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。
- 切削效率大幅提升:UGIMA® 版本的 4511 可实现比标准 4511 显著更高的车削生产率,且断屑性能优异。
- 焊接无敏化风险:铌稳定化消除了焊接时的晶间腐蚀敏化倾向。
- 冷镦性能优异:适合高速冷镦成型。
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 °C | 220 GPa | |
| 100 °C | 215 GPa | ||
| 200 °C | 210 GPa | ||
| 300 °C | 205 GPa | ||
| 400 °C | 195 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/K | 20–100°C, 20–200°C |
| 10.5×10⁻⁶ 1/K | 20–300°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
- 能源、过程工业(电磁阀)
- 汽车:传感器、喷射系统、电磁阀、阀体支撑
- 农食工业
- 化妆品行业
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® 4511 | 358 | 18 |
| UGI 4511 | 366 | 15 |
| UGI 4016L | 361 | 40 |
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 1.4511 | UGIMA® 4511 |
|---|---|---|---|
| 粗车 (ap=2mm, f=0.30) | SECO TM2000 CCMT09T308-F2 | Vc = 280 m/min | Vc = 300 m/min |
| 精车 (ap=0.5mm, f=0.10) | SECO TM2000 CCMT09T304-F1 | Vc = 240 m/min | Vc = 250 m/min |
| VB15/0.15 标准测试 (ap=1.5mm, f=0.25) | SECO TM2000 CCMT09T308-F2 | Vc < 200 m/min | Vc = 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 1.4511 | UGIMA® 4511 |
|---|---|---|---|
| 轴向钻削 | GÜHRING RT100F 6mm DK460UF | Vc=80, f=0.125 | Vc=100, f=0.125 |
| ISCAR IC908 9.9mm ICM099 | Vc=80, f=0.10 | Vc=100, f=0.10 | |
| 切断 * | ISCAR IC830 DGN3102JT | Vc=250, f=0.15 | Vc=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–k12 | Ø 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% Ø | Ø 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。
- 填充金属选择:薄板(<3mm)首选同质铁素体填充丝(如 Exhaust F1 / 18LNb),保证焊缝与热影响区为 100% 铁素体;厚板(≥3mm)建议用奥氏体填充丝 ER308L(Si) (1.4316),防止焊缝金属区因晶粒粗大而脆化。
- 保护气体:GMAW/GTAW 均不得含 H₂、N₂。GMAW 用 Ar(+He)+1–3% O₂ 或 CO₂;GTAW 用纯 Ar(+He)。
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
- AgCu20 软退火合金 (+A) – 高性能开关材料
- PtRh10 软退火合金 (+A)——高温实验室设备高性能材料
- PtRh20 软退火合金 (+A)——高性能实验室设备用铂铑合金
- 软态退火金 (Au) – 性能、延展性与合金化效应