UGI® 4410: Супердуплекс для экстремально коррозионных сред

UGI® 4410 — супердуплексная нержавеющая сталь для приложений в высококоррозионных средах. Ключевые преимущества:

• Очень высокие механические свойства
• Отличная стойкость к разным типам коррозии в агрессивных средах

В поставляемом состоянии (закалка с отпуском) структура двухфазная: феррит + аустенит, 45–55% феррита, без интерметаллических фаз и хромовых карбонатридов. Сталь высокочувствительна к выделению интерметаллических фаз, деградирующим свойства:

• σ-фаза: 600–1000 °C, время выдержки — несколько минут
• α'-фаза: 350–550 °C, риск ломкости

Максимальная рабочая температура — 300 °C.

Основные свойства

Общие физические свойства

Свойство	Значение
Плотность	7,8 г/см³

Механические свойства

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Charpy, V-образная засечка)	-60 °C	50 Дж	мин.
	-46 °C	100 Дж	мин.
	20 °C	200 Дж	мин.
Модуль упругости	20 °C	200 ГПа	—
	100 °C	194 ГПа	—
	200 °C	186 ГПа	—
	300 °C	180 ГПа	—
Относительное удлинение	—	25%	мин.
Предел прочности при растяжении	—	750–930 МПа	—

Тепловые свойства

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

Электрические свойства

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

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,03	макс.
Хром (Cr)	25,0–26,0%	—
Марганец (Mn)	2,0	макс.
Молибден (Mo)	3,3–4,0%	—
Никель (Ni)	6,5–7,5%	—
Азот (N)	0,24–0,30%	—
Фосфор (P)	0,035	макс.
Кремний (Si)	1,0	макс.
Сера (S)	0,002	макс.

Технологические свойства

Сферы применения

• Химическая и нефтехимическая промышленность
• Десалинация морской воды
• Целлюлозно-бумажная промышленность

Требуются: высокая стойкость к хлоридам + высокие механические свойства.

Холодная деформация

Пригодна обычными методам. Силы на инструменте высокие (высокие механические свойства и закачиваемость). Аустенит стабилен — мартенситное превращение при холодной деформации не возникает.

Коррозионная стойкость — класс супердуплекса

Общая коррозия

Очень хорошая в минеральных и органических кислотах (химическое производство). Примеры превосходства над супераустенитным UGI® 4539/904L: муравьиная, соляная, серная кислоты при концентрации <25% масс.

Точечная коррозия

Индекс PREN = %Cr + 3,3%Mo + 16%N. Для UGI® 4410: PREN ≥ 41 (vs 33 мин. для UGI® 4462).

Тест ASTM G48 (10% FeCl₃): гарантированная температура точечной коррозии (CPT) = 55 °C (vs 35 °C для UGI® 4462).

Щелевая коррозия

Критическая температура щелевой коррозии в 6% FeCl₃ (ASTM G48): в среднем 35 °C для UGI® 4410 (vs 25 °C для UGI® 4462 и 20 °C для UGI® 4539).

Коррозия под напряжением

Очень высокая стойкость в средах с ионами хлора и/или сероводородом.

Обрабатываемость на станках

Сложнообрабатываемая марка. Очень высокие механические свойства и высокая закачиваемость аустенита → быстрый износ реза. Скорости резания чуть ниже, чем для 1.4507. Необходимы более твердые резы, чем для аустенитных (пример: STELLRAM SP0819 vs SECO TM2000). Стружка ломается плохо — предпочтительно высокие подачи для её ломания.

Токарка (грубая)

Сравнительная таблица скоростей резания (база 100: 1.4462 с резом SECO TM2000) — на диаграмме справа.

Сверление

Трудное: высокие силы → быстрый износ, плохая ломкость стружки → случайные обрывы сверла. Настоятельно рекомендуется: внутреннее СОЖ под высоким давлением (повышает ломкость и удаление стружки). Циклы сверления с растачивкой также помогают.

Тепловая обработка

Прутки и проволока поставляются в закаленном с отпуском состоянии. Для снижения твердости и восстановления вязкости после горячей/холодной деформации: 1050–1120 °C (предпочтительно 1100 °C), быстрое охлаждение водой для предотвращения выделения ломтящих фаз (интерметаллиды, хромовые нитриды) при охлаждении.

Горячая деформация (ковка, прокатка)

Температура: 1000–1250 °C, оптимально 1100–1250 °C (минимум сил, максимум пластичности). Риск σ-фазы, если температура падает ниже 1025 °C при деформации. Послесварочная закалка с отпуском настоятельно рекомендуется по режимам из раздела «Тепловая обработка».

Доступные виды продукции

Продукт	Форма	Поверхность	Толеранс	Размеры (мм)
Прутки	Круглые	Горячекатаные, зашубленные	13	71–120
	Круглые	Точеные	10–12	71–120
Полуфабрикаты	Квадратные	Шлифованные	—	80–120

Другие продукты — по запросу.

Сварка

Все основные методы (трение, контакт, дуга с/без наполнителя — MIG, TIG, обмотанные, плазма, под флюсом, лазер, электронный пучок). Обязательно соблюдать диапазон теплового ввода сварки для вязкости сваренного шва (в отличие от аустенитных).

• Слишком высокий тепловой ввод → медленное охлаждение → σ-фаза в ЗТВ → ломкость.
• Слишком низкий → быстрое охлаждение → избыток феррита в ЗТВ → ломкость.
• Диапазон зависит от геометрии/толщины деталей и процесса сварки. Толще детали → быстрее охлаждение → сдвиг диапазона к высоким энергиям.
• Многослойная сварка: межпроходное охлаждение до <150 °C.
• Предварительный нагрев нежелателен. Послесварочная термообработка не применяется (кроме закалки с отпуском).

MIG-сварка

• Наполнительная проволока: UGIWELD™ 25.9.4 (ISO 14343-A: 25 9 4L). Более аустенитный баланс → меньше феррита в шве → меньше риск ломкости.
• Защитный газ: слабоокисляющий (Ar + 1–3% O₂ или CO₂) — ограничение O₂ в шве для вязкости. H₂ запрещён (риск холодовых трещин). При необходимости — добавка N₂ (компенсация потерь азота).

TIG-сварка

• Защитный газ: строго инертный (Ar, допускается частичная замена He) — защита вольфрамового электрода. H₂ запрещён. Отсутствие O₂ в газе облегчает обеспечение вязкости шва.