Нерђајући челик 431: дуплекс мартензитна-феритна легура за апликације високог{2}}напрезања

Нерђајући челик 431 је јединствена дуплекс мартензитна-феритна класа која комбинује високу чврстоћу мартензитних челика са побољшаном отпорношћу на корозију феритних легура. Са 15–17% хрома и 1,25–2,5% никла, пројектован је за компоненте високог{7}}напрезања у окружењима са умереном-корозијом, попуњавајући јаз између основних мартензитних класа и скупих аустенитних легура.

Хемијски састав (кључ, % по АСТМ А240)

Угљеник (Ц): Мање или једнако 0,20

Хром (Цр): 15.00–17.00

Никл (Ни): 1,25–2,50

Манган (Мн): Мање или једнако 1,00

Механичка својства (топлински{0}}третирани)

Затезна чврстоћа: већа или једнака 725 МПа

Граница течења: већа или једнака 515 МПа

Издужење у 50 мм: веће или једнако 15%

Тврдоћа: Мања или једнака 285 ХБ (жарено), до 45 ХРЦ (топлотно-обрађено)

Предности перформанси

Дуплек Мицроструцтуре: Балансира мартензитну снагу са феритном отпорношћу на корозију.

Висока отпорност на замор: Издржава поновљене циклусе напрезања за делове аутомобила и ваздухопловства.

Исплатива{0}}снага: Јефтинији од дуплекс аустенитних-феритних класа као што је 2205 за ниску-употребу хлорида.

Апликације

Аутомобилске погонске осовине и компоненте вешања

Делови стајног трапа авиона и управљачке шипке

Осовине пумпе и стабла вентила{0} високог притиска

Еквивалентне оцене

ЕН 1.4057, ЈИС СУС431, ДИН Кс2ЦрНи17-2

5 уобичајених питања и одговора

Шта чини 431 „дуплексним“ нерђајућим челиком и како то утиче на његове перформансе?431 има мешовиту мартензитну-феритну микроструктуру, формирану контролисаним хлађењем након загревања на 950–1050 степени. Мартензитна фаза доприноси високој затезној чврстоћи (већој или једнакој 725 МПа) и тврдоћи (до 45 ХРЦ), док феритна фаза (стабилизована додатком никла) побољшава отпорност на корозију и дуктилност. Ова дуплексна структура елиминише замену-код чистих мартензитних класа (нпр. 410 је јак, али подложан рђи) или чистих феритних класа (нпр. 409 је отпоран на корозију{15}}али слаб). За погонска вратила аутомобила, то значи да компонента може да издржи велика оптерећења обртног момента (снага) и отпорна на корозију соли на путу (феритна фаза), смањујући трошкове одржавања и замене.

Каква је отпорност на корозију 431 у поређењу са 410 и 304?Већи садржај хрома 431 (15–17%) и никла (1,25–2,5%) чини га знатно отпорнијим на корозију-од 410 (11,5–13,5% Цр, без Ни), што му омогућава да издржи со на путу и ​​индустријску атмосферу која би брзо зарђала. Отпоран је на благе киселине и алкалне растворе боље од 410, што га чини погодним за осовине хемијских пумпи у ниским{12}}обрадама. Међутим, мање је отпоран на корозију-од 304, који има већи никл (8–10,5%) и потпуно аустенитну структуру која пружа супериорну отпорност на хлорид и киселине. 431 идеалан је за апликације којима је потребна чврстоћа плус боља корозија од 410, али не и екстремна заштита од 304 или 316.

Зашто се 431 користи за ваздухопловне и аутомобилске компоненте високог{1}}напона?Ваздухопловство и аутомобилски делови (нпр. контролне шипке стајног трапа, погонска вратила) захтевају високу затезну чврстоћу, границу течења и отпорност на замор да би издржали екстремна, поновљена оптерећења. 431 затезна чврстоћа већа или једнака 725 МПа и граница течења већа или једнака је и већа од 515 МПа40, док је отпорност већа од 515 МПа401 супериорнији од аустенитних класа као што је 304, који имају нижу границу течења. Његова дуплекс структура такође пружа добру отпорност на ударце, спречавајући крхко оштећење током изненадних скокова оптерећења (нпр., када аутомобил удари у рупу или слетање авиона). За разлику од скупих егзотичних легура, 431 је-исплатив за масовно{14}}произведене компоненте под високим напрезањем{15}, док истовремено испуњава строге индустријске стандарде перформанси.

Који процес топлотне обраде се користи за 431 и зашто?Термичка обрада 431 је прилагођена да оптимизује његову дуплекс микроструктуру: жарење (800–900 степени, споро хлађење) производи меку феритну-мартензитну мешавину са тврдоћом мањом или једнаком 285 ХБ, што га чини лаким за машинску обраду или формирање у сложене облике попут стабала вентила. Гашење (950–1050 степени, водено хлађење) повећава садржај мартензита, повећавајући чврстоћу и тврдоћу на 40–45 ХРЦ за делове са високим{10}}напоном. Каљење (200–600 степени) балансира ова својства: каљење на ниској температури (200–300 степени) задржава тврдоћу за стабљике вентила, док -каљење на високим температурама (500–600 степени) побољшава жилавост за погонска вратила која се могу суочити са ударним оптерећењем. Ова флексибилност омогућава произвођачима да подесе својства 431 тако да одговарају специфичним захтевима компоненти.

Који изазови су укључени у заваривање 431 и како их решити?Заваривање 431 захтева пажљиву контролу да би се сачувала његова дуплекс структура и избегла крхкост. Главни изазов је формирање мартензита у ХАЗ-у, које се јавља када се завар пребрзо охлади, што доводи до пуцања и смањене дуктилности. Да бисте ово ублажили, загрејте основни метал на 150–250 степени пре заваривања, користите мали унос топлоте (ТИГ заваривање је пожељније због прецизности) и накнадно-заварите део на 250–300 степени да бисте омекшали ХАЗ. 431 или 309 жицу за пуњење, треба да се користи већи садржај жице за пуњење – 309 м. побољшање дуктилности и смањење пуцања. Дебели делови (преко 5 мм) треба да се заварују у више пролаза са хлађењем између пролаза да би се контролисало накупљање топлоте, обезбеђујући да коначни завар задржи исту чврстоћу и отпорност на корозију као и основни метал.