เหล็กกล้าไร้สนิม SUS431: องค์ประกอบ การบำบัดความร้อน และการใช้งาน

SUS431 เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่ระบุใน JIS G4303 สำหรับแท่งเหล็ก ซึ่งมีความแข็งแรงสูงพร้อมความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวที่ดีกว่าเกรดโครเมียมมาร์เทนซิติกธรรมดา คุณลักษณะที่กำหนดคือการเติมนิกเกิลโดยเจตนา: นิกเกิล 1.25 ถึง 2.50 เปอร์เซ็นต์จะทำให้ออสเทนไนต์คงตัวในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกเต็มรูปแบบในการดับ และปรับแต่งชั้นพาสซีฟออกไซด์

อัตลักษณ์เกรดและเทียบเท่ามาตรฐาน

SUS431 สอดคล้องกับ UNS S43100, AISI ประเภท 431 และ EN 1.4057 โดยมีชื่อเหล็ก X17CrNi16-2 ในมาตรฐานยุโรป ค่าเทียบเท่าของจีนภายใต้ GB/T 1220 คือ 1Cr17Ni2 โปรดทราบว่า EN 1.4542 เป็นเกรดที่แตกต่างกัน: เป็นเหล็กชุบแข็งด้วยการตกตะกอน X5CrNiCuNb16-4 ซึ่งมักเรียกว่า 17-4 PH และไม่สามารถใช้แทน 431 ได้ รูปแบบผลิตภัณฑ์ครอบคลุมโดย JIS G4303 สำหรับแท่งเหล็ก ASTM A276 และ A479 สำหรับแท่งและรูปทรง และ ASTM A240 สำหรับแผ่น

องค์ประกอบทางเคมีตาม JIS G4303

องค์ประกอบ	เนื้อหา (น้ำหนัก%)
คาร์บอนสูงสุด	0.20
ซิลิคอนสูงสุด	1.00
แมงกานีสสูงสุด	1.00
ฟอสฟอรัสสูงสุด	0.040
ซัลเฟอร์, สูงสุด	0.030
โครเมียม	15.00–17.00
นิกเกิล	1.25–2.50
เหล็ก	สมดุล

การรักษาความร้อนและสมบัติทางกล

เกรดนี้ได้รับการอบอ่อนสำหรับการตัดเฉือน จากนั้นจึงชุบแข็งและอบคืนตัวเพื่อการบริการ การหลอมจะดำเนินการประมาณ 680-700 C ด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศ การชุบแข็งประกอบด้วยออสเทนไนซ์ที่อุณหภูมิ 950-1,050 C ตามด้วยการชุบน้ำมัน ซึ่งทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่มีการบิดเบือนที่ยอมรับได้

ค่าขั้นต่ำในการดับและปรับอุณหภูมิตาม JIS G4303:

คุณสมบัติ	ค่า
ความต้านแรงดึงต่ำสุด (MPa)	1080
ความเครียดที่พิสูจน์ได้ 0.2% ขั้นต่ำ (MPa)	860
การยืดตัว, นาที (%)	10
พลังงานกระแทก, นาที (J)	39
ความแข็งสูงสุด (HB) ชุบแข็งและอบคืนตัว	302
ความแข็งสูงสุด (HB) อบอ่อน	285

อุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาจะควบคุมความสมดุลของความแข็งแรงและความเหนียว อุณหภูมิต่ำประมาณ 200-350 C ยังคงความแรงไว้ใกล้ระดับสูงสุด อุณหภูมิที่สูงประมาณ 600 C จะคืนความเหนียวและความเหนียวเมื่อความแข็งแรงลดลง โดยทั่วไปจะหลีกเลี่ยงการอบคืนตัวในช่วงอุณหภูมิปานกลางประมาณ 400-550 C เนื่องจากสามารถลดทั้งความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวต่อแรงกระแทก

ความต้านทานการกัดกร่อนและขีดจำกัด

นิกเกิลช่วยเพิ่มความหนาแน่นและการยึดเกาะของฟิล์มออกไซด์ ดังนั้น SUS431 จึงต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศระดับเล็กน้อย น้ำจืด เกลือถนน และกรดอินทรีย์เจือจางได้ดีกว่าเกรดมาร์เทนซิติกที่ปราศจากนิกเกิล ไม่เหมาะสำหรับการแช่น้ำทะเล คลอไรด์เข้มข้น หรือกรดออกซิไดซ์ ในสภาวะที่ชุบแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อนจะค่อนข้างต่ำกว่าในสภาวะอบอ่อน และชิ้นส่วนที่ต้องการประสิทธิภาพการกัดกร่อนที่ดีที่สุดควรจะถูกทำให้อุณหภูมิต่ำและผ่านกระบวนการตัดเฉือนหลังการตัดเฉือน

การเชื่อมและการผลิต

SUS431 สามารถเชื่อมได้เมื่อส่วนประกอบถูกเชื่อมก่อนการชุบแข็งขั้นสุดท้าย เปิดความร้อนที่ 150-200 C เพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวในช่วงเย็น ให้ใช้ฟิลเลอร์ออสเทนนิติก 431-matching หรือ 309-type ในกรณีที่ความเหนียวมีความสำคัญ และควบคุมอุณหภูมิที่ 200-300 C หลังการเชื่อมเพื่อบรรเทาความเครียดที่ตกค้าง การเชื่อมหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายจะทำให้บริเวณที่ได้รับความร้อนอ่อนตัวลง และควรหลีกเลี่ยงสำหรับข้อต่อรับน้ำหนัก สำหรับตัวยึดที่มีความสำคัญต่อการบินและอวกาศและความปลอดภัย การตรวจสอบโดยไม่ทำลายถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานหลังการให้ความร้อนขั้นสุดท้าย

การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ตัวยึดและสตัดที่มีความแข็งแรงสูง เพลาปั๊มและก้านวาล์ว ใบพัดกังหัน เพลาใบพัด สปินเดิลของเครื่องมือกล ส่วนประกอบของระบบกันสะเทือนและพวงมาลัย และฮาร์ดแวร์ที่แข็งตัวซึ่งต้องต้านทานการกัดกร่อนระดับเล็กน้อย

คำถามที่พบบ่อย

SUS431 เหมือนกับ AISI 431 หรือไม่?

ใช่. SUS431 คือการกำหนด JIS AISI 431 และ UNS S43100 เป็นชื่ออเมริกันที่เทียบเท่าสำหรับองค์ประกอบเดียวกัน

การกำหนดยุโรปที่ถูกต้องสำหรับ 431 คืออะไร?

EN 1.4057 โดยมีชื่อเหล็ก X17CrNi16-2 EN 1.4542 ซึ่งบางครั้งเรียกว่าเทียบเท่า แท้จริงแล้วคือเกรด X5CrNiCuNb16-4 ที่ทำให้แข็งตัวด้วยการตกตะกอน และจะต้องไม่ใช้แทน

SUS431 สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลได้หรือไม่

เฉพาะในการสัมผัสแสงน้อย เช่น อากาศชายฝั่งที่ไม่มีน้ำกระเซ็น หรือเกลือบนถนนเป็นครั้งคราว การแช่น้ำทะเลอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยก ใช้เกรด 316 ดูเพล็กซ์ หรือซูเปอร์ออสเทนนิติกสำหรับหน้าที่นั้น

ควรเลือกอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาเท่าใด

เพื่อความแรงสูงสุด อบอุณหภูมิ 200-350 C เพื่อความเหนียว อบอุณหภูมิใกล้ 600 C และยอมรับการลดความแรง หลีกเลี่ยงช่วงอุณหภูมิ 400-550 C ซึ่งความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวทนต่อแรงกระแทกอาจลดลงทั้งคู่

SUS431 เป็นแม่เหล็กหรือไม่?

ใช่. เนื่องจากเป็นเกรดมาร์เทนซิติก จึงมีแม่เหล็กแรงสูงในทุกสภาวะ ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบด้วยแม่เหล็กและสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตอบสนองทางแม่เหล็ก

SUS431 เปรียบเทียบกับ SUS304 เป็นอย่างไร

SUS431 มีความต้านทานแรงดึงมากกว่า SUS304 อบอ่อนประมาณสองเท่า แต่มีความเหนียวต่ำกว่าและความต้านทานการกัดกร่อนในคลอไรด์ต่ำกว่ามาก SUS304 เป็นออสเทนนิติก ไม่เป็นแม่เหล็ก และขึ้นรูปได้ SUS431 เป็นตัวเลือกทางวิศวกรรมเมื่อมีความแข็งแกร่งและความต้านทานการสึกหรอเป็นสำคัญ และมีสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรง