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UGIMA® 4511 退火态:卓越切削加工性与耐腐蚀性

产品概述

UGIMA® 4511 是一种经铌稳定化的铁素体不锈钢,铬含量 16–17%。在具备良好耐腐蚀性的同时,该钢种对切削加工、冷镦及焊接等多种成型工艺表现出极高的适应性。

在特定应用中,UGIMA® 4511 可作为 1.4307 (304L) 的经济型替代材料。其铁素体组织赋予材料优异的铁磁性能、良好的抗氧化性(尤其耐热循环)以及与碳钢相近的热膨胀系数。交货状态下组织为完全铁素体,主要析出相为 Nb 碳氮化物和 Mn 硫化物。UGIMA® 4511 属软磁材料(可被磁铁吸引),通过磁性退火可优化磁性能,获得高相对磁导率和低矫顽力,该处理可在乌吉科技生产的棒材或机加工零件上进行。

主要性能参数

一般物理性能

性能数值
密度7.7 g/cm³

力学性能

性能温度数值备注
弹性模量20 °C220 GPa
100 °C215 GPa
200 °C210 GPa
300 °C205 GPa
400 °C195 GPa
断后伸长率–20 %最小值
布氏硬度–200.0最大值
抗拉强度–420–620 MPa

热学性能

性能数值备注
线膨胀系数10.0×10⁻⁶ 1/K20–100°C, 20–200°C
10.5×10⁻⁶ 1/K20–300°C, 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6×10⁻⁷ Ω·m

化学成分 (质量分数, %)

元素含量备注
碳 (C)≤0.03最大值
铬 (Cr)16.0–18.0
锰 (Mn)≤1.0最大值
铌 (Nb)≤0.60最大值,最小值:12×C%
氮 (N)≤0.03最大值
磷 (P)≤0.04最大值
硅 (Si)≤1.0最大值
硫 (S)≤0.03最大值

工艺性能与应用

典型应用领域

使用限制:不适用于低温环境(韧性不足)、要求非磁性的场合、需通过热处理获得高力学性能的场合。

冷成型

UGIMA® 4511 易于进行常规冷成型:冷拔、成形、冷镦等。因其加工硬化率适中,可降低冷加工时的工具应力与磨损。

耐腐蚀性能

点蚀倾向:在中性微氯化环境(0.02 mol/L NaCl,23°C)下测定点蚀电位,数值越高耐点蚀性越好。横向车削试样测试结果:

钢种点蚀电位 (mV/SCE)标准差
UGIMA® 451135818
UGI 451136615
UGI 4016L36140

晶间腐蚀:与 UGI 4511 同等,焊接后或经致敏热处理后均能通过标准测试(ASTM A262 Practice E;DIN EN ISO 3651-2)。

切削加工性能

对比标准 1.4511,UGIMA® 4511 在棒材车削中显著提高生产率,得益于刀具磨损更慢、断屑性更好。在 TORNOS SIGMA 32 自动车床上对比测试(生产 1000 件零件无需换刀):

车削(粗/精加工)
工序刀具标准 1.4511UGIMA® 4511
粗车 (ap=2mm, f=0.30)SECO TM2000 CCMT09T308-F2Vc = 280 m/minVc = 300 m/min
精车 (ap=0.5mm, f=0.10)SECO TM2000 CCMT09T304-F1Vc = 240 m/minVc = 250 m/min
VB15/0.15 标准测试 (ap=1.5mm, f=0.25)SECO TM2000 CCMT09T308-F2Vc < 200 m/minVc = 205 m/min

三种车削工况下,同等刀具磨损条件下生产率提升 5–10%。断屑性显著改善,有效避免标准 1.4511 常见的缠屑导致停机清理。

轴向钻削与切断
工序刀具标准 1.4511UGIMA® 4511
轴向钻削GÜHRING RT100F 6mm DK460UFVc=80, f=0.125Vc=100, f=0.125
ISCAR IC908 9.9mm ICM099Vc=80, f=0.10Vc=100, f=0.10
切断 *ISCAR IC830 DGN3102JTVc=250, f=0.15Vc=250, f=0.15

* 切断工序已达机床主轴功率极限,无法区分两材料差异。高切削参数仅在恒线速度下可实现。

轴向钻削中,UGIMA® 4511 因切屑更短、排屑更顺畅,生产率提升约 25%,大幅降低钻头因排屑不畅折断的风险。

热处理

冷变形后可在 750–850°C 退火恢复塑性,空冷即可。

热加工

全铁素体组织赋予其在 800–1150°C 范围内优异的热加工性能,可锻造或轧制。加热温度不宜超过 1150°C 以防晶粒过度生长。

供货形式

产品截面表面状态公差等级尺寸范围 (mm)
棒材圆棒热轧去鳞k13–k12Ø 22–71
车光10/11 级Ø 22–70
磨光7/8/9 级及选项Ø 2–70
冷拔9 级Ø 2–30
黑棒±1% ØØ 23–73
方坯方形––50–120

其他规格请联系供应商。

焊接工艺

得益于铌稳定化,UGIMA® 4511 可像标准 1.4511 一样采用大多数电弧焊工艺(GMAW/GTAW、药皮焊条、等离子、电渣、电子束、激光、电阻焦缝焊等)。焊前焊后无需热处理,以防铁素体晶粒粗大。

金属

  1. PtW10 软退火铂钨合金 (+A):优质接触材料
  2. 软退火铱 (Ir) —— 高纯度、耐热的铂族金属
  3. PdAg40 软态退火钯银合金:增强耐久性与耐腐蚀性
  4. PdAg50 软态退火合金:电信与控制系统耐用接触材料
  5. PdAg70 软态退火合金:电信与控制应用的优质触点材料
  6. PdCo40W20 软态退火合金:卓越耐腐蚀与耐磨性能
  7. PdW10 软态退火合金 (+A):耐用触点材料的理想选择
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  9. AgCu20 软退火合金 (+A) – 高性能开关材料
  10. PtRh10 软退火合金 (+A)——高温实验室设备高性能材料
  11. PtRh20 软退火合金 (+A)——高性能实验室设备用铂铑合金
  12. 软态退火金 (Au) – 性能、延展性与合金化效应