Edelstahl 431: Duplex-martensitische-ferritische Legierung für Anwendungen mit hoher-Beanspruchung

Edelstahl 431 ist eine einzigartige Duplex-martensitische-ferritische Sorte, die die hohe Festigkeit martensitischer Stähle mit der verbesserten Korrosionsbeständigkeit ferritischer Legierungen kombiniert. Mit 15–17 % Chrom und 1,25–2,5 % Nickel ist es für Komponenten mit hoher -Beanspruchung in Umgebungen mit mittlerer{8}Korrosion konzipiert und schließt die Lücke zwischen einfachen martensitischen Sorten und teuren austenitischen Legierungen.

Chemische Zusammensetzung (Schlüssel, % gemäß ASTM A240)

Kohlenstoff (C): Weniger als oder gleich 0,20

Chrom (Cr): 15,00–17,00

Nickel (Ni): 1,25–2,50

Mangan (Mn): Weniger als oder gleich 1,00

Mechanische Eigenschaften (Wärme-behandelt)

Zugfestigkeit: Größer oder gleich 725 MPa

Streckgrenze: Größer oder gleich 515 MPa

Dehnung in 50 mm: Größer oder gleich 15 %

Härte: Weniger als oder gleich 285 HB (geglüht), bis zu 45 HRC (wärmebehandelt)

Leistungsvorteile

Duplex-Mikrostruktur: Gleicht martensitische Festigkeit mit ferritischer Korrosionsbeständigkeit aus.

Hohe Ermüdungsbeständigkeit: Hält wiederholten Belastungszyklen für Automobil- und Luftfahrtteile stand.

Kosten-Effektive Stärke: Günstiger als Duplex-austenitische-ferritische Sorten wie 2205 für den Einsatz mit niedrigem-Chloridgehalt.

Anwendungen

Antriebswellen und Aufhängungskomponenten für Kraftfahrzeuge

Teile und Steuerstangen für Flugzeugfahrwerke

Pumpenwellen und Hochdruckventilschäfte

Äquivalente Noten

EN 1.4057, JIS SUS431, DIN X2CrNi17-2

5 häufige Fragen und Antworten

Was macht 431 zu einem „Duplex“-Edelstahl und wie wirkt sich dies auf seine Leistung aus?431 hat eine gemischte martensitische -ferritische Mikrostruktur, die durch kontrollierte Abkühlung nach dem Erhitzen auf 950–1050 Grad entsteht. Die martensitische Phase trägt zu einer hohen Zugfestigkeit (größer oder gleich 725 MPa) und Härte (bis zu 45 HRC) bei, während die ferritische Phase (stabilisiert durch Nickelzugabe) die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität verbessert. Diese Duplexstruktur eliminiert den Kompromiss, der bei rein martensitischen Sorten (z. B. 410 ist stark, aber anfällig für Rost) oder rein ferritischen Sorten (z. B. 409 ist korrosionsbeständig, aber schwach) auftritt. Bei Automobilantriebswellen bedeutet dies, dass die Komponente hohen Drehmomentbelastungen standhalten kann (Festigkeit) und Streusalzkorrosion (ferritische Phase) widersteht, wodurch Wartungs- und Austauschkosten gesenkt werden.

Wie ist die Korrosionsbeständigkeit von 431 im Vergleich zu 410 und 304?Der höhere Gehalt an Chrom (15–17 %) und Nickel (1,25–2,5 %) macht 431 deutlich korrosionsbeständiger als 410 (11,5–13,5 % Cr, kein Ni), sodass es Streusalz und Industrieatmosphären standhält, in denen 410 schnell rosten würde. Es widersteht milden Säuren und alkalischen Lösungen besser als 410 und eignet sich daher für chemische Pumpenschächte bei der Verarbeitung niedriger -Konzentrationen. Es ist jedoch weniger korrosionsbeständig-als 304, das einen höheren Nickelgehalt (8–10,5 %) und eine vollständig austenitische Struktur hat, die eine überlegene Chlorid- und Säurebeständigkeit bietet.. 431 ist ideal für Anwendungen, die Festigkeit und eine bessere Korrosion als 410 erfordern, aber nicht den extremen Schutz von 304 oder 316.

Warum wird 431 für stark beanspruchte Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie verwendet?Luft- und Raumfahrt- und Automobilteile (z. B. Fahrwerkssteuerstangen, Antriebswellen) erfordern eine hohe Zugfestigkeit, Streckgrenze und Ermüdungsbeständigkeit, um extremen, wiederholten Belastungen standzuhalten. Die Zugfestigkeit von mehr als oder gleich 725 MPa und die Streckgrenze von mehr als oder gleich 515 MPa übertreffen die Leistung von 410 und 420, während die Ermüdungsbeständigkeit austenitischen Sorten wie 304 überlegen ist, die eine geringere Streckgrenze haben. Seine Duplexstruktur bietet außerdem eine gute Schlagzähigkeit und verhindert sprödes Versagen bei plötzlichen Belastungsspitzen (z. B. wenn ein Auto in ein Schlagloch fährt oder ein Flugzeug landet). Im Gegensatz zu teuren exotischen Legierungen ist 431 kosten-effektiv für die Massenproduktion-hoch-beanspruchter Komponenten und erfüllt gleichzeitig strenge Industrieleistungsstandards.

Welches Wärmebehandlungsverfahren wird für 431 verwendet und warum?Die Wärmebehandlung von 431 ist auf die Optimierung seiner Duplex-Mikrostruktur zugeschnitten: Durch Glühen (800–900 Grad, langsames Abkühlen) entsteht eine weiche ferritische -martensitische Mischung mit einer Härte von höchstens 285 HB, wodurch es sich leicht bearbeiten oder zu komplexen Formen wie Ventilschäften formen lässt. Durch Abschrecken (950–1050 Grad, Wasserkühlung) wird der Martensitgehalt erhöht und die Festigkeit und Härte für hochbeanspruchte Teile auf 40–45 HRC erhöht. Durch Anlassen (200–600 Grad) werden diese Eigenschaften ausgeglichen: Durch Anlassen bei niedriger Temperatur (200–300 Grad) bleibt die Härte der Ventilschäfte erhalten, während Anlassen bei hoher Temperatur (500–600 Grad) die Zähigkeit von Antriebswellen verbessert, die Stoßbelastungen ausgesetzt sein können. Diese Flexibilität ermöglicht es Herstellern, die Eigenschaften von 431 an spezifische Komponentenanforderungen anzupassen.

Welche Herausforderungen gibt es beim Schweißen von 431 und wie kann man ihnen begegnen?Schweißen 431 erfordert eine sorgfältige Kontrolle, um seine Duplexstruktur zu bewahren und Sprödigkeit zu vermeiden. Die größte Herausforderung ist die Martensitbildung in der WEZ, die auftritt, wenn die Schweißnaht zu schnell abkühlt, was zu Rissen und verminderter Duktilität führt. Um dies zu mildern, erhitzen Sie das Grundmetall vor dem Schweißen auf 150–250 Grad vor, verwenden Sie eine geringe Wärmezufuhr (WIG-Schweißen wird aus Präzisionsgründen bevorzugt) und tempern Sie das Teil nach dem Schweißen bei 250–300 Grad, um die HAZ zu erweichen. . 431 Es sollte ein Fülldraht aus 309 verwendet werden. Der höhere Nickelgehalt von 309 stabilisiert die austenitische Phase in der Schweißnaht, verbessert die Duktilität und reduziert Risse. Dicke Abschnitte (über 5 mm) sollten in mehreren Durchgängen mit Kühlung zwischen den Durchgängen geschweißt werden, um den Wärmeaufbau zu kontrollieren und sicherzustellen, dass die endgültige Schweißnaht die gleiche Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit wie das Grundmetall behält.