Нержавеющая сталь UGI® 4542 +P1070/H1025 — высокопрочная мартенситная сталь с повышенной коррозионной стойкостью

Общие сведения

UGI® 4542 — это мартенситная нержавеющая сталь класса PH (испряжаемого упрочнения), предназначенная для деталей, требующих сочетания высокой прочности, вязкости и хорошей коррозионной стойкости.

Уникальность этой стали заключается в том, что она обеспечивает отличную коррозионную стойкость, сравнимую с аустенитными сталями типов 1.4301/1.4307 (304/304L), но при этом обладает широким диапазоном механических свойств после термической обработки.

Благодаря своей металлургической структуре сталь может удовлетворять требованиям к высокой предельной прочности, а также применяться в случаях, когда необходима высокая ударная вязкость.

Микроструктура представляет собой мартенсит с отдельными зацепками феррита. В зависимости от металлургического состояния в структуре может присутствовать остаточный аустенит и медьсодержащие выделения.

UGI® 4542 — ферромагнитный материал, свойства которого зависят от металлургического состояния и применяемой термической обработки.

Свойства

Общие физические свойства

Свойство	Значение
Плотность	7,86 г/см³

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Шарпи, V-образный вырез)		20 Дж	мин., ASTM A564
Модуль упругости		197 ГПа
Относительное удлинение		10,0–12,0 %	мин. ASTM A564, EN 10088-3
Предел выносливости (10⁷ циклов)	20 °C	620 МПа	для +P1070
Предел выносливости (10⁷ циклов)	300 °C	520 МПа	для +P1070
Предел выносливости (10⁸ циклов)	20 °C	500 МПа	для +P1070
Предел выносливости (10⁸ циклов)	300 °C	415 МПа	для +P1070
Твердость Бринелля		331 HBW	мин., ASTM A564
Твердость по Роквеллу (C)		35,0 HRC	мин., ASTM A564
Сужение поперечного сечения		45,0 %	мин., ASTM A564
Предел прочности при растяжении		1070–1270 МПа	мин., ASTM A564, EN 10088-3

Химический состав

Элемент	Содержание, %	Примечание
Углерод (C)	0,06	макс.
Хром (Cr)	15,0–16,5
Медь (Cu)	3,0–4,0
Марганец (Mn)	1,0	макс.
Молибден (Mo)	0,5	макс.
Никель (Ni)	4,0–5,0
Ниобий (Nb)	0,45	макс., мин: 5×C
Фосфор (P)	0,03	макс.
Кремний (Si)	0,60	макс.
Сера (S)	0,03	макс.

Технологические свойства

Параметр

Значение

Области применения

Судостроение (валы винтов, арматура)
Пищевая промышленность (оборудование для транспортировки и переработки)
Энергетика (атомные электростанции)
Строительство и автомобилестроение

Коррозионные свойства

UGI® 4542 обладает отличной коррозионной стойкостью, аналогичной аустенитным сталям 18Cr-8Ni в большинстве агрессивных сред. Структура стали делает её нечувствительной к межкристаллитной коррозии и высокоустойчивой к коррозионной усталоте и напряженно-коррозионному растрескиванию. Отмечается также отличное сопротивление эрозионно-коррозионному износу благодаря сочетанию высоких механических свойств и коррозионной стойкости.

При сборках из нержавеющей стали и менее благородных материалов (алюминий, конструкционные стали) в атмосферных условиях нет риска гальванической коррозии, так как отсутствие электролита не позволяет этому процессу развиваться. В «критических» случаях (морское дело — кратковременное погружение сборок нержавейка/алюминий, полости, удерживающие жидкость) изоляция сборок герметиком на силиконовой основе дает хорошие результаты защиты.

При необходимости рекомендуется следующая деконтаминирующая обработка:

1 объем азотной кислоты 52% (36° Боме)
1 объем воды
Комнатная температура
Кратковременная выдержка
Тщательная промывка после завершения процесса

Коррозионная стойкость зависит от множества факторов: состава среды (концентрация хлоридов, наличие окислителей, температура, pH, подвижность), подготовки поверхности (отсутствие чужих металлических частиц, качество отделки — шлифовка, полировка). При испытаниях (например, соленый туман по NFX 41002) избегайте маркеров, вызывающих коррозионные следы.

Среда	Поведение
Азотная кислота	Хорошее
Фосфорная кислота	Ограниченное применение
Серная кислота	Ограниченное применение
Уксусная кислота	Среднее
Натрий карбонат	Среднее
NaCl (соленый туман)	Хорошее
Влажность	Отличное
Морская вода	Ограниченное применение
Нефть/газ	Ограниченное применение

Тепловая обработка

Согласно ASTM A564/A564M и EN 10088-3.

После отжига при 1030–1050 °C сталь имеет мягкую мартенситную структуру с твердостью ~35 HRC. Рекомендуется стабилизационный отжиг 1–2 часа при 250/300 °C без существенного влияния на механические свойства.

Эта сталь уникальна тем, что после отжига может быть упрочнена среднетемпературным отпуском. Максимальная твердость ~42 HRC (ударная вязкость 3 дЖ/см²) достигается при отпуске ~480 °C (1 час).

Мягкое отжиг: отпуск 550–760 °C в зависимости от стандартов. Для повторного упрочнения после такого отжига требуется повторный полный отжиг, затем среднетемпературный отпуск.

Отпущенные прутки пригодны для среднетемпературного упрочнения деталей. Детали из мягко отжигших прутков для упрочнения должны пройти повторный отжиг и последующий среднетемпературный отпуск.

Горячая ковка

UGI® 4542 пригодна для ковки. Нагрев: 1150–1200 °C, ковка: 1200–950 °C. Охлаждение на воздухе, в воде или масле. Полученные детали могут использоваться:

Отпущенные (со стабилизационным отжигом 1–2 часа при 250/300 °C)
Упрочненные (по желанию: отжиг + отпуск 1 час при 480 °C)
Мягко отожженные (по желанию: отжиг + отпуск по стандартам для заданных свойств)

Доступная продукция

Продукт	Профиль	Поверхность	Допуск	Размер, мм
Пруток	Круглый	Шлифованный	k12–k13	22–115
		Стриженый и полированный	h11–h10–h9	22–115
		Центролистовоточенный	h9–h8–h7	5–115
		Холоднодеформированный	h9	5–21

Сварка

UGI® 4542 может сварливаться без разогрева методами MIG и TIG с наполнителем или без, а также лазерным, контактным и электронно-лучевым способами.

Швы (с наполнителем или без) имеют отпущенную структуру и рекомендуется подвергать стабилизационному отжигу (1–2 часа при 250/300 °C) или упрочнению/мягкому отжигу (см. выше).

При сварке без наполнителя или с однородным наполнителем механические свойства шва могут соответствовать базовому металлу.

Конструкция сварных соединений должна учитывать особенности высокопрочных сталей: избегать зарубей и резких изменений сечения.

Сварка с наполнителем: для MIG рекомендуется защитный газ Ar+1%CO₂ или 1–2%O₂; газы с H₂ и N₂ избегать. Проволока-наполнитель: ER308LSi (1.4316) или однородная 630 (17-4PH).

Сталь Nitrodur 8524 QT — высокопрочная закаленная и отпущенная сталь для гидравлических применений DILLIDUR 600 — премиальная износостойкая сталь (600 HBW)

Металл