UGI®347H / UGI®4550: Ниобий-стабилизированная аустенитная сталь для 450–850 °C

UGI®347H / UGI®4550 — аустенитная нержавеющая сталь, стабилизированная ниобием (Nb), специально предназначенная для работы при высоких температурах (до 850 °C). По сравнению со сталью 304/1.4301, UGI®347H / UGI®4550 обладает лучшими механическими свойствами при высоких температурах и более высокой межкристалличной коррозионной стойкостью в диапазоне 450–850 °C.

Микроструктура: Состоит из аустенитной матрицы. Ниобий присутствует в виде карбидных выделок или нитридов ниобия. В зависимости от диаметра может сохраняться остаточный феррит.

Свойства

Общие

Свойство	Значение
Плотность	7,9 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Шарпи, V-образная проба)	–196 °C	80 Дж	мин.
Ударная вязкость (Шарпи, V-образная проба)	20 °C	100 Дж	мин.
Модуль упругости	20 °C	200 ГПа
Модуль упругости	100 °C	194 ГПа
Модуль упругости	200 °C	186 ГПа
Модуль упругости	300 °C	179 ГПа
Модуль упругости	400 °C	172 ГПа
Модуль упругости	500 °C	165 ГПа
Относительное удлинение		40 %	мин.
Твердость по Бринеллю		230	макс., HBW
Временное сопротивление разрыву		540–740 МПа

Тепловые

Свойство	Значение	Диапазон/Примечание
Коэффициент линейного теплового расширения	1,6·10⁻⁵ 1/К	20–100 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	1,65·10⁻⁵ 1/К	20–200 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	1,7·10⁻⁵ 1/К	20–300 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	1,75·10⁻⁵ 1/К	20–400 °C
Коэффициент линейного теплового расширения	1,8·10⁻⁵ 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	0,04–0,06 %
Хром	17,0–19,0 %
Медь	0,75 %	макс.
Марганец	0,5–2,0 %
Молибден	0,70 %	макс.
Никель	9,0–11,0 %
Ниобий	0,4–1,0 %	макс. и мин.: 10×C
Фосфор	0,035 %	макс.
Кремний	0,2–0,75 %
Сера	0,015 %	макс.

Технологические свойства

Области применения

• Компенсаторы и оборудование для высокотемпературных процессов
• Компоненты котлов и сжигательных установок
• Высокотемпературные фильтрующие элементы
• Детали горячей части выхлопных систем
• Компоненты авиационных двигателей

Холодная деформация

Волокнение, профилирование, штамповка: UGI®347H / UGI®4550 подходит для преобразования обычными методами холодной деформации, как большинство аустенитных нержавеющих сталей. Его можно легко вытягивать и штамповать до значительного уменьшения сечения (до 80%).

Холодная штамповка: Благодаря ниобию UGI®347H имеет мелкозернистую структуру, что делает его особенно подходящим для холодной или теплой штамповки. Равномерная структура обеспечивает однородную деформацию.

Коррозионные свойства

UGI®347H обладает отличной межкристалличной коррозионной стойкостью, превосходящей сталь 1.4301 (AISI 304), и особенно подходит для применения в диапазоне 450–850 °C.

Точечная коррозия: Тесты потенциала точечной коррозии проводятся в среде 5% NaCl (pH 6,6, 35 °C) по ISO 15158. Потенциал точечной коррозии UGI®347H аналогичен стандартной аустенитной стали (проволока 5 мм, продольное направление):

Марка	Потенциал точечной коррозии (ISO 15158)
UGI®347H	240±20 мВ/ЭКХ
Cr 18%; Ni 9%; S 60 ppm (1.4301)	220±5 мВ/ЭКХ

Межкристалличная коррозия: Благодаря ниобию риск чувствительности к межкристалличной коррозии значительно ниже, чем у стандартных аустенитных сталей 1.4301. Максимальная рабочая температура в сухом воздухе — 850 °C, но снижается при наличии коррозионно-активных примесей (водяной пар, сернистые соединения).

Коррозия под напряжением: Как и стандартные аустениты 1.4301/1.4307, UGI®347H подвержен коррозии под напряжением от хлорид-ионов примерно от 50 °C.

Обрабатываемость на станках

Токарная обработка: Обрабатываемость UGI®347H / UGI®4550 аналогична стали 304/1.4301 с низким содержанием серы. По износу режущего инструмента режимы резания (скорость и/или подача) следует снизить на 10–15% для сохранения того же ресурса инструмента. По ломкости стружки UGI®347H / UGI®4550 очень похож на 304/1.4301 с низким содержанием серы.

Тепловая обработка

Закалка с отпуском (растворительная отжиг): Поддержание температуры 1000–1100 °C с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Устраняет следы закалки, дает минимальный уровень механических свойств.

Стабилизация: Полная выделение углерода и азота в виде Nb(C,N), например, для сварки. Проводится при 815–870 °C не менее 5 мин на каждый мм толщины с последующим печным или воздушным охлаждением (по ASTM A182).

Горячая деформация

Ковка: UGI®347H / UGI®4550 ковуется без специальных предосторожностей. Рекомендуемая температура нагрева 1150–1250 °C, окончания ковки — выше 950 °C. Сила деформации высока (гораздо выше, чем для углеродистых сталей). Охлаждение на воздухе или в воде допускается.

Доступные продукты

Продукт	Форма	Поверхность	Толеранс	Размер
Пруток	Круглый	Катаный, в закалине	12–13	22–130 мм
	Круглый	Токарный, полированный	9–11	22–130 мм
	Круглый	Волокненный	8–9	1,8–55 мм
	Круглый	Шлифованный	6–9	1,5–80 мм
	Шестигранный	Волокненный	11	3–55 мм
Проволочный пруток	Круглый	Оксолированный		5,0–32 мм
Волокненая проволока	Круглый	Неполированный		0,5–16 мм
	Профильный	Яркий		2–70 мм²

Другие форматы — по запросу к поставщику.

Сварка

Как и многие аустенитные марки, UGI®347H / UGI®4550 хорошо сваривается большинством дуговых процессов (с наполнителем и без): контактная сварка, электронно-лучевая, трение, лазерная и др. Ацетиленовая сварка не рекомендуется.

При необходимости наполнителя используйте homogенные материалы: UGIWELD™ 347 (TIG/EE) или 347M (MIG), обеспечивающие ту же коррозионную стойкость.

При MIG/TIG аргоновая защитная газа (частично замещаемая гелием) не должна содержать азота — иначе зона шва потеряет стабилизацию ниобием и межкристалличную стойкость при высоких температурах.

Рекомендуется термическая обработка зон сварки для выделения карбонитрида ниобия (~850 °C, см. «Стабилизация») при эксплуатации сварных конструкций при высоких температурах.