Nerezová oceľ SUS431: Zloženie, tepelné spracovanie a aplikácie

SUS431 je martenzitická nehrdzavejúca oceľ špecifikovaná v JIS G4303 pre tyče, ktorá kombinuje vysokú pevnosť s lepšou odolnosťou proti korózii a húževnatosťou ako martenzitické triedy s obyčajným chrómom. Jeho charakteristickým znakom je zámerné pridanie niklu: 1,25 až 2,50 percent niklu stabilizuje austenit počas tepelného spracovania, vytvára plnú martenzitickú transformáciu pri kalení a zjemňuje pasívnu oxidovú vrstvu.

Identita stupňa a štandardné ekvivalenty

SUS431 zodpovedá UNS S43100, AISI Type 431 a EN 1.4057 s názvom ocele X17CrNi16-2 v európskych normách. Čínsky ekvivalent podľa GB/T 1220 je 1Cr17Ni2. Všimnite si, že EN 1.4542 je iná kvalita: je to precipitačná kaliaca oceľ X5CrNiCuNb16-4, často označovaná ako 17-4 PH, a nie je náhradou za 431. Formy produktov sú pokryté JIS G4303 pre tyče, ASTM A276 a A479 pre tyče a tvary a ASTM A240 pre platne.

Chemické zloženie podľa JIS G4303

Prvok	Obsah (hmotn. %)
Uhlík, max	0.20
kremík, max	1.00
Mangán, max	1.00
Fosfor, max	0.040
Síra, max	0.030
Chromium	15.00–17.00
nikel	1.25–2.50
Železo	Zostatok

Tepelné spracovanie a mechanické vlastnosti

Trieda sa dodáva žíhaná na obrábanie, potom kalená a temperovaná na servis. Žíhanie sa vykonáva okolo 680-700 C s chladením vzduchom. Kalenie pozostáva z austenitizácie pri 950-1050 C s následným kalením v oleji, čím vzniká martenzit s prijateľnou deformáciou.

Minimálne kalenie-a{1}}temperovanie na JIS G4303:

Nehnuteľnosť	Hodnota
Pevnosť v ťahu, min (MPa)	1080
0,2% medzné napätie, min (MPa)	860
Predĺženie, min (%)	10
Energia nárazu, min (J)	39
Tvrdosť, max (HB), kalené a popúšťané	302
Tvrdosť, max (HB), žíhané	285

Teplota temperovania riadi rovnováhu pevnosti-húževnatosti. Nízka teplota okolo 200-350 C si zachováva takmer maximálnu pevnosť; vysoká teplota okolo 600 C obnovuje húževnatosť a ťažnosť pri zníženej pevnosti. Popúšťaniu v strednom rozsahu, približne 400-550 C, sa vo všeobecnosti vyhýba, pretože môže znížiť odolnosť proti korózii a rázovú húževnatosť.

Odolnosť proti korózii a jej limity

Nikel zlepšuje hustotu a priľnavosť oxidového filmu, takže SUS431 odoláva miernej atmosférickej korózii, sladkej vode, cestnej soli a zriedeným organickým kyselinám lepšie ako martenzitické typy bez{1} niklu. Nie je vhodný na ponorenie do morskej vody, silných chloridov alebo oxidačných kyselín. V kalenom stave je jeho odolnosť proti korózii o niečo nižšia ako v žíhanom stave a diely, ktoré vyžadujú najlepší korózny výkon, by sa mali po obrábaní mierne temperovať a pasivovať.

Zváranie a výroba

SUS431 je zvárateľný, keď je komponent zvarený pred konečným vytvrdením. Predhrejte na 150-200 C, aby ste predišli praskaniu za studena, použite austenitické plnivo typu 431-alebo 309{10}}, ak je dôležitá ťažnosť, a po zváraní temperujte na 200-300 C, aby ste uvoľnili zvyškové napätie. Zváranie po konečnom tepelnom spracovaní zmäkčuje tepelne ovplyvnenú oblasť a pri nosných spojoch sa mu treba vyhnúť. V prípade spojovacích prvkov pre letectvo a kozmonautiku kritických z hľadiska bezpečnosti je štandardnou praxou nedeštruktívne vyšetrenie po konečnom tepelnom spracovaní.

Typické aplikácie zahŕňajú vysokopevnostné spojovacie prvky a čapy, hriadele čerpadiel a drieky ventilov, lopatky turbín, hriadele vrtule, vretená-obrábacích nástrojov, komponenty zavesenia a riadenia a tvrdený hardvér, ktorý musí odolávať miernej korózii.

FAQ

Je SUS431 rovnaký ako AISI 431?

áno. SUS431 je označenie JIS; AISI 431 a UNS S43100 sú ekvivalentné americké označenia pre rovnaké zloženie.

Aké je správne európske označenie pre 431?

EN 1.4057, s názvom ocele X17CrNi16-2. EN 1.4542, niekedy uvádzaná ako ekvivalent, je v skutočnosti precipitačným vytvrdzovacím stupňom X5CrNiCuNb16-4 a nesmie sa používať ako náhrada.

Môže byť SUS431 použitý v morskom prostredí?

Len pri miernom vystavení, ako je pobrežný-vzduch bez striekania alebo občasná cestná soľ. Nepretržité ponorenie do morskej vody spôsobuje jamkovú a štrbinovú koróziu; na tento účel použite 316, duplex alebo super{3}}austenitické triedy.

Akú teplotu temperovania zvoliť?

Pre maximálnu pevnosť popustite na 200-350 C. Pre húževnatosť popustite na 600 C a akceptujte zníženie pevnosti. Vyhnite sa teplotnému rozsahu 400-550 C, kde sa môže zhoršiť odolnosť proti korózii a rázová húževnatosť.

Je SUS431 magnetický?

áno. Ako martenzitická trieda je silne magnetický za všetkých podmienok, čo je užitočné pre magnetickú kontrolu a pre aplikácie vyžadujúce magnetickú odozvu.

Ako je SUS431 v porovnaní s SUS304?

SUS431 ponúka zhruba dvojnásobnú pevnosť v ťahu ako žíhaný SUS304, ale nižšiu ťažnosť a oveľa nižšiu odolnosť proti korózii v chloridoch. SUS304 je austenitický, ne-magnetický a tvarovateľný; SUS431 je inžinierska voľba, keď dominuje pevnosť a odolnosť proti opotrebovaniu a prostredie je mierne.