X6CrNiTi18-10 (DIN 17440) – 钛稳定化耐高温焊接不锈钢
材料概述
X6CrNiTi18-10 (材料号 1.4541) 是经典 1.4301 (304) 的钛稳定化钢种。钛与碳形成稳定的 TiC 碳化物，防止焊接热影响区或高温服役时铬碳化物 (Cr₂₃C₆) 在晶界析出，从而保证材料在壁厚 >6mm 焊接后及高温服役条件下的抗晶间腐蚀性能。该钢种已获压力容器设计认证 (≤300°C 常规，无晶界析出敏感介质时可至 550°C)，并持有建筑结构认证 (Z-30.44.1)。常用强度等级为 E 225 和 E 355。
主要特性
- 钛稳定化：有效防止敏化，焊后 (厚度>6mm) 及高温服役抗晶间腐蚀
- 耐高温性能：长期服役上限 550°C (特定条件下)，短期更高
- 压力容器认证：符合 AD 2000-Merkblatt W10 等规范，≤300°C 设计应力值成熟
- 建筑结构认证：持有德国建筑技术研究所 (DIBt) 认证 Z-30.44.1，可用于承重结构
- 加工性能：热加工、冷成形、机加工性能良好；因 TiN 析出，**不适合高抛光**要求场合
- 广泛应用验证：化工、食品、纺织、造纸、建筑、家用器具等成熟应用
典型应用领域
- 化工装置焊接结构件 (反应器、换热器、塔器、管道)
- 食品、饮料、制药、油脂、肥皂工业设备
- 胶片/照相、制革、制糖行业设备
- 家用器具 (厨具、电器内胆)
- 建筑承重结构件 (幕墙支撑、结构杆件、栏杆)
- 高温焊接管道及容器 (≤550°C)
化学成分 (典型值，wt%)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | ≤ 0.08% |
| 铬 (Cr) | 17.0 - 19.0% |
| 锰 (Mn) | ≤ 2.0% |
| 镍 (Ni) | 9.0 - 12.0% |
| 磷 (P) | ≤ 0.045% |
| 硅 (Si) | ≤ 1.0% |
| 硫 (S) | 0.015 - 0.030% |
| 钛 (Ti) | 5×C% ~ 0.70% (通常 0.40-0.70%) |
物理与力学性能
一般物理性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20°C | 7.90 - 7.93 g/cm³ |
力学性能 (室温及高温)
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 弹性模量 | -100°C | 206 GPa |
| 20°C | 196 - 200 GPa | |
| 95°C | 193.05 GPa | |
| 100°C | 190 - 194 GPa | |
| 150°C | 188.23 GPa | |
| 200°C | 182 - 186 GPa | |
| 205°C | 182.71 GPa | |
| 260°C | 177.88 GPa | |
| 300°C | 174 - 179 GPa | |
| 315°C | 174.44 GPa | |
| 370°C | 168.92 GPa | |
| 400°C | 166 - 172 GPa | |
| 425°C | 164.1 GPa | |
| 485°C | 159.96 GPa | |
| 500°C | 158 - 165 GPa | |
| 540°C | 155.13 GPa | |
| 595°C | 151 GPa | |
| 600°C | 150 GPa | |
| 650°C | 146.17 GPa | |
| 700°C | 142 GPa | |
| 705°C | 140.65 GPa | |
| 760°C | 135.83 GPa | |
| 800°C | 134 GPa | |
| 815°C | 131.69 GPa | |
| 900°C | 127 GPa | |
| 1000°C | 120 GPa | |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 20°C | 180 - 200 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 50°C | 162 - 190 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 100°C | 147 - 176 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 150°C | 132 - 167 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 200°C | 118 - 157 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 250°C | 108 - 147 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 300°C | 100 - 136 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 350°C | 94 - 130 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 400°C | 89 - 125 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 450°C | 85 - 121 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 500°C | 81 - 119 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp0.2) | 550°C | 80 - 118 MPa |
| 横向屈服强度 (Rp0.2) | 20°C | 180 - 200 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 20°C | 215 - 235 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 50°C | 201 - 222 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 100°C | 181 - 208 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 150°C | 162 - 195 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 200°C | 147 - 185 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 250°C | 137 - 175 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 300°C | 127 - 167 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 350°C | 121 - 161 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 400°C | 116 - 156 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 450°C | 112 - 152 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 500°C | 109 - 149 MPa |
| 纵向屈服强度 (Rp1.0) | 550°C | 108 - 147 MPa |
| 横向屈服强度 (Rp1.0) | 20°C | 215 - 235 MPa |
| 抗拉强度 | 20°C | 460 - 730 MPa |
| 横向抗拉强度 | 20°C | 460 - 730 MPa |
| 断后伸长率 | 20°C | 35% |
| 横向断后伸长率 | 20°C | 30% |
| 泊松比 | 20°C | 0.29 |
| 95°C | 0.30 | |
| 150°C | 0.29 | |
| 205°C | 0.29 | |
| 260°C | 0.30 | |
| 315°C | 0.30 | |
| 370°C | 0.30 | |
| 425°C | 0.31 | |
| 485°C | 0.32 | |
| 540°C | 0.32 | |
| 595°C | 0.34 | |
| 650°C | 0.34 | |
| 705°C | 0.33 | |
| 760°C | 0.33 | |
| 815°C | 0.35 | |
| 剪切模量 | 20°C | 77.22 GPa |
| 95°C | 74.46 GPa | |
| 150°C | 73.08 GPa | |
| 205°C | 71.02 GPa | |
| 260°C | 68.26 GPa | |
| 315°C | 66.88 GPa | |
| 370°C | 64.81 GPa | |
| 425°C | 62.74 GPa | |
| 485°C | 60.67 GPa | |
| 540°C | 58.61 GPa | |
| 595°C | 56.54 GPa | |
| 650°C | 54.47 GPa | |
| 705°C | 53.09 GPa | |
| 760°C | 51.02 GPa | |
| 815°C | 48.95 GPa |
热物理性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 线膨胀系数 | -100°C | 1.49×10⁻⁵ 1/K |
| 20°C | 1.61×10⁻⁵ 1/K | |
| 100°C | 1.60 - 1.67×10⁻⁵ 1/K | |
| 200°C | 1.65 - 1.72×10⁻⁵ 1/K | |
| 300°C | 1.70 - 1.77×10⁻⁵ 1/K | |
| 400°C | 1.75 - 1.81×10⁻⁵ 1/K | |
| 500°C | 1.80 - 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 | |
| 长期使用温度 | - | 0 - 550°C |
| 熔点范围 | - | 1230 - 1480°C (典型奥氏体不锈钢) |
| 比热容 | -100°C | 440 J/(kg·K) |
| 20°C | 472 - 500 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 | 14.3 - 15 W/(m·K) |
| 100°C | 15.8 W/(m·K) | |
| 200°C | 17.5 W/(m·K) | |
| 300°C | 19.0 W/(m·K) | |
| 400°C | 20.5 W/(m·K) | |
| 500°C | 21.9 W/(m·K) | |
| 600°C | 23.3 W/(m·K) | |
| 700°C | 24.6 W/(m·K) | |
| 800°C | 26.0 W/(m·K) | |
| 900°C | 27.4 W/(m·K) | |
| 1000°C | 28.8 W/(m·K) | |
| 热扩散率 | 20°C | 3.8 mm²/s |
| 100°C | 4.0 mm²/s | |
| 200°C | 4.2 mm²/s | |
| 300°C | 4.6 mm²/s | |
| 400°C | 4.8 mm²/s | |
| 500°C | 4.9 mm²/s | |
| 600°C | 5.0 mm²/s | |
| 700°C | 5.3 mm²/s | |
| 800°C | 5.6 mm²/s | |
| 900°C | 5.9 mm²/s | |
| 1000°C | 6.0 mm²/s |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | 20°C | 7.1 - 7.3 ×10⁻⁷ Ω·m |
| 100°C | 7.76 ×10⁻⁷ Ω·m | |
| 200°C | 8.49 ×10⁻⁷ Ω·m | |
| 300°C | 9.14 ×10⁻⁷ Ω·m | |
| 400°C | 9.71 ×10⁻⁷ Ω·m | |
| 500°C | 1.02 ×10⁻⁶ Ω·m | |
| 600°C | 1.07 ×10⁻⁶ Ω·m | |
| 700°C | 1.10 ×10⁻⁶ Ω·m | |
| 800°C | 1.14 ×10⁻⁶ Ω·m | |
| 900°C | 1.17 ×10⁻⁶ Ω·m | |
| 1000°C | 1.19 ×10⁻⁶ Ω·m |
热处理工艺
固溶退火：1020 - 1100°C 快速冷却 (水冷或风冷)。钛稳定化退火 (可选)：700 - 850°C / 2-4h / 空冷，进一步提高高温抗晶间腐蚀性能。焊后一般不进行热处理，但厚壁件或高应力场合建议应力消除退火 (需控制温度避免敏化)。
焊接性能
具有良好的焊接性，适用于所有常规焊接工艺 (TIG, MIG, SAW, 焊条电弧焊)。推荐使用匹配填充材料 (如 ER347 / 1.4551 焊材)，其含 Nb 稳定化，可防止焊缝金属晶间腐蚀。焊接热输入不宜过大，层间温度控制 ≤150°C。因 Ti 易氧化，TIG/MIG 焊需有效保护气保护 (背面亦需)。
供货状态与规格
热轧/冷轧板材、带钢、棒材、无缝/焊接管材、锻件、型材、法兰等，符合 DIN EN 10028-7, DIN EN 10216-5, DIN EN 10217-7, DIN EN 10272, DIN EN 10250-4 等标准。建筑结构用材需符合 Z-30.44.1 认证要求。常用强度等级：E 225 (Rp0.2 ≥ 225 MPa), E 355 (Rp0.2 ≥ 355 MPa)。
金属
- 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
- EN 10213-4 GX5CrNi19-10 牌号 – 热处理和淬火奥氏体不锈钢
- EN 10213-4 GX5CrNiMo19-11-2 牌号 – 化工与纺织行业高性能固溶热处理淬火钢
- GX5CrNiNb19-11 牌号 – 高性能铸件及工业应用热处理淬火钢
- DIN 17440 X5CrNiMo17-13-3 钢 – 热处理淬火态，卓越耐腐蚀性
- X6CrNiMoNb17-12-2 钢 (DIN 17458) – 固溶处理奥氏体钢，耐晶间腐蚀与非氧化性酸
- DIN 17440 X2CrNiMo17-13-2 (1.4404/316L) 不锈钢：化工与压力容器用优质材料
- EN 10312 X2CrNiMo17-12-2 奥氏体不锈钢 —— 高性能热处理淬火级材料