UGI 4057 AIR: Премиальная мартенситная нержавеющая сталь для высокой коррозионной стойкости

Общие сведения

UGI 4057 AIR — мартенситная нержавеющая сталь с добавлением никеля. Содержание 15% хрома обеспечивает более высокую коррозионную стойкость, чем классические мартенситные нержавеющие стали типа AISI 410 или 420. Баланс легирующих элементов Cr, Ni и C в UGI 4057 AIR тщательно подобран для получения почти полностью мартенситной структуры после аустенитизации (с ограниченным количеством остаточного аустенита и дельта-феррита) для развития полной прочности. Эта марка преимущественно используется в закаленном и отпущенном состоянии, которое предлагает широкий диапазон механических свойств в зависимости от температуры отпуска.

Микроструктура в закаленном и отпущенном состоянии полностью мартенситная с мелкими хромовыми карбидами. Дельта-феррит почти полностью устраняется горячей прокаткой и аустенитизацией (гарантируется доля дельта < 5%). Гарантируется следующая микропистота по ASTM E45/A для UGI 4057 AIR. Для применений, требующих улучшенной микропистоты, UGI 4057 AIR также существует в ESR-рафинированной версии.

Тип		A		B		C		D
Оценка		Тонкие	Толстые	Тонкие	Толстые	Тонкие	Толстые	Тонкие	Толстые
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

Для применений, требующих улучшенной микропистоты, UGI 4057 AIR также существует в ESR-рафинированной версии.

UGI 4057 AIR — ферромагнитная марка при комнатной температуре до 727 °C (переход Кюри). Её магнитные свойства полутвердые и значительно меняются при отпуске. Эволюция при отпуске показана на графике в разделе изображений технического листа.

Свойства

Общие

Свойство	Температура	Значение
Плотность	20 °C	7,71 г/см³
	100 °C	7,69 г/см³
	200 °C	7,66 г/см³
	300 °C	7,64 г/см³
	400 °C	7,60 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость по Шарпи (V-образная зарубка)		25 Дж	мин.
Модуль упругости	20 °C	215 ГПа
	100 °C	212 ГПа
	200 °C	205 ГПа
	300 °C	200 ГПа
	400 °C	190 ГПа
Относительное удлинение		14 %	мин. диаметр ≤ 100 мм
Твердость по Бринеллю		235,0 – 285,0
Предел прочности при растяжении		800,0 – 950,0 МПа	диаметр ≤ 100 мм

Тепловые

Свойство	Значение	Примечание
Коэффициент теплового расширения	0,0000106 1/К	20–100 °C
	0,0000112 1/К	20–200 °C
	0,0000117 1/К	20–300 °C
	0,0000121 1/К	20–400 °C
Удельная теплоемкость	460 Дж/(кг·К)
Теплопроводность	25 Вт/(м·К)

Электрические

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

Химический состав

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод	0,12 – 0,20 %
Хром	15,0 – 17,0 %
Медь	0,5	макс.
Марганец	1,0	макс.
Молибден	0,30	макс.
Никель	2,0 – 3,0 %
Фосфор	0,025	макс.
Кремний	1,0	макс.
Сера	0,005	макс.

Технологические свойства

Области применения

UGI 4057 AIR часто используется в высоконагруженных деталях, где хорошая коррозионная стойкость важна в конструкции, таких как авиационные фитинги, насосные валы и клапанные детали. Также соответствует требованиям EN10272 в отношении сосудов под давлением.

Коррозионные свойства

Этот сплав обладает хорошей атмосферной коррозионной стойкостью и является одной из лучших стандартных мартенситных марок по коррозионной стойкости; только структурно закаленные марки, такие как UGIMA® 4542, имеют более высокую стойкость (среди мартенситных марок). Также устойчив к некоторым нефтяным и органическим продуктам.

Среда	Поведение / Применение
Азотная кислота	ХОРОШО
Фосфорная кислота	Ограниченное применение
Серная кислота	Ограниченное применение
Уксусная кислота	Ограниченное применение
Натрия карбонат	СРЕДНЕЕ
NaCl (туманный тест)	СРЕДНЕЕ
Влажность	ХОРОШО
Морская вода	Ограниченное применение

Примечание: коррозионная стойкость нержавеющей стали зависит от многих факторов, связанных с составом коррозионной атмосферы (концентрация хлоридов, наличие или отсутствие окислителей, температура, pH, агитация или её отсутствие и т.д.), а также от подготовки материала (поверхности без металлических частиц, шероховатость поверхности, закалка, полировка и т.д.). Необходимо принимать меры предосторожности для некоторых испытаний, таких как тест в соленом тумане (ISO 9227): например, маркировочные этикетки (которые могут вызывать коррозионные следы и уменьшать время стойкости) не должны использоваться на образце.

Тепловая обработка

Тепловые обработки, проводимые на UGI 4057 AIR, состоят из двух этапов:

• Аустенитизация — цель: растворить углерод и получить твердую перенасыщенную мартенсит
• Отпуск — цель: настроить механические свойства для применения (компромисс прочность/вязкость). Может выполняться однократный или двухкратный отпуск в зависимости от спецификации заказчика.

Аустенитизация: Выполняется в диапазоне 950–1030 °C, выдержка минимум 30 мин. Охлаждение должно быть достаточно быстрым, чтобы избежать выделения на границе зерен, вредного для вязкости, но не слишком быстрым, чтобы избежать закалочных трещин. Закалка в масле (с умеренной жесткостью среды) или охлаждение на воздухе может выполняться в зависимости от размера обрабатываемых деталей.

Отпуск: Условия отпуска могут варьироваться в зависимости от спецификаций заказчика. Некоторые спецификации требуют двухкратный отпуск (для расслабления свежеобразовавшейся мартенситы после 1-го отпуска), тогда как другие требуют однократный. Благодаря низкому содержанию остаточного аустенита после аустенитизации, UGI 4057 AIR может безразлично отпускаться как двойным, так и одинарным способом. Для QT900 рекомендуемые режимы отпуска:

• 640 °C / 4 ч / охлаждение на воздухе + 610 °C / 4 ч / охлаждение на воздухе (двойной отпуск)
• 650 °C / 4 ч / охлаждение на воздухе (одинарный отпуск)

Отжиг/размягчение: Полный отжиг непрактичен из-за длительного времени охлаждения. Вместо этого можно использовать следующую процедуру полуотжига:

• аустенитизация при довольно низкой температуре для образования шаровидных карбидов, обычно при 800 °C в течение 2 часов с печным охлаждением до 600 °C и охлаждением на воздухе ниже
• высокотемпературный отпуск при 680–700 °C в течение 4 часов с последующим охлаждением на воздухе

Горячая деформация

UGI 4057 AIR подходит для ковки. Медленно нагревают до 850 °C, затем быстрее до 1150/1180 °C для ковки между 1180 °C и 950 °C. Ковка должна сопровождаться термической обработкой для снятия напряжений при 200 °C или размягчением при 750–850 °C или закалкой и отпуском.

Доступная продукция

Продукт	Профиль	Обработка поверхности	Толеранс	Размер (мм)
Пруток	Круглый	Горячепрокатный, в шкалине	k13-k12	22-115
		Точеный
		Гладкий точеный / Очищенный и полированный	h11-h10 / h9	22-115
		Центробежно шлифованный	h9-h8-h7	5-115
		Холодноволоконный	h9	5-21

Сварка

При соблюдении определенных мер предосторожности, UGI 4057 AIR может подвергаться большинству методов дуговой или контактной сварки в отпущенном, закаленном или размягченном состоянии.

Для предотвращения риска холодных трещин после сварки, UGI 4057 AIR должен предварительно нагреваться до 200–300 °C, а межпроходные температуры поддерживаться минимум 200 °C. После сварки также требуется термическая обработка отпуска при 650 °C.

Если необходим наплавляющий материал, рекомендуется наплавляющая проволока с составом, похожим на UGI 4057 AIR, особенно если механические свойства наплавленного металла должны быть такими же, как у основного металла. Если нет, можно использовать аустенитную проволоку AWS E/ER310.

Для MIG-сварки рекомендуются защитные газы Ar + 1–3% CO₂ или O₂. Газы, содержащие H₂, не должны использоваться. Обложенные электроды должны быть сушены в печи перед сваркой.