DIN 17440 X20CrNi17-2 调质钢 – 高性能马氏体不锈钢
材料概述
DIN 17440 X20CrNi17-2 (材料号 1.4057) 是一种 17% 铬镍马氏体不锈钢，可通过淬火回火调质处理获得高强度与良好韧性的平衡。该钢种具备良好的耐水、弱酸、盐水及氧化性酸(如硝酸)腐蚀能力，表面可高抛光，但需注意滑动接触时的咬合倾向。
主要特性
- 可调质硬化：通过淬火+回火获得 750–950 MPa 抗拉强度
- 良好的耐腐蚀性：耐水、弱酸、盐水、硝酸等氧化性介质
- 优良的切削加工性：易于机加工成型
- 高耐磨与可高抛光：适合轴类、阀杆等磨损工况
- 滑动接触需选配硬度：避免同材质咬死
- 宽温度适用范围：-40 °C 至 550 °C 长期使用
典型应用领域
- 高负荷发动机部件：泵、压缩机、船舶动力系统关键件
- 食品工业、皂化工业、醋酸工业设备
- 阀门杆、泵轴、螺栓、齿轮等机械结构件
- 要求高抛光表面的装饰/卫生部件
物理与力学性能
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20 °C | 7.65–7.7 g/cm³ |
力学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | 20 °C | 196–216 GPa | |
| 100 °C | 213 GPa | ||
| 200 °C | 207 GPa | ||
| 300 °C | 200 GPa | ||
| 400 °C | 192 GPa | ||
| 断后伸长率 | 20 °C | 10–14 % | |
| 横向断后伸长率 | 20 °C | 5–10 % | |
| 泊松比 | 23 °C | 0.3 | 马氏体不锈钢典型值 |
| 剪切模量 | 23 °C | 77 GPa | 马氏体不锈钢典型值 |
| 抗拉强度 | 20 °C | 750–950 MPa | |
| 横向抗拉强度 | 20 °C | 750–950 MPa | |
| 屈服强度 Rp0.2 | 20 °C | 550 MPa | |
| 50 °C | 515 MPa | ||
| 100 °C | 495 MPa | ||
| 150 °C | 475 MPa | ||
| 200 °C | 460 MPa | ||
| 250 °C | 450 MPa | ||
| 300 °C | 430 MPa | ||
| 350 °C | 390 MPa | ||
| 400 °C | 345 MPa | ||
| 横向屈服强度 Rp0.2 | 20 °C | 550 MPa |
热学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 热膨胀系数 | -100 °C | 9.2 × 10⁻⁶ 1/K | |
| 20 °C | 9.9 × 10⁻⁶ 1/K | ||
| 100 °C | 1.0–1.03 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 200 °C | 1.05–1.08 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 300 °C | 1.1–1.12 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 400 °C | 1.1–1.16 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 500 °C | 1.1–1.19 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 600 °C | 1.21 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 700 °C | 1.24 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 800 °C | 1.29 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 900 °C | 1.34 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 1000 °C | 1.39 × 10⁻⁵ 1/K | ||
| 长期使用温度范围 | – | -40 至 550 °C | |
| 熔点范围 | – | 1370–1530 °C | 马氏体不锈钢典型值 |
| 比热容 | 20 °C | 450–460 J/(kg·K) | |
| 100 °C | 482 J/(kg·K) | ||
| 200 °C | 506 J/(kg·K) | ||
| 300 °C | 525 J/(kg·K) | ||
| 400 °C | 547 J/(kg·K) | ||
| 500 °C | 576 J/(kg·K) | ||
| 600 °C | 616 J/(kg·K) | ||
| 热导率 | 20 °C | 19.6–25 W/(m·K) | |
| 热扩散率 | 20 °C | 5.7 mm²/s |
电学性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 电阻率 | 20 °C | 6.17–7.0 × 10⁻⁷ Ω·m |
化学成分 (典型值，质量分数 %)
| 元素 | 含量范围 |
|---|---|
| 碳 (C) | 0.14–0.23 |
| 铬 (Cr) | 15.5–17.5 |
| 锰 (Mn) | ≤ 1.0 |
| 镍 (Ni) | 1.5–2.5 |
| 磷 (P) | ≤ 0.05 |
| 硅 (Si) | ≤ 1.0 |
| 硫 (S) | ≤ 0.03 |
热处理建议
- 固溶退火：950–1050 °C 快冷
- 调质处理：淬火 (950–1050 °C 油/风冷) + 回火 (600–750 °C 视强度要求而定)
- 应力消除：550–650 °C 保温后炉冷
注意事项
滑动摩擦副建议采用不同硬度等级搭配(硬度差 ≥ 50 HB)或表面处理(氮化、硬铬镀层)以防咬合。
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