UGIMA® 4541: Закаленная нержавеющая сталь с высокой коррозионной стойкостью и обрабатываемостью

Общие сведения

Главное свойство UGIMA® 4541 — устойчивость к интеркристаллитной коррозии. В качестве стабилизатора используется титан для предотвращения образования хромовых карбидов в стали при высоких температурах. Механические свойства этой нержавеющей стали лучше, чем у марки 1.4307.

UGIMA® 4541 специально разработана для механической обработки и токарной обработки прутков, обеспечивая повышенную производительность этих операций.

UGIMA® 4541 обладает отличной окислительной и коррозионной стойкостью и хорошим ползучеством. Особенно рекомендуется для применений, требующих теплостойкости при непрерывных или циклических рабочих температурах (400–850 °C).

Свойства

Общие

Свойство	Значение
Плотность	7,9 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Модуль упругости	20 °C	200 ГПа
	100 °C	194 ГПа
	200 °C	186 ГПа
	300 °C	180 ГПа
	400 °C	172 ГПа
Модуль упругости	500 °C	165 ГПа
Относительное удлинение		25,0 – 30,0 %	мин., в зависимости от размера
Предел прочности при растяжении		500,0 – 950,0 МПа	мин., в зависимости от размера

Тепловые

Свойство	Значение	Примечание
Коэффициент теплового расширения	0,000016 1/К	20–100 °C
	0,0000165 1/К	20–200 °C
	0,000017 1/К	20–300 °C
	0,0000175 1/К	20–400 °C
	0,000018 1/К	20–500 °C
Удельная теплоемкость	500 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	15 Вт/(м·К)

Электрические

Свойство	Значение
Электрическое сопротивление	7,3·10⁻⁷ Ом·м

Химический состав

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод	0,08	макс.
Хром	17,0 – 19,0 %
Марганец	2,0	макс.
Молибден	0,5	макс.
Никель	9,0 – 12,0 %
Фосфор	0,045	макс.
Кремний	1,0	макс.
Сера	0,03	макс.
Титан	0,70	макс., мин: 5×(C+N)

Технологические свойства

Области применения

• Автопром: турбонаддувы, выпускные коллекторы, опоры датчиков
• Авиация: турбопропортивные двигатели, реактивные двигатели
• Процессное, химическое и нефтяное оборудование: фитинги и компенсаторы, компоненты высокотемпературного оборудования, печи, теплообменники

Коррозионные свойства

Отличная коррозионная стойкость в естественных средах (питьевая вода, сельская и городская среда) и в пищевых и агропромышленных средах (но с оговорками в некоторых конкретных случаях, таких как белые вина, горчица и т.д.).

UGIMA® 4541 устойчива к интеркристаллитной коррозии даже после сварки; соответствует стандартизированному испытанию ASTM A262 Practice E.

UGIMA® 4541 может использоваться в минеральных и органических кислотах, например азотной кислоте. Меры предосторожности необходимы при использовании в других кислотах, например фосфорной и серной.

UGIMA® 4541 может испытываться в соленой тумане (стандартизированное испытание ISO 9227). Трудно дать точное значение в часах, после которого появятся следы коррозии, так как такая стойкость зависит не только от состава марки, но и от геометрии испытуемого компонента, шероховатости поверхности (шероховатость, следы от обработки), наличия или отсутствия загрязнений (частицы железа, охлаждающие масла и т.д.). Готовые компоненты могут испытываться в лаборатории.

UGIMA® 4541 обладает отличной высокотемпературной химической стойкостью; ниже приведены ориентировочные предельные температуры непрерывного использования (предельная температура должна учитывать точную природу атмосферы, амплитуду и частоту механических и тепловых напряжений):

Окислительная атмосфера	850 °C
Окислительная сернистая атмосфера	750 °C

Общая обрабатываемость на станках

Токарная обработка: UGIMA® 4541 не только уменьшает износ инструмента (см. график улучшений потенциальной производительности токарной обработки), но и обеспечивает лучшее ломание стружки (см. график количества режимов резания с фрагментированной стружкой при токарной обработке).

Токарная обработка прутков: Для сравнения UGIMA® 4541 со стандартным 1.4541 испытания проводились на автомате TORNOS SIGMA 32. Для каждой марки тест заключался в определении оптимальных режимов резания для изготовления, например, 1000 деталей без смены инструментов. Ниже приведены режимы резания, позволяющие произвести 1000 деталей без смены инструментов для каждой марки в зависимости от операций и используемых инструментов. Замечено улучшение производительности, превышающее 10%.

Операция	Инструмент	UGI 4541	UGIMA® 4541
Черновая продольная токарная	SECO TM2000 CCMT 09T308-F2	Vc = 170 м/мин ap = 2 мм; f = 0,30 мм/об	Vc = 190 м/мин ap = 2 мм; f = 0,30 мм/об
Чистовая продольная токарная	SECO TM2000 CCMT 09T304-F1	Vc = 240 м/мин ap = 0,5 мм; f = 0,10 мм/об	Vc = 250 м/мин ap = 0,5 мм; f = 0,10 мм/об
Осевое сверление	GÜHRING RT100F 6 мм – DK460UF	Vc = 70 м/мин f = 0,10 мм/об	Vc = 80 м/мин f = 0,10 мм/об
	ISCAR IC908 9,9 мм – ICM099	Vc = 120 м/мин f = 0,15 мм/об	Vc = 130 м/мин f = 0,15 мм/об
Поперечное отрезание	SANDVIK 2135 N132E2-0300-0002-CM	Vc = 60 м/мин f = 0,06/0,03 мм/об	Vc = 60 м/мин f = 0,06/0,03 мм/об

Тепловая обработка

Отжиг: Термическая обработка UGIMA® 4541 включает удержание высокой температуры 1000–1100 °C с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Эта обработка, называемая отжигом, устраняет все следы закачки, придавая стали минимальный уровень механических свойств.

Горячая деформация

UGIMA® 4541 можно ковать при 950–1250 °C без специальных предосторожностей. Как и для всех аустенитных марок нержавеющей стали, сила, необходимая для деформации, высока (гораздо выше, чем для углеродистых сталей). Детали можно охлаждать на воздухе или в воде.

Доступная продукция

Продукт	Форма	Толеранс	Размеры (мм)
Прокатные и в шкалине прутки	Круглые	12–13	22–130
Холоднодеформированные точеные, шлифованные прутки	Круглые	6–11	2–130
Волоконные прутки	Шестигранные	11	3–60

Другие варианты: обращайтесь к поставщику.

Поверхностная обработка

Условия, обычно применяемые для аустенитных марок, применимы к UGIMA® 4541.

Сварка

UGIMA® 4541 можно сваркивать всеми типами дуговых процессов (MIG, TIG с наплавляющим материалом или без, обложенными электродами, сваркой под флюсом и т.д.), контактной (точечной или шовной), трением, электронно-лучевой или лазерной сваркой.

Благодаря правильному аналитическому балансу и несмотря на слегка более высокий процент серы, чем у UGI 4541, для UGIMA® 4541 нет повышенного риска термических трещин при дуговой и лазерной сварке.

При MIG-сварке защитный газ на основе Ar (+ возможно He) должен содержать 2–3% CO₂ или O₂ для облегчения стабилизации сварочной дуги; при TIG-сварке наплавляющий газ — чистый Ar (+ возможно He). H₂ и N₂ могут добавляться в защитный газ при необходимости.

Если используется наплавляющий материал, следует предпочесть проволоку ER347, особенно в случае швов, используемых при высоких температурах.