UGIMA® 4511 Annealed: Повышенная обрабатываемость на станках и коррозионная стойкость

Общие сведения

UGIMA® 4511 — это ферритная нержавеющая сталь с ниобийной стабилизацией, содержащая 16–17% хрома, которая отличается улучшенной обрабатываемостью на станках. Помимо хорошей коррозионной стойкости, эта марка характеризуется высокой пригодностью для различных методов обработки: токарной обработки, холодной штамповки и сварки.

Ключевые преимущества

• Версия UGIMA® обеспечивает значительно более высокую производительность токарной обработки прутков по сравнению со стандартным 4511, а также хорошее ломание стружки.
• Стабилизация ниобием исключает риск интеркристаллитной коррозии при сварке.
• Отличные свойства при холодной штамповке.

Для определённых применений это экономичная замена марке 1.4307. Ферритная структура обеспечивает отличные ферромагнитные свойства, хорошую окислительную стойкость (в частности к термическим циклам) и коэффициент теплового расширения, близкий к углеродистой стали.

Структура UGIMA® 4511 в поставляемом состоянии полностью ферритная. Основные выделения — ниобий карбонитриды и марганец сульфиды.

UGIMA® 4511 — мягкий ферромагнитный материал (притягивается магнитом). Магнитное отжиг используется для оптимизации магнитных свойств, обеспечивая высокую относительную проницаемость и низкие коэрцитивные поля. Эта обработка может проводиться как на прутках, произведенных Ugitech, так и на механически обработанных деталях.

Свойства

Общие

Свойство	Значение
Плотность	7,7 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20 °C	220 ГПа
	100 °C	215 ГПа
	200 °C	210 ГПа
	300 °C	205 ГПа
	400 °C	195 ГПа
Относительное удлинение		20 %	мин.
Твердость по Бринеллю		200,0	макс.
Предел прочности при растяжении		420,0 – 620,0 МПа

Тепловые

Свойство	Значение	Примечание
Коэффициент теплового расширения	0,000010 1/К	20–100 °C, 20–200 °C
	0,0000105 1/К	20–300 °C, 20–400 °C
Удельная теплоемкость	460 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	25 Вт/(м·К)

Электрические

Свойство	Значение
Электрическое сопротивление	6·10⁻⁷ Ом·м

Химический состав

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод	0,03	макс.
Хром	16,0 – 18,0 %
Марганец	1,0	макс.
Ниобий	0,60	макс., мин: 12×C
Азот	0,03	макс.
Фосфор	0,04	макс.
Кремний	1,0	макс.
Сера	0,03	макс.

Технологические свойства

Области применения

• Энергетика, процессное оборудование (электромагнитные клапаны)
• Автопром: датчики, впрыск, электромагнитные клапаны, опорные втулки клапанов
• Пищевая промышленность
• Косметическая промышленность

Ограничения применения: криогенные применения (недостаточная вязкость), применения, требующие немежмагнитных свойств, высокие механические свойства за счет термической обработки.

Холодная деформация

UGIMA® 4511 легко обрабатывается обычными методами холодной деформации: холодная прокатка, штамповка, формовка, холодная штамповка и т.д. Благодаря умеренной склонности к закачению, UGIMA® 4511 позволяет ограничить напряжения на инструменте (и таким образом их износ) при холодной обработке.

Коррозионные свойства

Коренная коррозия: Оценка проводилась по потенциалу ямчатой коррозии: чем выше его значение в мВ, тем выше стойкость. Среда: нейтральный слегка хлористый pH (0,02 моль/л хлорида натрия) водопроводной воды при 23 °C. Ниже приведены значения потенциала ямчатой коррозии, измеренные на пробы из прутков, обработанных поперек:

Марка	Потенциал ямчатой коррозии, мВ/SCE	Стандартное отклонение
UGIMA® 4511	358	18
UGI 4511	366	15
UGI 4016L	361	40

Интеркристаллитная коррозия: Как и UGI 4511, UGIMA® 4511 устойчива к интеркристаллитной коррозии после сварки или после термической обработки, вызывающей чувствительность, требования к которой указаны в стандартах (испытание по ASTM A262-75 Practice E; DIN EN ISO 3651-2).

Общая обрабатываемость на станках

По сравнению со стандартным 1.4511, UGIMA® 4511 обеспечивает значительный рост производительности при токарной обработке прутков благодаря более медленному износу инструмента и, в частности, лучшему ломанию стружки при тех же режимах резания.

Испытания проводились на автомате TORNOS SIGMA 32 для сравнения UGIMA® 4511 со стандартным 1.4511 и количественной оценки отличий в обрабатываемости. Для каждой марки тест заключался в определении оптимальных режимов резания для различных операций по производству 1000 деталей без смены инструмента.

Токарная обработка (черновая и чистовая)

Операция	Инструмент	Стандарт 1.4511	UGIMA® 4511
Черновая токарная (ap = 2 мм; f = 0,30 мм/об)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 280 м/мин	Vc = 300 м/мин
Чистовая токарная (1) (ap = 0,5 мм; f = 0,10 мм/об)	SECO TM2000 CCMT09T304-F1	Vc = 240 м/мин	Vc = 250 м/мин
Токарная VB15/0.15 (2) (ap = 1,5 мм; f = 0,25 мм/об)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc < 200 м/мин	Vc = 205 м/мин

(1) Режимы резания, обеспечивающие шероховатость < 1,6 мкм на 1000 деталях благодаря ограниченному износу инструмента.
(2) VB15/0.15: скорость резания, при которой за 15 минут эффективной обработки отмечается износ задней поверхности 0,15 мм.

Во всех трех токарных операциях при эквивалентном износе инструмента зафиксирован потенциальный рост производительности на 5–10% для UGIMA® 4511 по сравнению со стандартным 1.4511.

Кроме того, отмечено впечатляющее улучшение ломкости стружки у UGIMA® 4511 по сравнению со стандартным 1.4511. Это позволяет предотвратить риски, часто встречающиеся при обработке 1.4511, когда образуются запутанные комки стружки, которые не удаляются и требуют частых остановок производства для ручной очистки.

Осевое сверление и поперечное отрезание

Операция	Инструмент	Стандарт 1.4511	UGIMA® 4511
Осевое сверление	GÜHRING RT100F 6 мм – DK460UF	Vc = 80 м/мин f = 0,125 мм/об	Vc = 100 м/мин f = 0,125 мм/об
	ISCAR IC908 9,9 мм – ICM099	Vc = 80 м/мин f = 0,10 мм/об	Vc = 100 м/мин f = 0,10 мм/об
Поперечное отрезание *	ISCAR IC830 DGN3102JT	Vc = 250 м/мин f = 0,15 мм/об	Vc = 250 м/мин f = 0,15 мм/об

* Условия предельных возможностей автомата TORNOS SIGMA 32 по мощности шпинделя → не позволяют дифференцировать две марки.

При осевом сверлении с двумя разными сверлами (целлютвердосплавное с покрытием GÜHRING и сверло ISCAR с вставкой из целлютвердосплава с покрытием) UGIMA® 4511 позволяет увеличить производительность примерно на 25% на этих операциях. Эта существенная разница объясняется в основном более короткой стружкой, получаемой при обработке UGIMA® 4511, которая легче удаляется, предотвращая слом сверла за счет блокировки его вращения во время сверления.

Для операции отрезания достигнутые режимы резания настолько высоки, что достигается предельная способность автомата TORNOS SIGMA 32, что не позволяет количественно оценить разницу между UGIMA® 4511 и стандартным 1.4511. Эти очень высокие режимы достигаются только при работе с постоянной скоростью резания, а не с постоянной частотой вращения.

Тепловая обработка

Для восстановления пластичности после холодной деформации UGIMA® 4511 можно отжигать при температуре 750–850 °C с охлаждением на воздухе.

Горячая деформация

UGIMA® 4511 обладает отличной горячей обрабатываемостью при всех температурах благодаря полностью ферритной структуре. Её можно горячо деформировать ковкой или прокаткой при 800–1150 °C. Температура нагрева не должна превышать 1150 °C для предотвращения чрезмерного роста зерен.

Доступная продукция

Продукт	Форма	Обработка поверхности	Толеранс	Размер
Прутки	Круглые	Прокатные, в шкалине	k13 – k12	Ø 22–71
		Точеные	10 + 11	Ø 22–70
		Шлифованные	7+8+9+опции	Ø 2–70
		Волоконные	9	Ø 2–30
		Черновые	± 1% Ø	Ø 23–73
Биллеты	Квадратные			50–120

Другие варианты: обращайтесь к поставщику.

Сварка

Благодаря ниобийной стабилизации, UGIMA® 4511 можно сваркивать так же, как стандартный 1.4511, большинством дуговых процессов (GMAW/GTAW, с наплавляющим материалом или без, SMAW, плазменной сваркой), лазерной, контактной (точечной или шовной), трением или электронно-лучевой сваркой и т.д.

Никакая термическая обработка не должна проводиться до или после сварки, чтобы избежать роста ферритных зерен в марке.

Если используется наплавляющий материал, предпочтительно использовать однородный (стабилизированный ферритный) наплавляющий материал, например Exhaust F1 (18LNb), чтобы обеспечить 100% однородную ферритную структуру в зоне шва (WM) и термически затронутой зоне (HAZ); для толстых швов (≥ 3 мм) предпочтительнее аустенитный наплавляющий материал, например ER308L(Si) (1.4316), чтобы исключить риск ломкости зоны сварки за счет чрезмерного роста зерен.

В GMAW, как и в GTAW, защитный газ не должен содержать водород или азот. В GMAW сварка производится под Ar (+ возможно He) + 1–3% O₂ или CO₂. В GTAW сварка производится под Ar (+ возможно He).