
| 250 | 145 | 175 |
| 300 | 136 | 167 |
| 350 | 130 | 161 |
| 400 | 125 | 156 |
| 450 | 121 | 152 |
| 500 | 119 | 149 |
| 550 | 118 | 147 |
电学性能
| 温度 (°C) | 电阻率 (Ω·m) |
|---|---|
| 20 | 7.1 – 7.3 × 10⁻⁷ |
| 100 | 7.76 × 10⁻⁷ |
| 200 | 8.49 × 10⁻⁷ |
| 300 | 9.14 × 10⁻⁷ |
| 400 | 9.71 × 10⁻⁷ |
| 500 | 1.02 × 10⁻⁶ |
| 600 | 1.07 × 10⁻⁶ |
| 700 | 1.10 × 10⁻⁶ |
| 800 | 1.14 × 10⁻⁶ |
| 900 | 1.17 × 10⁻⁶ |
| 1000 | 1.19 × 10⁻⁶ |
弹性模量随温度变化
| 温度 (°C) | 弹性模量 (GPa) |
|---|---|
| -100 | 206 |
| 20 | 196 – 200 |
| 100 | 190 – 194 |
| 200 | 182 – 186 |
| 300 | 174 – 179 |
| 400 | 166 – 172 |
| 500 | 158 – 165 |
| 600 | 150 |
| 700 | 142 |
| 800 | 134 |
| 900 | 127 |
| 1000 | 120 |
金属
- X3CrNiMo17-13-3 淬火钢 (+Q) —— DIN 17440 认证压力容器用钢
- DIN 1654-5 X2CrNiN18-10 钢材 — 冷拔淬火奥氏体钢，氮强化宽温域应用
- DIN 1654-5 X2CrNiN18-10 奥氏体不锈钢：淬火车削高性能应用
- DIN 17440 X30Cr13 马氏体不锈钢：调质态高性能切削工具与轴承材料
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- DIN 17440 X5CrNi18-12 奥氏体不锈钢 +Q态 – 高耐蚀高强冷镦钢
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- DIN 17440 X6CrNiMoNb17-12-2 淬火合金：卓越的耐腐蚀性与高温性能
- DIN 17440 X6CrNiMoTi17-12-2 淬火钢 —— 化工工程用高耐腐蚀钢