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UGI 4057 AIR QT900:优质马氏体不锈钢,卓越耐腐蚀性能

UGI 4057 AIR 是一种含镍的马氏体不锈钢,其 15% 的铬含量使其耐腐蚀性优于经典的马氏体不锈钢(如 AISI 410 或 420)。UGI 4057 AIR 中合金元素 Cr、Ni 和 C 的平衡经过精心设计,在奥氏体化后可获得近乎完全的马氏体组织(残留奥氏体和 δ 铁素体含量极少),从而充分发挥强度。该钢级主要以淬火回火状态供货,通过调节回火温度可获得广泛的力学性能范围。

淬火回火状态下的显微组织为细小铬碳化物的全马氏体组织。通过热轧和奥氏体化,δ 铁素体几乎被完全消除(保证 δ 相分数 < 5%)。UGI 4057 AIR 保证符合 ASTM E45/A 标准的微观洁净度。对于要求更高微观洁净度的应用,UGI 4057 AIR 也提供 ESR 重熔精炼版本。

UGI 4057 AIR 在室温至 727°C(居里转变点)下为铁磁性材料。其磁性为半硬磁性,随回火显著变化,具体演变曲线请参考数据手册图表部分。

性能参数

一般性能

性能 温度 数值
密度 20 °C 7.71 g/cm³
密度 100 °C 7.69 g/cm³
密度 200 °C 7.66 g/cm³
密度 300 °C 7.64 g/cm³
密度 400 °C 7.60 g/cm³

力学性能

性能 温度 数值 备注
夏比 V 型缺口冲击能量 20 J 最小值
弹性模量 20 °C 215 GPa
弹性模量 100 °C 212 GPa
弹性模量 200 °C 205 GPa
弹性模量 300 °C 200 GPa
弹性模量 400 °C 190 GPa
伸长率 12% 最小值,直径 ≤ 100mm
布氏硬度 270.0 - 321.0
抗拉强度 900.0 - 1080.0 MPa 直径 ≤ 100mm

热学性能

性能 数值 备注
热膨胀系数 0.0000106 1/K 20 至 100°C
热膨胀系数 0.0000112 1/K 20 至 200°C
热膨胀系数 0.0000117 1/K 20 至 300°C
热膨胀系数 0.0000121 1/K 20 至 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 7e-07 Ω·m

化学成分

元素 含量 (%) 备注
碳 0.12 - 0.2
铬 15.0 - 17.0
铜 0.5 最大值
锰 1.0 最大值
钼 0.3 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,如飞机配件、泵轴和阀门零件。同时也满足 EN10272 标准对压力容器的要求。

耐腐蚀性能

该合金具有良好的大气腐蚀抵抗力,是标准马氏体钢级中耐腐蚀性最优者之一;仅结构硬化钢级如 UGIMA® 4542 具有更高耐蚀性(马氏体钢级中)。它还耐某些石油和有机产品腐蚀。

环境 行为/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 (盐雾试验) 一般
湿热 良好
海水 受限使用

注意:不锈钢的耐腐蚀性取决于多种因素,包括腐蚀介质成分(氯化物浓度、氧化剂有无、温度、pH 值、搅动与否等)及材料表面处理(无金属颗粒、表面光洁度、硬化、抛光等)。某些测试如氯化钠盐雾试验 (ISO 9227) 需采取预防措施,例如避免使用可能导致锈蚀扩散的标签。

热处理

UGI 4057 AIR 的热处理包含两步:

  1. 奥氏体化:目的在于溶解碳,获得硬的过饱和马氏体。温度范围 950°C - 1030°C,保温至少 30 分钟。冷却需足够快以避免晶界析出(有损韧性),但又不能过快以防淬火裂纹。根据工件尺寸可采用油淬(中等剧烈度介质)或风冷。
  2. 回火:根据客户规格调整力学性能(强度/韧性平衡)。可进行单次或双次回火。得益于奥氏体化后残留奥氏体含量低,UGI 4057 AIR 既可单次回火也可双次回火。QT900 推荐工艺路线:
    • 640°C / 4h / 空冷 + 610°C / 4h / 空冷(双回火)
    • 650°C / 4h / 空冷(单回火)

退火/软化:完全退火因需极长冷却时间而不切实际。可采用以下半退火工艺:

热成形

UGI 4057 AIR 适合锻造。缓慢加热至 850°C,再快速升至 1150/1180°C,在 1180°C 至 950°C 范围内锻造。锻造后需进行 200°C 应力消除热处理,或 750-850°C 软化处理,或淬火回火。

可供产品形式

产品 截面 表面处理 公差 尺寸 (mm)
棒材 圆形 热轧去鳞 k13-k12 22-115
车光
光车/剥皮抛光 h11-h10 / h9 22-115
无心磨 h9-h8-h7 5-115
冷拉 h9 5-21

焊接

采取适当预防措施后,UGI 4057 AIR 可在回火、硬化或软化状态下进行大多数电弧焊或电阻焊。为防止焊后冷裂纹,焊前须预热至 200-300°C,层间温度保持 ≥200°C。焊后需进行 650°C 回火热处理。

如需填充金属,建议使用成分相似的焊丝,特别是要求焊缝金属力学性能与母材一致时。否则可用 AWS E/ER310 奥氏体焊丝。MIG 焊推荐 Ar + 1-3% CO₂ 或 O₂ 保护气,禁用含 H₂ 气体。焊条焊前须烘干。

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