SUS431 rustfrit stål: sammensætning, varmebehandling og anvendelser

SUS431 er et martensitisk rustfrit stål specificeret i JIS G4303 til stænger, der kombinerer høj styrke med bedre korrosionsbestandighed og sejhed end de almindelige krom martensitiske kvaliteter. Dens definerende egenskab er en bevidst nikkeltilsætning: 1,25 til 2,50 procent nikkel stabiliserer austenitten under varmebehandling, producerer en fuld martensitisk transformation ved bratkøling og forfiner det passive oxidlag.

Karakteridentitet og standardækvivalenter

SUS431 svarer til UNS S43100, AISI Type 431 og EN 1.4057 med stålnavnet X17CrNi16-2 i europæiske standarder. Den kinesiske ækvivalent under GB/T 1220 er 1Cr17Ni2. Bemærk, at EN 1.4542 er en anden kvalitet: det er det udfældningshærdende stål X5CrNiCuNb16-4, ofte beskrevet som 17-4 PH, og er ikke en erstatning for 431. Produktformerne er dækket af JIS G4303 for stænger, ASTM A276 og A479 for plade og A2-form,0 og ASTM-stang.

Kemisk sammensætning ifølge JIS G4303

Element	Indhold (vægt%)
Kulstof, max	0.20
Silicium, max	1.00
Mangan, max	1.00
Fosfor, max	0.040
Svovl, max	0.030
Chrom	15.00–17.00
Nikkel	1.25–2.50
Jern	Balance

Varmebehandling og mekaniske egenskaber

Kvaliteten leveres udglødet til bearbejdning, derefter hærdet og hærdet til service. Udglødning udføres omkring 680-700 C med luftkøling. Hærdning består af austenitisering ved 950-1050 C efterfulgt af oliequenching, som producerer martensit med acceptabel forvrængning.

Sluk-og-tempereringsminimum pr. JIS G4303:

Ejendom	Værdi
Trækstyrke, min (MPa)	1080
0,2 % proof stress, min (MPa)	860
Forlængelse, min (%)	10
Anslagsenergi, min (J)	39
Hårdhed, max (HB), hærdet og hærdet	302
Hårdhed, max (HB), udglødet	285

Tempereringstemperaturen styrer styrke-sejhedsbalancen. Et lavt temperament omkring 200-350 C bevarer næsten maksimal styrke; et højt temperament omkring 600 C genopretter sejhed og duktilitet ved reduceret styrke. Anløbning i mellemområdet, ca. 400-550 C, undgås generelt, fordi det kan reducere både korrosionsbestandighed og slagstyrke.

Korrosionsbestandighed og dens grænser

Nikkel forbedrer tætheden og vedhæftningen af ​​oxidfilmen, så SUS431 modstår mild atmosfærisk korrosion, ferskvand, vejsalt og fortyndede organiske syrer bedre end nikkel-fri martensitiske kvaliteter. Den er ikke egnet til nedsænkning i havvand, stærke klorider eller oxiderende syrer. I den hærdede tilstand er dens korrosionsbestandighed noget lavere end i den udglødede tilstand, og dele, der har brug for den bedste korrosionsydelse, bør hærdes lavt og passiveres efter bearbejdning.

Svejsning og fremstilling

SUS431 er svejsbar, når komponenten svejses før endelig hærdning. Forvarm ved 150-200 C for at undgå koldrevner, brug 431-matchende eller 309-type austenitisk fyldstof, hvor duktiliteten er vigtig, og temperer ved 200-300 C efter svejsning for at lindre restspænding. Svejsning efter afsluttende varmebehandling blødgør den varmepåvirkede zone og bør undgås ved bærende samlinger. For rumfarts- og sikkerhedskritiske befæstelser er ikke-destruktiv undersøgelse standardpraksis efter afsluttende varmebehandling.

Typiske applikationer omfatter høj-fastgørelsesanordninger og -bolte, pumpeaksler og ventilstammer, turbineblade, propelaksler, maskin-værktøjsspindler, affjedring og styrekomponenter og hærdet hardware, der skal modstå mild korrosion.

FAQ

Er SUS431 det samme som AISI 431?

Ja. SUS431 er JIS-betegnelsen; AISI 431 og UNS S43100 er de tilsvarende amerikanske betegnelser for samme sammensætning.

Hvad er den korrekte europæiske betegnelse for 431?

EN 1.4057, med stålnavnet X17CrNi16-2. EN 1.4542, nogle gange citeret som en ækvivalent, er faktisk præcipitationshærdningsgraden X5CrNiCuNb16-4 og må ikke bruges som erstatning.

Kan SUS431 bruges i marine miljøer?

Kun ved mild eksponering som f.eks. stænk-fri kystluft eller lejlighedsvis vejsalt. Kontinuerlig nedsænkning af havvand forårsager grubetæring og sprækkekorrosion; brug 316, duplex eller super-austenitiske kvaliteter til den opgave.

Hvilken tempereringstemperatur skal vælges?

For maksimal styrke skal du temperere ved 200-350 C. For sejhed skal du temperere nær 600 C og acceptere styrkereduktionen. Undgå 400-550 C området, hvor korrosionsbestandighed og slagstyrke både kan forringes.

Er SUS431 magnetisk?

Ja. Som martensitisk kvalitet er den stærkt magnetisk under alle forhold, hvilket er nyttigt til magnetisk inspektion og til applikationer, der kræver magnetisk respons.

Hvordan er SUS431 sammenlignet med SUS304?

SUS431 tilbyder omtrent dobbelt så stor trækstyrke som udglødet SUS304, men lavere duktilitet og meget lavere korrosionsbestandighed i chlorider. SUS304 er austenitisk, ikke-magnetisk og formbar; SUS431 er det tekniske valg, når styrke og slidstyrke dominerer, og miljøet er mildt.