Nerūsējošais tērauds 431: dupleksais martensīta-ferīta sakausējums augsta-sprieguma lietojumiem

Stainless Steel 431 ir unikāla dupleksā martensīta{1}}ferīta šķirne, kas apvieno martensīta tēraudu augsto izturību un ferīta sakausējumu paaugstināto izturību pret koroziju. Ar 15–17% hroma un 1,25–2,5% niķeļa tas ir izstrādāts augsta-sprieguma komponentiem mērenās-korozijas vidēs, aizpildot plaisu starp pamata martensīta pakāpēm un dārgiem austenīta sakausējumiem.

Ķīmiskais sastāvs (atslēga, % atbilstoši ASTM A240)

Ogleklis (C): mazāks vai vienāds ar 0,20

Hroms (Cr): 15.00–17.00

Niķelis (Ni): 1,25–2,50

Mangāns (Mn): mazāks vai vienāds ar 1,00

Mehāniskās īpašības (termiski{0}}apstrādātas)

Stiepes izturība: lielāka vai vienāda ar 725 MPa

Izneses stiprums: lielāks vai vienāds ar 515 MPa

Pagarinājums 50 mm: lielāks vai vienāds ar 15%

Cietība: mazāka par vai vienāda ar 285 HB (atkvēlināta), līdz 45 HRC (termiski -apstrādāta)

Veiktspējas priekšrocības

Dupleksā mikrostruktūra: Līdzsvaro martensīta izturību ar ferīta izturību pret koroziju.

Augsta noguruma izturība: Iztur atkārtotus slodzes ciklus automobiļu un kosmosa daļām.

Izmaksu-efektīvs spēks: lētāk nekā dupleksās austenīta{0}}ferīta kategorijas, piemēram, 2205, lietošanai ar zemu-hlorīda saturu.

Lietojumprogrammas

Automobiļu piedziņas vārpstas un balstiekārtas sastāvdaļas

Lidmašīnu šasijas daļas un vadības stieņi

Sūkņa vārpstas un augstspiediena{0}}vārstu kāti

Līdzvērtīgas pakāpes

EN 1.4057, JIS SUS431, DIN X2CrNi17-2

5 bieži uzdotie jautājumi un atbildes

Kas padara 431 par "duplekso" nerūsējošo tēraudu, un kā tas ietekmē tā veiktspēju?431 ir jaukta martensīta-ferīta mikrostruktūra, ko veido kontrolēta dzesēšana pēc karsēšanas līdz 950–1050 grādiem. Martensīta fāze nodrošina augstu stiepes izturību (lielāka vai vienāda ar 725 MPa) un cietību (līdz 45 HRC), savukārt ferīta fāze (stabilizēta ar niķeļa pievienošanu) uzlabo izturību pret koroziju un elastību. Šī dupleksā struktūra novērš kompromisu, kas redzams tīra martensīta pakāpēs (piemēram, 410 ir spēcīga, bet pakļauta rūsai) vai tīra ferīta pakāpēm (piemēram, 409 ir izturīga pret koroziju, bet vāja). Automobiļu piedziņas vārpstām tas nozīmē, ka komponents var izturēt lielas griezes momenta slodzes (stiprība) un izturēt ceļu sāls koroziju (ferīta fāze), samazinot apkopes un nomaiņas izmaksas.

Kāda ir 431 izturība pret koroziju salīdzinājumā ar 410 un 304?431 augstākais hroma (15–17%) un niķeļa (1,25–2,5%) saturs padara to ievērojami izturīgāku pret koroziju nekā 410 (11,5–13,5% Cr, bez Ni), ļaujot tam izturēt ceļu sāli un rūpniecisko atmosfēru, kas ātri sarūsē 410. Tas ir izturīgs pret vieglām skābēm un sārmu šķīdumiem labāk nekā 410, tāpēc tas ir piemērots ķīmisko vielu sūkņu vārpstām zemas{12}}koncentrācijas apstrādē. Tomēr tas ir mazāk -noturīgs pret koroziju nekā 304, kam ir augstāks niķeļa saturs (8–10,5%), un pilnībā austenīta struktūra, kas nodrošina izcilu hlorīdu un skābju noturību,{18}} ir ideāli piemērots lietojumiem, kuriem nepieciešama izturība un labāka korozija nekā 410, bet ne 304 vai 316 ārkārtēja aizsardzība.

Kāpēc 431 tiek izmantots kosmosa un automobiļu augstas{1}slodzes komponentiem?Aviācijas un automobiļu detaļām (piem., šasijas vadības stieņiem, piedziņas vārpstām) ir nepieciešama augsta stiepes izturība, tecēšanas izturība un noguruma izturība, lai izturētu ārkārtējas, atkārtotas slodzes, . 431 stiepes izturība ir lielāka vai vienāda ar 725 MPa un tecēšanas robeža, kas lielāka vai vienāda ar 515 MPa, bet tās veiktspēja pārsniedz 4 fague, bet tā veiktspēja pārsniedz 4 fague. austenīta markas, piemēram, 304, kurām ir zemāka tecēšanas robeža. Tā dupleksā struktūra nodrošina arī labu triecienizturību, novēršot trauslumu pēkšņu slodzes pieaugumu (piemēram, automašīnai ietriecoties bedrē vai lidmašīnai nolaižoties). Atšķirībā no dārgiem eksotiskiem sakausējumiem, 431 ir rentabls{13}}masveidā ražotām-augstas noslodzes{15}}komponentēm, vienlaikus ievērojot stingrus nozares veiktspējas standartus.

Kāds termiskās apstrādes process tiek izmantots 431 un kāpēc?431 termiskā apstrāde ir pielāgota tā dupleksās mikrostruktūras optimizēšanai: atkvēlināšana (800–900 grādi, lēna dzesēšana) rada mīkstu ferīta-martensīta maisījumu ar cietību, kas ir mazāka par vai vienāda ar 285 HB, tādējādi to ir viegli apstrādāt vai veidot sarežģītās formās, piemēram, vārstu kātos. Rūdīšana (950–1050 grādi, dzesēšana ar ūdeni) palielina martensīta saturu, palielinot stiprību un cietību līdz 40–45 HRC augsta{10}}sprieguma daļām. Rūdīšana (200–600 grādi) līdzsvaro šīs īpašības: rūdīšana zemā temperatūrā (200–300 grādi) saglabā vārstu kātu cietību, savukārt rūdīšana augstā temperatūrā (500–600 grādi) uzlabo piedziņas vārpstu izturību, kas var tikt pakļauta trieciena slodzei. Šī elastība ļauj ražotājiem pielāgot 431 īpašības, lai tās atbilstu īpašām komponentu prasībām.

Kādas problēmas ir saistītas ar metināšanu 431, un kā tās risināt?Metināšana 431 prasa rūpīgu kontroli, lai saglabātu tā duplekso struktūru un izvairītos no trausluma. Galvenā problēma ir martensīta veidošanās HAZ, kas rodas, kad metinātā šuve pārāk ātri atdziest, izraisot plaisāšanu un samazinātu elastību. Lai to mazinātu, pirms metināšanas uzkarsējiet parasto metālu līdz 150–250 grādiem, izmantojiet zemu siltuma padevi (precizitātei ir vēlama TIG metināšana) un pēc-metināšanas rūdīšanas detaļu 250–300 grādos, lai mīkstinātu HAZ. 431 vai 309 pildvielas stiepli - jāizmanto 309 augstāka niķeļa stabilizējošā fāze. elastība un plaisāšanas samazināšana. Biezas sekcijas (virs 5 mm) jāmetina vairākās piegājienos ar dzesēšanu starp gājieniem, lai kontrolētu siltuma uzkrāšanos, nodrošinot, ka galīgā metinājuma šuve saglabā tādu pašu izturību un izturību pret koroziju kā parastajam metālam.