UGI 4057 AIR:高性能马氏体不锈钢——卓越耐腐蚀性
UGI 4057 AIR 是一种含镍的马氏体不锈钢。其 15% 铬含量使其耐腐蚀性优于传统马氏体钢如 AISI 410 或 420。Cr、Ni、C 等合金元素的平衡配比,确保奥氏体化后获得近全马氏体组织(残留奥氏体和 δ 铁素体极少),从而充分发挥强度潜力。该钢主要以调质(淬火+回火)状态使用,通过调节回火温度可获得广泛的力学性能组合。
调质态组织为细小铬碳化物分布的全马氏体。热轧和奥氏体化基本消除 δ 铁素体(保证 δ 相 <5%)。按 ASTM E45/A 评级,UGI 4057 AIR 的微观洁净度达到:A、B、C、D 类夹杂物薄/重级均 ≤2 级。对微观洁净度要求更高的场合,可供应 ESR 电渣重熔纯净版。
UGI 4057 AIR 在室温至 727°C(居里点)为铁磁性。其磁性能为半硬磁,随回火显著变化,具体演变曲线见数据手册图表部分。
主要性能
一般性能
| 性能 | 温度 | 数值 |
|---|---|---|
| 密度 | 20 °C | 7.71 g/cm³ |
| 100 °C | 7.69 g/cm³ | |
| 200 °C | 7.66 g/cm³ | |
| 300 °C | 7.64 g/cm³ | |
| 400 °C | 7.60 g/cm³ |
力学性能
| 性能 | 温度 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 弹性模量 | 20 °C | 215 GPa | |
| 100 °C | 212 GPa | ||
| 200 °C | 205 GPa | ||
| 300 °C | 200 GPa | ||
| 400 °C | 190 GPa | ||
| 布氏硬度 | 293 HB | 最小值 |
热学性能
| 性能 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 热膨胀系数 | 10.6 × 10⁻⁶ 1/K | 20–100°C |
| 11.2 × 10⁻⁶ 1/K | 20–200°C | |
| 11.7 × 10⁻⁶ 1/K | 20–300°C | |
| 12.1 × 10⁻⁶ 1/K | 20–400°C | |
| 比热容 | 460 J/(kg·K) | |
| 热导率 | 25 W/(m·K) |
电学性能
| 性能 | 数值 |
|---|---|
| 电阻率 | 7.0 × 10⁻⁷ Ω·m |
化学成分
| 元素 | 含量 | 备注 |
|---|---|---|
| 碳 | 0.12–0.20% | |
| 铬 | 15.0–17.0% | |
| 铜 | 0.5% | 最大值 |
| 锰 | 1.0% | 最大值 |
| 钼 | 0.30% | 最大值 |
| 镍 | 2.0–3.0% | |
| 磷 | 0.025% | 最大值 |
| 硅 | 1.0% | 最大值 |
| 硫 | 0.005% | 最大值 |
工艺性能与应用
应用领域
UGI 4057 AIR 常用于设计要求良好耐腐蚀性的高应力部件,如航空配件、泵轴、阀门零件。亦满足 EN10272 压力容器用钢标准。
耐腐蚀性能
该钢具有良好的大气耐腐蚀性,是标准马氏体钢中耐蚀性最优者之一;仅结构硬化钢如 UGIMA® 4542 更优(马氏体钢中)。亦耐某些石油和有机产品。
| 环境 | 表现/用途 |
|---|---|
| 硝酸 | 良好 |
| 磷酸 | 受限使用 |
| 硫酸 | 受限使用 |
| 乙酸 | 受限使用 |
| 碳酸钠 | 一般 |
| NaCl 雾测试 | 一般 |
| 湿气 | 良好 |
| 海水 | 受限使用 |
注: 不锈钢耐蚀性取决于多因素:腐蚀介质成分(氯离子浓度、氧化剂有无、温度、pH、搅动等)及材料表面状态(无金属微粒、表面光洁度、硬化/抛光等)。盐雾测试(ISO 9227)等需采取预防措施,如避免标签导致的锈蚀蔓延缩短测试时间。
热处理
UGI 4057 AIR 热处理包含两步:
- 奥氏体化: 950–1030°C,保温 ≥30 min。目的:溶解碳,获得过饱和马氏体。冷却需足够快以避免晶界析出损害韧性,但不宜过快防淬裂。视零件尺寸可选油淬(中等剧淬)或风冷。
- 回火: 视客户规范而定。部分规范要求双回火(消除首次回火后新生马氏体内应力),部分单回火。得益于奥氏体化后残留奥氏体极少,UGI 4057 AIR 既适用单回火也适用双回火。QT900 级推荐工艺:
- 双回火:640°C/4h/空冷 + 610°C/4h/空冷
- 单回火:650°C/4h/空冷
软化退火/软化处理: 完全退火因需极慢冷却而不切实际。可采用半退火:
- 低温奥氏体化形成球化碳化物,典型 800°C/2h,炉冷至 600°C 后空冷;
- 高温回火 680–700°C/4h,空冷。
热成形
UGI 4057 AIR 适合锻造。缓慢加热至 850°C,再快速加热至 1150–1180°C,在 1180–950°C 范围锻造。锻后需进行 200°C 去应力或 750–850°C 软化,或调质处理。
供货形式
| 产品 | 截面 | 表面 | 公差 | 尺寸 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 棒材 | 圆棒 | 热轧去鳞 | k13–k12 | 22–115 |
| 车削 | ||||
| 光车/剥皮抛光 | h11–h10 / h9 | 22–115 | ||
| 无心磨 | h9–h8–h7 | 5–115 | ||
| 冷拔 | h9 | 5–21 |
焊接
采取适当预防措施后,UGI 4057 AIR 可在调质、硬化或软化态下进行大多数电弧焊或电阻焊。
- 防焊后冷裂纹:预热 200–300°C,层间温度 ≥200°C。焊后需 650°C 回火。
- 需填充金属时:推荐成分相近的焊丝(焊缝力学性能需匹配母材时)。否则可用 AWS E/ER310 奥氏体焊丝。
- MIG 焊保护气:Ar + 1–3% CO₂ 或 O₂。禁用含 H₂ 气体。药皮焊条焊前须烘干。
金属
- PtW10 软退火铂钨合金 (+A):优质接触材料
- 软退火铱 (Ir) —— 高纯度、耐热的铂族金属
- PdAg40 软态退火钯银合金:增强耐久性与耐腐蚀性
- PdAg50 软态退火合金:电信与控制系统耐用接触材料
- PdAg70 软态退火合金:电信与控制应用的优质触点材料
- PdCo40W20 软态退火合金:卓越耐腐蚀与耐磨性能
- PdW10 软态退火合金 (+A):耐用触点材料的理想选择
- AgCu10 软态退火合金 (+A):延展性好、可加工的铜银复合材料,用于大电流开关
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