Oțel inoxidabil SUS431: compoziție, tratament termic și aplicații

SUS431 este un oțel inoxidabil martensitic specificat în JIS G4303 pentru bare, combinând o rezistență ridicată cu o rezistență la coroziune și o tenacitate mai bune decât clasele simple de crom martensitic. Caracteristica sa definitorie este adăugarea deliberată de nichel: 1,25 până la 2,50 procente de nichel stabilizează austenita în timpul tratamentului termic, produce o transformare martensitică completă la stingere și rafinează stratul de oxid pasiv.

Identitatea gradului și echivalentele standard

SUS431 corespunde UNS S43100, AISI Type 431 și EN 1.4057 cu denumirea de oțel X17CrNi16-2 în standardele europene. Echivalentul chinez sub GB/T 1220 este 1Cr17Ni2. Rețineți că EN 1.4542 este un alt grad: este oțelul de întărire prin precipitare X5CrNiCuNb16-4, descris frecvent ca 17-4 PH și nu este un înlocuitor pentru 431. Formele de produs sunt acoperite de JIS G4303 pentru bare, ASTM A276 și A479 pentru bare și forme ASTM și A240.

Compoziție chimică conform JIS G4303

Element	Conținut (% în greutate)
Carbon, max	0.20
Siliciu, max	1.00
Mangan, max	1.00
Fosfor, max	0.040
sulf, max	0.030
Crom	15.00–17.00
Nichel	1.25–2.50
Fier	Echilibru

Tratament termic și proprietăți mecanice

Calitatea este furnizată recoaptă pentru prelucrare, apoi călit și revenit pentru service. Recoacerea se realizeaza in jur de 680-700 C cu racire cu aer. Întărirea constă în austenitizare la 950-1050 C urmată de călirea cu ulei, care produce martensită cu o distorsiune acceptabilă.

Minime de stingere și temperare conform JIS G4303:

Proprietate	Valoare
Rezistenta la tractiune, min (MPa)	1080
0,2% stres de rezistență, min (MPa)	860
Alungire, min (%)	10
Energia de impact, min (J)	39
Duritate, max (HB), călită și călită	302
Duritate, max (HB), recoaptă	285

Temperatura de revenire controlează echilibrul rezistență-rezistență. O temperatură scăzută în jurul valorii de 200-350 C păstrează rezistența aproape maximă; o temperatură ridicată în jurul valorii de 600 C restabilește tenacitatea și ductilitatea la rezistență redusă. Revenirea în intervalul intermediar, aproximativ 400-550 C, este în general evitată deoarece poate reduce atât rezistența la coroziune, cât și duritatea la impact.

Rezistența la coroziune și limitele sale

Nichelul îmbunătățește densitatea și aderența peliculei de oxid, astfel încât SUS431 rezistă la coroziunea atmosferică ușoară, apa dulce, sarea de drum și acizii organici diluați mai bine decât gradele martensitice fără nichel. Nu este potrivit pentru scufundarea în apă de mare, cloruri puternice sau acizi oxidanți. În stare întărită, rezistența sa la coroziune este oarecum mai mică decât în ​​starea recoaptă, iar piesele care au nevoie de cea mai bună performanță la coroziune ar trebui să fie temperate scăzut și pasivate după prelucrare.

Sudare și Fabricare

SUS431 este sudabil atunci când componenta este sudată înainte de întărirea finală. Preîncălziți la 150-200 C pentru a evita fisurarea la rece, utilizați umplutură austenitică de tip 431 sau de tip 309 acolo unde ductilitatea contează și temperați la 200-300 C după sudare pentru a elimina stresul rezidual. Sudarea după tratamentul termic final înmoaie zona afectată de căldură și trebuie evitată pentru îmbinările portante. Pentru elementele de fixare aerospațiale și critice pentru siguranță, examinarea nedistructivă este o practică standard după tratamentul termic final.

Aplicațiile tipice includ elemente de fixare și știfturi de înaltă rezistență, arbori de pompă și tije de supape, palete de turbine, arbori de elice, axuri de mașini-unelte, componente de suspensie și direcție și feronerie întărită care trebuie să reziste la coroziune ușoară.

FAQ

Este SUS431 la fel cu AISI 431?

Da. SUS431 este denumirea JIS; AISI 431 și UNS S43100 sunt denumiri americane echivalente pentru aceeași compoziție.

Care este denumirea europeană corectă pentru 431?

EN 1.4057, cu denumirea de oțel X17CrNi16-2. EN 1.4542, uneori citat ca echivalent, este de fapt gradul de întărire prin precipitare X5CrNiCuNb16-4 și nu trebuie utilizat ca înlocuitor.

Poate fi utilizat SUS431 în medii marine?

Numai în cazul expunerii ușoare, cum ar fi aerul de coastă fără stropire sau ocazional sare de drum. Imersia continuă în apă de mare provoacă coroziune prin stropire și crăpătură; utilizați 316, duplex sau super-austenitic pentru acea sarcină.

Ce temperatură de temperare trebuie selectată?

Pentru rezistență maximă, temperați la 200-350 C. Pentru duritate, temperați la 600 C și acceptați reducerea rezistenței. Evitați intervalul 400-550 C, unde rezistența la coroziune și rezistența la impact se pot deteriora.

SUS431 este magnetic?

Da. Ca grad martensitic, este puternic magnetic în toate condițiile, ceea ce este util pentru inspecția magnetică și pentru aplicații care necesită răspuns magnetic.

Cum se compară SUS431 cu SUS304?

SUS431 oferă aproximativ dublul rezistenței la tracțiune față de SUS304 recoaptă, dar o ductilitate mai mică și o rezistență la coroziune mult mai mică în cloruri. SUS304 este austenitic, nemagnetic și formabil; SUS431 este alegerea inginerească atunci când domină rezistența și rezistența la uzură, iar mediul este blând.