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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

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:

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

  1. ASTM A473 446 退火高铬铁素体不锈钢:耐高温抗氧化精品钢
  2. ASTM A276 446 级不锈钢 – 退火冷加工状态
  3. ASTM A276 446 级:高性能退火热加工不锈钢
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  5. 软退火铱 (Ir) —— 高纯度、耐热的铂族金属
  6. PdAg40 软态退火钯银合金:增强耐久性与耐腐蚀性
  7. PdAg50 软态退火合金:电信与控制系统耐用接触材料
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  9. PdCo40W20 软态退火合金:卓越耐腐蚀与耐磨性能
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  12. UGI® HT286 合金 - 退火与冷拔态高性能应用