Нержавіюча сталь 431: дуплексний мартенситний-феритний сплав для-високих навантажень

Нержавіюча сталь 431 – це унікальна дуплексна мартенситна-феритна марка, яка поєднує високу міцність мартенситних сталей із підвищеною корозійною стійкістю феритних сплавів. Маючи 15–17% хрому та 1,25–2,5% нікелю, він розроблений для компонентів із високим-напруженням у середовищах із помірною-корозією, заповнюючи прогалину між основними мартенситними марками та дорогими аустенітними сплавами.

Хімічний склад (показник, % за ASTM A240)

Вуглець (C): менше або дорівнює 0,20

Хром (Cr): 15.00–17.00

Нікель (Ni): 1,25–2,50

Марганець (Mn): менше або дорівнює 1,00

Механічні властивості (термо-обробка)

Міцність на розрив: більше або дорівнює 725 МПа

Межа текучості: більше або дорівнює 515 МПа

Подовження на 50 мм: більше або дорівнює 15%

Твердість: менше або дорівнює 285 HB (відпалений), до 45 HRC (термічно -оброблений)

Переваги продуктивності

Дуплексна мікроструктура: балансує мартенситну міцність і стійкість до феритної корозії.

Висока стійкість до втоми: Витримує повторювані цикли навантажень для автомобільних і аерокосмічних деталей.

Рентабельність-: дешевше, ніж дуплексні аустенітні-феритні сорти, такі як 2205, для використання з низьким-хлоридом.

Додатки

Автомобільні карданні вали та компоненти підвіски

Деталі шасі літаків і тяги управління

Вали насосів і штоки-клапанів високого тиску

Еквівалентні оцінки

EN 1.4057, JIS SUS431, DIN X2CrNi17-2

5 типових запитань і відповідей

Що робить 431 "дуплексною" нержавіючої сталлю і як це впливає на її продуктивність?431 має змішану мартенситну-феритну мікроструктуру, утворену контрольованим охолодженням після нагрівання до 950–1050 градусів. Мартенситна фаза забезпечує високу міцність на розрив (більше або дорівнює 725 МПа) і твердість (до 45 HRC), тоді як феритна фаза (стабілізована додаванням нікелю) покращує стійкість до корозії та пластичність. Ця дуплексна структура усуває компроміс, який можна побачити у чистих мартенситних марок (наприклад, 410 міцний, але схильний до іржі) або чистих феритних марок (наприклад, 409 корозійно-стійкий, але слабкий). Для карданних валів автомобілів це означає, що компонент може витримувати навантаження з високим крутним моментом (міцність) і протистояти корозії дорожньої солі (феритна фаза), зменшуючи витрати на обслуговування та заміну.

Яка стійкість 431 до корозії порівняно з 410 і 304?Високий вміст хрому (15–17%) і нікелю (1,25–2,5%) у 431 робить його -стійкішим до корозії, ніж 410 (11,5–13,5% Cr, без Ni), що дозволяє йому витримувати дорожню сіль і промислову атмосферу, яка швидко ржавіє 410. Він стійкий до слабких кислот і лужних розчинів краще, ніж 410, що робить його придатним для валів хімічних насосів при низькій -концентрації. Однак він менш стійкий до корозії, ніж 304, має більше нікелю (8–10,5%) і повністю аустенітну структуру, що забезпечує чудову стійкість до хлоридів і кислот. 431, ідеально підходить для застосувань, які потребують міцності та кращої корозії, ніж 410, але не надзвичайного захисту 304 або 316.

Чому 431 використовується для аерокосмічних і автомобільних високо-компонентів?Аерокосмічні та автомобільні деталі (наприклад, тяги керування шасі, приводні вали) вимагають високої міцності на розрив, межі текучості та стійкості до втоми, щоб витримувати екстремальні, повторювані навантаження. 431. Міцність на розрив більше або дорівнює 725 МПа та межа текучості більше або дорівнює 515 МПа перевищують характеристики 410 і 420, тоді як його стійкість до втоми перевершує аустенітні марки, такі як 304, які мають нижчу межу текучості. Його дуплексна структура також забезпечує хорошу ударну в'язкість, запобігаючи крихкому руйнуванню під час раптових стрибків навантаження (наприклад, автомобіль зіткнувся з вибоїною або приземлився літак). На відміну від дорогих екзотичних сплавів, 431 є-рентабельним для масово-вироблених-компонентів із високим{15}}напруженням, і водночас відповідає суворим промисловим стандартам продуктивності.

Який процес термічної обробки використовується для 431 і чому?Термічна обробка 431 розроблена для оптимізації його двосторонньої мікроструктури: відпал (800–900 градусів, повільне охолодження) створює м’яку феритну-мартенситну суміш із твердістю менше або дорівнює 285 HB, що полегшує її обробку або формування складних форм, таких як штоки клапанів. Загартування (950–1050 градусів, охолодження водою) збільшує вміст мартенситу, підвищуючи міцність і твердість до 40–45 HRC для деталей із високим -напруженням. Загартування (200–600 градусів) врівноважує ці властивості: низько{14}}загартування (200–300 градусів) зберігає твердість штоків клапанів, тоді як високо{17}}температурне загартування (500–600 градусів) покращує міцність приводних валів, які можуть зазнавати ударних навантажень. Ця гнучкість дозволяє виробникам налаштовувати властивості 431 відповідно до вимог конкретних компонентів.

Які проблеми пов’язані зі зварюванням 431 і як їх вирішити?Welding 431 вимагає ретельного контролю, щоб зберегти його дуплексну структуру та уникнути крихкості. Основною проблемою є утворення мартенситу в ЗТВ, яке відбувається, коли зварний шов занадто швидко охолоджується, що призводить до розтріскування та зниження пластичності. Щоб пом’якшити це, попередньо нагрійте основний метал до 150–250 градусів перед зварюванням, використовуйте низьке підведення тепла (зварювання TIG є кращим для точності) і -загартуйте деталь після зварювання при 250–300 градусів, щоб пом’якшити ЗТВ. 431 або слід використовувати присадковий дріт 309 — вищий вміст нікелю 309 стабілізує аустенітну фазу в зварному шві, поліпшення пластичності і зменшення розтріскування. Товсті секції (понад 5 мм) слід зварювати за кілька проходів з охолодженням між проходами, щоб контролювати накопичення тепла, гарантуючи, що кінцевий зварний шов зберігає ту саму міцність і стійкість до корозії, що й основний метал.