UGI® 4062 — высокопрочный дуплексный нержавеющий круг для экономичной коррозионной защиты

UGI® 4062 — аустенитно-ферритная (дуплексная) нержавеющая сталь с минимальным содержанием 22% хрома и 2% никеля, специально разработанная как экономически выгодная альтернатива маркам типов 1.4301/1.4307 (AISI 304/304L) и 1.4310 (AISI 302/301).

Эта марка обладает высокими механическими свойствами, а её коррозионная стойкость сопоставима со стойкостью марок 1.4301/1.4310.

Данные по ударной вязкости: эта марка частично ферритная и имеет температуру дуктилно-ломкого перехода, что ограничивает её применение в случае крупногабаритных прутков при низких температурах.

После «растворительного отжига» в диапазоне 980–1050 °C с охлаждением водой, маслом или воздухом UGI® 4062 состоит из феррита и аустенита в сопоставимых количествах. В результате она частично ферромагнитна (может быть « намагничена»). При сильной холодной деформации (проволока, волочение и т.д.) часть аустенита преобразуется в мартенсит, и UGI® 4062 становится более магнитной.

Не рекомендуется использовать UGI® 4062 выше 300 °C для сохранения всех свойств (см. раздел «Горячая деформация»).

Свойства

Общие

Свойство	Значение
Плотность	7,8 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20 °C	200 ГПа
Модуль упругости	100 °C	194 ГПа
Модуль упругости	200 °C	186 ГПа
Модуль упругости	300 °C	180 ГПа
Относительное удлинение	—	12,0 – 30,0 %	мин., в зависимости от диаметра
Предел прочности при растяжении	—	650 – 1200 МПа	в зависимости от диаметра

Тепловые

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	—	13,0·10⁻⁶ 1/К	20–100 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	—	13,5·10⁻⁶ 1/К	20–200 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	—	14,0·10⁻⁶ 1/К	20–300 °C
Удельная теплоемкость	20 °C	500 Дж/(кг·К)
Удельная теплоемкость	100 °C	530 Дж/(кг·К)
Удельная теплоемкость	200 °C	560 Дж/(кг·К)
Удельная теплоемкость	300 °C	590 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	20 °C	15 Вт/(м·К)
Теплопроводность	100 °C	16 Вт/(м·К)
Теплопроводность	200 °C	17 Вт/(м·К)
Теплопроводность	300 °C	18 Вт/(м·К)

Электрические

Свойство	Температура	Значение
Электрическое сопротивление	20 °C	8·10⁻⁷ Ом·м
Электрическое сопротивление	100 °C	8,5·10⁻⁷ Ом·м
Электрическое сопротивление	200 °C	9·10⁻⁷ Ом·м
Электрическое сопротивление	300 °C	1·10⁻⁶ Ом·м

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,03 %	макс.
Хром (Cr)	22,0 – 23,8 %
Медь (Cu)	0,5 %	макс.
Марганец (Mn)	2,0 %	макс.
Молибден (Mo)	0,45 %	макс.
Никель (Ni)	2,0 – 2,8 %
Азот (N)	0,16 – 0,26 %
Фосфор (P)	0,04 %	макс.
Кремний (Si)	1,0 %	макс.
Сера (S)	0,01 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

UGI® 4062 может использоваться в большинстве применений, где применяются следующие марки: 1.4301 (AISI 304), 1.4307 (AISI 304L) или 1.4310 (AISI 302/301). Эти применения включают:

• Штамповку
• Холодноформированные профили
• Точечно сварные сборки
• Плетение, пружины
• Фильтрация
• Декапация
• Резьбовые стержни
• Валы
• Кованые детали
• Стальные конструкции
• Армирующие каркасы для бетона и др.

Холодная деформация

UGI® 4062 подходит для холодной обработки обычными методами. UGI® 4062 может быть закачена холодной деформацией сильнее, чем аустенитная марка 1.4301 (AISI 304), которая более стабильна; напротив, UGI® 4062 закачивается холодной деформацией аналогично аустенитной марке 1.4310 (AISI 302). При примерно 40% холодной деформации часть аустенита постепенно преобразуется в мартенсит, что повышает магнитные характеристики марки. Новый растворительный отжиг между 950 и 1050 °C позволяет восстановить вязкость UGI® 4062.

Волоконное волочение: типичная кривая закалки холодной деформацией доступна на графике в разделе изображений даташита.

Гибка — формование: холоднодеформированная проволока в состоянии 2D подходит для гибки. Например, проволока диаметром 10 мм гибалась на 180° на радиусе, в 2,5 раза превышающем диаметр проволока. Наблюдалась правильная внешность с низкой шероховатостью растянутой поверхности, без эффекта «апельсиновая корка», по сравнению с 1.4307 (304L).

Изготовление пружин: UGI® 4062 можно использовать в виде холоднодеформированной проволоки для изготовления пружин. Жесткость таких пружин превышает жесткость пружин из 1.4310 на 20–25%. Стабилизационный отжиг проводится на пружинах после намотки, предпочтительно 5 минут при 450–480 °C. Этот отжиг, примененный к UGI® 4062, позволяет получить лучшее сопротивление расслаблению между 20 и 300 °C, чем у марки 1.4310.

Коррозионные свойства

Равномерная коррозия: этот режим коррозии 주로 встречается в химической промышленности при производстве сернистой или ортофосфорной кислот. Ускоренный тест для моделирования этого типа коррозии проводится путем измерения плотности растворения или плотности тока активности на поляризационной кривой в среде сернистой кислоты 2 моль/л (200 г/л) при 23 °C. График ниже показывает значения тока растворения в мкА/см² для UGI® 4062 и 1.4301 на прокаченной проволоке (после механической полировки наждачной бумагой SiC 1200). Чем ниже значения, тем лучше стойкость к равномерной коррозии.

Марка UGI® 4062 обладает стойкостью к равномерной коррозии, сопоставимой со стойкостью марки 1.4301 (в указанных ускоренных условиях теста).

Ямковая коррозия: это наиболее распространенный режим коррозии. Он обусловлен вредным действием хлорид-ионов на сернистые включения; визуально проявляется в виде мелких коррозионных пятен. Формула PREN (индекс ямковой коррозии) = %Cr + 3,3 %Mo + 16 %N позволяет приближенно оценить локальное поведение при ямковой коррозии: среднее значение составляет около 27 для дуплексной UGI® 4062, в то время как для состава типа 1.4301 оно составляет около 20. Для моделирования этого режима выбраны два ускоренных теста: тест в солевом тумане и тест на ямковый потенциал.

НЕЙТРАЛЬНЫЙ СОЛЕВОЙ ТУМАН / Стандарт ASTM B117: тест состоит в распылении в камере раствора хлорида натрия концентрацией 5% по массе (0,86 моль/л NaCl при 35 °C; нейтральный pH). Визуально определяется время воздействия, с которого появляются первые коррозионные ямки. Результат сильно зависит от марки и состояния поверхности. Испытывали 10 см прокаченной проволоки диаметром 5,5 мм, обработанной до 5 мм, затем влажно полированной наждачной бумагой SiC 1200; пробы обезжиривали смесью ацетона и этилового спирта. Концы пробы защищали смолой. В этих условиях первые ямки коррозии появились через 1000 часов для 1.4301 и через 2000 часов для дуплексной UGI® 4062.

ЯМКОВЫЙ ПОТЕНЦИАЛ: цель — определить на поляризационной кривой потенциал, с которого появится ямковая коррозия; чем выше потенциал, тем лучше стойкость. Испытывали две среды с нейтральным pH: 0,02 моль/л NaCl (0,71 г/л хлоридов) при 23 °C; 0,86 моль/л NaCl (30,4 г/л хлоридов) при 35 °C. Графики ниже показывают значения ямкового потенциала в указанных средах в мВ/SCE (насыщенный каломельный электрод) для двух состояний поверхности: механически полированной наждачной бумагой SiC1200 и необработанной сырой проволоки. Марка UGI® 4062 обеспечивает лучшую стойкость к ямковой коррозии по сравнению с маркой 1.4301 (в указанных ускоренных условиях теста).

Щелевая коррозия: этот режим коррозии появляется в замкнутых средах, главная характеристика которых — закисление в процессе коррозии; один из параметров, моделирующих этот режим, представлен pH депассивации, то есть pH растворения пассивной пленки. Этот pH определяется электрохимическим тестом путем построения поляризационной кривой в среде хлорида натрия 2 моль/л при 23 °C. Чем ниже pH депассивации, тем лучше стойкость к щелевой коррозии. График в разделе изображений даташита показывает значения pH депассивации. UGI® 4062 обеспечивает лучшую стойкость к щелевой коррозии, чем марка 1.4301 (в указанных ускоренных условиях теста).

Межкристаллитная коррозия: UGI® 4062 дает удовлетворительный результат в тесте Штрауса (ASTM A262 практика E).

Коррозионное растрескивание под напряжением: аустенитно-ферритные марки имеют лучшую стойкость к этому режиму коррозии, чем аустенитные. В среде EFC 17 Европейской федерации коррозии (165 г/л хлорида натрия; pH = 4,5) при давлении сернистого водорода 0,05–0,5 бар и 80 °C трещины не обнаружены на пробы UGI® 4062, нагруженных до 100% Rp0,2, после 720 часов испытаний.

Общая обрабатываемость резанием

Токарная обработка: при токарных операциях UGI® 4062 находится на том же уровне, что и марка 1.4301 (AISI 304) по износу режущего инструмента (тест Vb15/0.15 с инструментом SECO TM2000 CNMG 120408-MF4). Однако может потребоваться адаптация режущих пластин для поддержания той же производительности, что и с маркой 1.4301 (AISI 304), в частности потому, что стружка UGI® 4062 хуже ломается, что может создавать трудности при токарной обработке прутков.

Тепловая обработка

Растворительный отжиг: для снижения твердости и восстановления вязкости UGI® 4062 после холодной деформации можно провести термическую обработку 30–60 минут при 950–1050 °C с последующим быстрым охлаждением.

Горячая деформация

UGI® 4062 имеет удовлетворительную коваемость между 1000 и 1200 °C. При равной температуре ковальные усилия для UGI® 4062 ниже, чем для аустенитных нержавеющих сталей, а вязкость немного ниже. Рекомендуется нагревать до 1150–1200 °C и после горячей деформации быстро охлаждать (маслом или водой) для избежания хрупких выделений, которые могут появиться между 850 и 400 °C — это причина, по которой рабочие температуры выше 300 °C не рекомендуются.

Сверление: при сверлении сверлами из быстрорубимой стали диаметром 4 мм (Perfor HSS 6-5-2) без центрального жидкостного охлаждения UGI® 4062 позволяет максимальные потоки стружки на 40% больше, чем у 1.4301 (AISI 304), благодаря расширенной оптимальной зоне работы (OOZ*) в сторону высоких скоростей подачи. При сверлении монолитными обсадными сверлами диаметром 6 мм (Gühring RT100F) с центральным жидкостным охлаждением UGI® 4062 позволяет максимальные потоки стружки больше на 25%, чем у марки 1.4301, благодаря расширенной OOZ*.

Прочие сведения

Доступная продукция:

Продукт	Поверхность	Допуск	Размеры (мм)
Прутки	Холоднодеформированные волочением	h9	5,0–28
Проволока	—	—	5,5–32
Волоченная проволока	—	—	0,2–10
Прутки	Холоднодеформированные механической обработкой	h9	20–120

Другие исполнения: просим консультироваться у поставщика.
Для плоских продуктов просим связаться с Insdusteel Arcelor Mittal Group.

Поверхностная обработка

Декапация / Пассивация / Электролитическое полирование: условия работы, обычно используемые для аустенитной нержавеющей стали 1.4301, должны адаптироваться в каждом конкретном случае (просим консультироваться у нас).

Сварка

UGI® 4062 можно сваркивать следующими процессами: трение, контактная сварка, дуговая сварка с наплавным проводом или без (MIG, TIG, покрытый электрод, плазма, флюс и т.д.), лазерная сварка, электронно-лучевая сварка и др.

Поскольку в UGI® 4062 нет молибдена, эта марка не создает рисков образования хрупкой фазы (сигма-фаза) при сварке. Её сварность близка к марке 1.4307 (AISI 304L). По сравнению с этой маркой UGI® 4062 даже дает лучшие гарантии в отношении горячих трещин при сварке.

Однако для оптимизации ударной вязкости швов настоятельно рекомендуется выбирать линейную сварочную энергию достаточно высокую, чтобы ограничить количество феррита в зоне наплавленного металла (WMZ) и в термически влияемой зоне (HAZ) ниже 70%. Для сварки UGI® 4062 можно использовать разные наплавные провода в зависимости от требуемых механических характеристик и коррозионной стойкости швов. Основные типы наплавных материалов:

• ER2307 / 23.7NL / A35N
• ER2209 / 22.9.3NL / A45N
• ER309LSi / 23.12LSi / A309LM

Предварительный нагрев деталей перед сваркой не рекомендуется. После сварки никакая термическая обработка не должна проводиться, кроме случаев, когда необходима закалка от Т° > 950 °C.