UGI® 4542: Высокопрочный мартенситный нержавеющий сталь с повышенной вязкостью и коррозионной стойкостью

UGI® 4542 — это мартенситная нержавеющая сталь с выпадением (PH), предназначенная для деталей, требующих сочетания высокой прочности, вязкости и хорошей коррозионной стойкости.

Уникальность этой стали заключается в том, что она не только обеспечивает отличную коррозионную стойкость, сравнимую с аустенитными сталями типа 1.4301/1.4307 (304/304L), но и позволяет получить широкий спектр механических свойств после термической обработки.

В зависимости от металлургического состояния сталь может удовлетворять требованиям к высоким значениям предельного напряжения растяжения, а также применяться в условиях, требующих высокой ударной вязкости.

Микроструктура представляет собой мартенсит с ферритовыми включениями. В зависимости от термической обработки в структуре могут присутствовать остаточный аустенит и медьсодержащие выделения.

UGI® 4542 — ферромагнитный материал, свойства которого зависят от применяемой термической обработки.

Свойства

Общие

Свойство	Значение
Плотность	7,86 г/см³

Механические

Свойство	Температура	Значение	Примечание
Ударная вязкость (Шарпи, V-образная засечка)	—	40,0–41,0 Дж	мин., ASTM A564, EN 10088-3
Модуль упругости	—	197 ГПа	—
Относительное удлинение	—	16 %	мин., ASTM A564, EN 10088-3
Предел выносливости (10⁷ циклов)	20 °C	620 МПа	для состояния +P930
Предел выносливости (10⁷ циклов)	300 °C	530 МПа	для состояния +P930
Предел выносливости (10⁸ циклов)	30 °C	620 МПа	для состояния +P930
Предел выносливости (10⁸ циклов)	300 °C	450 МПа	для состояния +P930
Твердость по Бринеллю	—	277 HB	мин., ASTM A564
Твердость по Роквеллу (C)	—	28 HRC	мин., ASTM A564
Сужение поперечного сечения	—	50,0 %	мин., ASTM A564
Предел прочности при растяжении	—	930–1100 МПа	мин., ASTM A564, EN 10088-3

Электрические

Свойство	Значение
Удельное электрическое сопротивление	7,7·10⁻⁸ Ω·м

Магнитные

Свойство	Значение	Примечание
Коэрцитивная сила	3420 А/м	—
Относительная магнитная проницаемость	38	при 200 и 100 Эрстед соответственно
Относительная магнитная проницаемость	59	при 200 и 100 Эрстед соответственно

Химический состав (масс.%)

Элемент	Содержание	Примечание
Углерод (C)	0,06	макс.
Хром (Cr)	15,0–16,5 %	—
Медь (Cu)	3,0–4,0 %	—
Марганец (Mn)	1,0	макс.
Молибден (Mo)	0,5	макс.
Никель (Ni)	4,0–5,0 %	—
Ниобий (Nb)	0,45	макс., мин. 5×C
Фосфор (P)	0,03	макс.
Кремний (Si)	0,60	макс.
Сера (S)	0,03	макс.

Технологические свойства

Области применения

• Судостроение (винтовые валы, крепеж)
• Пищевая промышленность (оборудование для транспортировки и переработки)
• Энергетика (атомные электростанции)
• Строительство и автомобилестроение

Коррозионные свойства

UGI® 4542 обладает отличной коррозионной стойкостью, аналогичной аустенитным сталям типа 18Х-8Н в большинстве агрессивных сред. Структура стали делает её нечувствительной к межкристаллитной коррозии и обеспечивает высокую стойкость к коррозионной усталоте и напряженной коррозии. Отмечается также отличная стойкость к эрозионной коррозии благодаря сочетанию высоких механических свойств и коррозионной стойкости.

При сборке нержавеющей стали с менее благородными материалами (алюминий, обычная сталь) в атмосферных условиях гальваническая коррозия не возникает из-за отсутствия электролита. В «критических» случаях (морские применения, кратковременное погружение, зоны застоя жидкостей) изоляция соединений неактивным силиконовым герметиком дает хорошие результаты.

При необходимости рекомендуется следующая деконтаминационная обработка:

• 1 объем азотной кислоты 52% (36° Боме)
• 1 объем воды
• Комнатная температура
• Кратковременная выдержка
• Тщательная промывка после завершения процесса

Коррозионная стойкость зависит от множества факторов: состава коррозионной среды (концентрация хлоридов, наличие окислителей, температура, pH, агитация) и подготовки материала (чистота поверхности, отделка, закалка, полировка). При испытаниях (например, соленый туман по NFX 41002) не следует использовать этикетки, вызывающие коррозионные следы.

Ниже приведена шкала поведения в различных средах:

Среда	Поведение
Азотная кислота	Хорошее
Фосфорная кислота	Ограниченное применение
Серная кислота	Ограниченное применение
Уксусная кислота	Среднее
Натрий карбонат	Среднее
NaCl (соленый туман)	Хорошее
Влажность	Отличное
Морская вода	Ограниченное применение
Нефть/газ	Ограниченное применение

Тепловая обработка

Соответствует ASTM A564/A564M и EN 10088-3.

После отжига при 1030–1050 °C сталь UGI® 4542 имеет мягкую мартенситную структуру с твердостью ~35 HRC. После отжига, если сталь используется в этом состоянии, рекомендуется расширение (выпускание) 1–2 часа при 250–300 °C без существенного влияния на механические свойства.

Эта сталь с выпадением уникальна тем, что после отжига может быть закалена среднетемпературной обработкой. Максимальная твердость ~42 HRC (ударная вязкость 3 дЖ/см²) достигается отлучением около 480 °C (1 час).

Отпуск (смягчение): отлучение при 550–760 °C в зависимости от требований стандартов. Для повторной закалки после такого отпуска требуется повторный отжиг, затем среднетемпературная закалка.

Отожженные прутки пригодны для среднетемпературной закалки готовых деталей. Детали из отпущенных прутков для закалки должны пройти повторный отжиг, затем среднетемпературную закалку.

Горячая обработка

UGI® 4542 пригодна для ковки. Нагрев: 1150–1200 °C, ковка: 1200–950 °C. Охлаждение в воздухе, воде или масле. Полученные детали могут использоваться:

• Отожженные (с расширением 1–2 часа при 250–300 °C)
• Закаленные (по желанию: отжиг + отлучение 1 час при 480 °C)
• Отпущенные (по желанию: отжиг + отлучение по стандартам для нужных механических свойств)

Наличные продукты

Продукт	Профиль	Поверхность	Толеранс	Размер (мм)
Пруток	Круглый	Шлифованный	k12–k13	22–115
		Снятый и полированный	h11–h10–h9	22–115
		Центролизированный (безцентровый шлиф)	h9–h8–h7	5–115
		Холоднодеформированный	h9	5–21

Сварка

UGI® 4542 можно сварчивать без предварительного нагрева методами MIG и TIG, с наплавным материалом или без него, а также лазерным, контактным и электронно-лучевым способами.

Швы, выполненные с наплавным материалом или без него, имеют отожженную структуру и желательно подвергать расширению (1–2 часа при 250–300 °C) или закалке/отпуску (см. выше).

При сварке без наплавного материала или с однородным наплавным материалом механические свойства шва могут соответствовать базовому металлу.

Конструкция сварных соединений должна учитывать особенности высокопрочных сталей: избегать вырезов и резких переходов сечения.

Сварка с наплавным материалом: Для MIG-сварки рекомендуется защитный газ Ar + 1% CO₂ или 1–2% O₂; газы с H₂ и N₂ избегать. Наплавная проволока: ER308LSi (1.4316) или однородная 630 (17-4PH).