UGI® 446 退火态高铬铁素体不锈钢:耐 800–1150°C 高温氧化、玻璃金属封接用钢
材料概述
UGI® 446 是一种含铬量超过 23% 的铁素体不锈钢,在铁素体不锈钢中耐腐蚀性能最优。该钢种抗高温氧化性能优异,抗结垢剥落能力强,常用于 800–1150°C 温度范围的应用。其热膨胀系数接近特种玻璃,常用于金属-玻璃封接结构。UGI® 446 对液态铜、黄铜等金属耐受性好,适用于不锈钢与铜/黄铜紧密接触的电气应用。
长时间暴露于 350–800°C 会导致冶金组织演变变脆(σ 相析出或铁素体分解)。退火态下组织为 100% 铁素体,确保无晶间腐蚀倾向。但在 350–750°C 长时间停留会导致脆性相析出(~475°C α+α' 分解、高温 σ 相),必须避免。
主要性能参数
一般性能
| 性能项目 | 数值 |
|---|---|
| 密度 | 7.5 g/cm³ |
力学性能 (退火态)
| 性能项目 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 弹性模量 | 220 GPa | — |
| 断后伸长率 | ≥ 20% | 最小值 |
| 抗拉强度 | ≥ 480 MPa | 最小值 |
热学性能
| 性能项目 | 数值 |
|---|---|
| 比热容 | 500 J/(kg·K) |
| 热导率 | 17 W/(m·K) |
电学性能
| 性能项目 | 数值 |
|---|---|
| 电阻率 | 1.1×10⁻⁶ Ω·m |
化学成分 (质量分数, %)
| 元素 | 含量 | 备注 |
|---|---|---|
| 碳 (C) | ≤ 0.06 | 最大值 |
| 铬 (Cr) | 23.0 – 24.0 | — |
| 锰 (Mn) | ≤ 1.0 | 最大值 |
| 钼 (Mo) | ≤ 0.5 | — |
| 镍 (Ni) | ≤ 0.5 | 最大值 |
| 氮 (N) | ≤ 0.1 | 最大值 |
| 磷 (P) | ≤ 0.03 | 最大值 |
| 硅 (Si) | ≤ 0.7 | 最大值 |
| 硫 (S) | ≤ 0.03 | 最大值 |
工艺性能与应用
应用领域
- 玻璃-金属封接
- 照明电气导体
- 与铜、黄铜接触的组装件
- 玻璃模具零件
冷成形
冷镦: 延展性好,适合冷镦。对热轧或冷拔产生的划痕敏感,严重冷变形后可能导致表面裂纹。
弯曲/成形: 延展性好,适合弯曲成形。延脆转变温度接近室温,建议低速变形。取决于热机械历史,拉伸表面可能出现“橙皮”现象(粗晶粒所致)。
拉拔/定型: 适合常规冷成形。冷变形略微提高强度 (Rm, Rp0.2) 并降低延展性,最大截面缩减率可达 80%。
耐腐蚀性能
局部腐蚀 - 点蚀电位 (ISO 15158, 0.02M NaCl):
| 铁素体牌号 | 点蚀电位 (mV/SCE) |
|---|---|
| AISI 430 (1.4016) | 350 |
| AISI 434 (1.4113) | 400 |
| AISI 446 (1.4763) | 420 |
| 1.4511 / 1.4509 | 470 |
| AISI 445 (1.4621) | 550 |
UGI® 446 点蚀电位优于标准 430,但低于 Ti/Nb 稳定铁素体钢 (4511, 4509, 4621),因其对晶间腐蚀有轻微敏感性。
高温氧化: 800–1150°C 下抗氧化性能优异,循环氧化测试中抗结垢剥落表现良好。
切削加工性
车削: 与其他铁素体钢类似,需注意切屑粘刀导致刀具早期磨损、表面粗糙、尺寸偏差。建议使用涂层刀具 (TiN/TiAlN),高压切削液,极压添加剂润滑剂。
退火态 (Rm 450–550 MPa) 切削速度参考:
- 切深 6mm/进给 0.5mm/r → 160 m/min
- 切深 3mm/进给 0.4mm/r → 190 m/min
- 切深 1mm/进给 0.2mm/r → 260 m/min
钻削: 润滑至关重要,需充足稳定流量。大直径钻削首选内冷钻头。硬质合金钻头顶角 130–140°,HSS 钻头 118°。
热处理
退火态为 100% 铁素体,仅冷加工后无需进一步热处理。若因 350–800°C 长时间暴露导致脆化 (σ 相/铁素体分解),可在 800–1130°C 热处理恢复退火组织。为避免粗晶粒不利弯曲,建议 840–900°C 完全退火 (≥2h) 后水冷或脉冲空气快冷。
热加工
锻造: 800–1130°C 易于锻造,锻后可空冷或水冷。
使用限制
UGI® 446 延脆转变温度接近室温,不建议用于大截面 (如实心棒 >80mm)。
供货产品形式
| 产品 | 形状 | 表面 | 公差 | 尺寸范围 |
|---|---|---|---|---|
| 线材 | 圆形 | 酸洗 | — | 5.0–32 mm |
| 拉拔丝 | 圆形 | — | — | 0.8–18.0 mm |
| 型材 | — | — | — | 2–70 mm² |
| 棒材 | 圆形 | 热轧除鳞 | 12–13 | 22–71 mm |
| 棒材 | 圆形 | 车削抛光 | 9–11 | 22–71 mm |
| 棒材 | 圆形 | 冷拔 | 8–9 | 2.0–55 mm |
其他规格请联系供货商。
焊接
作为未 Ti/Nb 稳定的铁素体钢,UGI® 446 焊接困难。需精细调整参数避免粗晶粒脆性熔合区,限制热影响区与熔敷区晶间腐蚀。为保持冲击性能,首选快速冷却、低热输入工艺 (激光焊优于 TIG)。
为避免焊缝晶间腐蚀,建议用稳定焊丝:EXHAUST® F1 – 18LNb 或 EXHAUST® F1 EVO – 18LNbSi。焊缝厚度 >2mm 时,首选双稳定 (Ti+Nb) 焊丝 EXHAUST® Bi-Stab – 18LNbTi EVO。
金属
- ASTM A473 446 退火高铬铁素体不锈钢:耐高温抗氧化精品钢
- ASTM A276 446 级不锈钢 – 退火冷加工状态
- ASTM A276 446 级:高性能退火热加工不锈钢
- 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
- UGI® HT286 合金 - 退火与冷拔态高性能应用