NAS310S圆棒不锈钢力学性能研究

　　NAS 310S（UNS S31008）不锈钢圆棒：用途及特性详解

　　1. 材料概述

　　NAS 310S（日本标准，对应AISI 310S/UNS S31008）是一种高铬镍奥氏体不锈钢，专为极端高温环境设计。其圆棒形式广泛用于需要超强耐热性和抗氧化性的关键部件。

　　牌号：NAS310S

　　执行标准：JIS G4311：1991

　　NAS310S特性及适用范围：NAS310S不锈钢是日本NAS标准奥氏体不锈钢。抗（ 化性比0Cr23Ni13好。实际上多作为耐热钢使用。

　　NAS310S化学成分：

　　碳 C ：≤0.08

　　硅 Si：≤1.00

　　锰 Mn：≤2.00

　　硫 S ：≤0.030

　　磷 P ：≤0.035

　　铬 Cr：24.00～26.00

　　镍 Ni：19.00～22.00

　　NAS310S力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：≥520

　　条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥205

　　伸长率 δ5 ：≥40

　　断面收缩率 ψ ：≥50

　　硬度 ：≤187HB;≤90HRB;≤200HV

　　3. 核心性能优势

　　(1) 极限耐高温性能

　　长期使用温度：1100°C（持续）

　　短时峰值温度：1200°C（氧化环境下）

　　抗热疲劳性：优于Incoloy 800H（热循环工况下裂纹扩展速率低40%）

　　(2) 特殊耐腐蚀能力

　　抗渗碳性：在CH₄/CO气氛中（如乙烯裂解炉）表现优异

　　抗硫化：H₂S分压≤0.1atm时腐蚀速率＜0.1mm/year

　　耐熔盐腐蚀：对Na₂SO₄/K₂SO₄混合盐耐受性良好

　　(3) 机械性能（固溶态）

　　温度抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%)

　　室温520-620205-310≥45

　　800°C180-22090-120≥35

　　1000°C70-9040-60≥30

　　4. 高端应用场景

　　(1) 半导体制造装备

　　晶圆热处理炉：加热器支架、石英管固定件

　　CVD反应室：气体喷淋头（需电解抛光至Ra≤0.4μm）

　　(2) 新能源领域

　　固体氧化物燃料电池（SOFC）：连接体密封环

　　熔盐堆核电站：二回路热交换管（需满足ASME BPVC-III认证）

　　(3) 特殊化工

　　煤制油反应器：高温旋风分离器内衬

　　氢能源储罐：临氢环境紧固件（需配合NACE MR0175标准）

　　5. 加工技术要点

　　(1) 精密机加工

　　刀具选择：

　　粗加工：金刚石涂层硬质合金刀具（VCCT 150-200m/min）

　　精加工：CBN刀具（表面粗糙度可达Ra 0.8）

　　冷却方案：

　　高压微量润滑（HPMT）系统（油雾压力≥8bar）

　　(2) 特种焊接工艺

　　工艺参数要求注意事项

　　激光焊功率3-5kW，速度0.8-1.2m/min需99.999%氩气保护

　　电子束焊加速电压60kV，束流25mA真空度≤5×10⁻³Pa

　　钎焊使用BNi-5钎料（熔点1100°C）需控制间隙0.05-0.1mm

　　6. 质量检测标准

　　微观组织：ASTM E112晶粒度≥5级

　　无损检测：

　　超声波探伤：符合EN 10308 Class B

　　渗透检测：ISO 3452-1 Level 2

　　高温验证：

　　1000°C×100h氧化增重≤2mg/cm²（ASTM G54）

　　7. 替代材料经济性分析

　　材料单价(￥/kg)寿命指数*综合性价比

　　NAS 310S180-2201.0★★★★☆

　　Inconel 601380-4501.2★★★☆☆

　　253MA260-3000.8★★★☆☆

　　*注：寿命指数以NAS 310S在1100°C氧化环境为基准1.0