El acero inoxidable austenítico de aleación 309/309S (UNS S30900/S30908) se usa típicamente para aplicaciones de temperatura elevada. Su alto contenido de cromo y níquel proporciona una resistencia a la corrosión comparable, una resistencia superior a la oxidación y la retención de una fracción mayor de resistencia a temperatura ambiente que la aleación austenítica común 304.
Propiedades generales
La aleación 309 (UNS S30900) es un acero inoxidable austenítico desarrollado para su uso en aplicaciones de resistencia a la corrosión a alta temperatura. La aleación resiste la oxidación hasta 1900 °F (1038 °C) en condiciones no cíclicas. Los ciclos térmicos frecuentes reducen la resistencia a la oxidación a aproximadamente 1850 °F (1010 °C).
Debido a su alto contenido de cromo y bajo contenido de níquel, la aleación 309 se puede utilizar en atmósferas que contienen azufre hasta 1832 °F (1000 °C). No se recomienda el uso de la aleación en atmósferas altamente carburizantes, ya que solo presenta una resistencia moderada a la absorción de carbono. La aleación 309 se puede utilizar en aplicaciones de ciclos térmicos, cementación, nitruración y oxidación leve, aunque se debe reducir la temperatura máxima de servicio.
Cuando se calienta entre 1202 y 1742 °F (650 y 950 °C), la aleación está sujeta a la precipitación de la fase sigma. Un tratamiento de recocido de solución a 2012 – 2102 °F (1100 – 1150 °C) restaurará un grado de tenacidad.
309S (UNS S30908) es la versión baja en carbono de la aleación. Se utiliza para facilitar la fabricación. 309H (UNS S30909) es una modificación con alto contenido de carbono desarrollada para mejorar la resistencia a la fluencia. En la mayoría de los casos, el tamaño de grano y el contenido de carbono de la placa pueden cumplir con los requisitos de 309S y 309H.
La aleación 309 se puede soldar y procesar fácilmente mediante prácticas estándar de fabricación en taller.ndard shop fabrication practices.
Aplicaciones
- Hornos: quemadores, puertas, ventiladores, tuberías y recuperadores.
- Hornos de lecho fluidizado: rejillas, tuberías, cajas de viento
- Equipo de molino de papel
- Refinación de petróleo: sistemas de recuperación catalítica, recuperadores
- Generación de energía: quemadores de carbón pulverizado, colgadores de tubos
- Procesamiento térmico: cubiertas y cajas de recocido, rejillas de quemadores, puertas, ventiladores, bandejas de plomo y ollas de sal neutra, muflas y retortas, recuperadores, balancines
- Tratamiento de residuos: incineradores, hornos rotatorios y calcinadores
Estándares
ASTM........A 240
ASME........SA 240
AMS..........5523
Resistencia a la corrosión
corrosión húmeda
La aleación 309 no está diseñada para servicio en ambientes corrosivos húmedos. El alto contenido de carbono, que está presente para mejorar las propiedades de fluencia, tiene un efecto perjudicial sobre la resistencia a la corrosión acuosa. La aleación es propensa a la corrosión intergranular después de una exposición prolongada a altas temperaturas. Sin embargo, debido a su alto contenido de cromo (23 %), la aleación 309 es más resistente a la corrosión que la mayoría de las aleaciones resistentes al calor.
Corrosión a alta temperatura
La aleación 309 resiste la corrosión a alta temperatura en la mayoría de las condiciones de servicio. Las temperaturas de funcionamiento son las siguientes:
Condiciones comburentes (contenido máx. de azufre – 2 g/m3)
1922°F (1050°C) servicio continuo
Temperatura máxima de 2012 °F (1100 °C)
Condiciones oxidantes (azufre máx. superior a 2 g/m3)
1742°F (950°C) temperatura máxima
Atmósfera baja en oxígeno (contenido máx. de azufre – 2 g/m3)
1832°F (1000°C) temperatura máxima
Atmósferas de nitruración o cementación
1562 –1742°F (850 – 950°C) máximo
La aleación no funciona tan bien como la Aleación 600 (UNS N06600) o la Aleación 800 (UNS N08800) en atmósferas reductoras, de nitruración o cementación, pero supera a la mayoría de los aceros inoxidables resistentes al calor en estas condiciones.
Propiedades típicas de fluencia
| Temperatura |
Creep Strain (MPa) |
Creep Rapture (MPa) |
| °C |
°F |
1000 H |
10000 H |
100000 H |
1000 H |
10000 H |
100000 H |
| 600 |
1112 |
120 |
80 |
40 |
190 |
120 |
65 |
| 700 |
1292 |
50 |
25 |
20 |
75 |
36 |
16 |
| 800 |
1472 |
20 |
10 |
8 |
35 |
18 |
7.5 |
| 900 |
1652 |
8 |
4 |
3 |
15 |
8.5 |
3 |
| 1000 |
1832 |
4 |
2.5 |
1.5 |
8 |
4 |
1.5 |
Análisis químico
Análisis químico % en peso (todos los valores son máximos a menos que se indique lo contrario)
| Elemento |
309 |
309S |
309H |
| Cromo |
22.0 min.-24.0 max. |
22.0 min.-24.0 max. |
22.0 min.-24.0 max. |
| Níquel |
12.0 min.-15.0 max. |
12.0 min.-15.0 max. |
12.0 min.-15.0 max. |
| Carbono |
0.20 |
0.08 |
0.04 min.-0.10 max. |
| Manganeso |
2.00 |
2.00 |
2.00 |
| Fósforo |
0.045 |
0.045 |
0.045 |
| Azufre |
0.030 |
0.030 |
0.030 |
| Silicio |
0.75 |
0.75 |
0.75 |
| Hierro |
Balance |
Balance |
Balance |
Propiedades físicas
Densidad
0.285 lbs/in3
7.89 g/cm3
Calor especifico
0.12 BTU/lb-°F (32 – 212°F)
502 J/kg-°K (0 – 100°C)
Módulo de elasticidad
28.5 x 106 psi
193 GPa
Conductividad térmica 212 °F
9.0 BTU/hr/ft2/ft/°F
15.6 W/m-°K
Intervalo de fusión
2500 – 2590°F
1480 – 1530°C
Resistividad electrica
30.7 Microhm-in at 68°C
78 Microhm-cm at 20°C
Propiedades mecánicas
Valores típicos a 68 °F (20 °C)
Dureza
Límite elástico
0,2 % de compensación |
máxima resistencia a la tracción
Fortaleza |
máxima resistencia a la tracción
Fortaleza |
Dureza |
| psi (mín.) |
(MPa) |
psi (mín.) |
(MPa) |
% (mín.) |
(max.) |
| 45,000 |
310 |
85,000 |
586 |
50 |
202 (HBN) |
Datos de fabricación
La aleación 309 se puede soldar y procesar fácilmente mediante prácticas estándar de fabricación en taller.
Formación en caliente
Caliente uniformemente a 1742 – 2192 °F (950 – 1200 °C). Después de la formación en caliente, se recomienda un recocido final a 1832 – 2101 °F (1000 – 1150 °C) seguido de un enfriamiento rápido.
Formación en frío
La aleación es bastante dúctil y se forma de una manera muy similar a la 316. No se recomienda el conformado en frío de piezas con una exposición prolongada a altas temperaturas, ya que la aleación está sujeta a precipitación de carburos y precipitantes de fase sigma.
Soldadura
La aleación 309 se puede soldar fácilmente mediante la mayoría de los procesos estándar, incluidos TIG, PLASMA, MIG, SMAW, SAW y FCAW.
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