فولاد ضد زنگ 410 در مقابل 431: نمرات مارتنزیتی برای استحکام و خوردگی

مروری بر خانواده مارتنزیتی

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی آلیاژهای آهن-کرومی هستند که در صورت آستنیته شدن و سرد شدن سریع به مارتنزیت تبدیل می‌شوند و سطوح سختی را با فولادهای کربنی سخت شده مقایسه می‌کنند. آنها مغناطیسی هستند، می توانند در طیف وسیعی از سختی تعدیل شوند و در جایی انتخاب می شوند که مقاومت در برابر سایش، استحکام یا سختی بیشتر از مقاومت خوردگی نهایی درجه های آستنیتی باشد. گریدهای 410 و 431 دو مورد از پرکاربردترین فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی هستند و انتخاب بین آنها بر اساس تعادل مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی و هزینه مورد نیاز برنامه انجام می شود.

مقایسه ترکیب شیمیایی

410 یک گرید مارتنزیتی کروم 12 درصدی بدون نیکل عمدی است. 431 کروم را افزایش می‌دهد و 1.25-2.50 درصد نیکل را اضافه می‌کند که مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را به ویژه در شرایط سخت شده و تمپر شده بهبود می‌بخشد. محدودیت های مشخصات معمول در زیر نشان داده شده است.

عنصر، %	410 (UNS S41000)	431 (UNS S43100)
C	0.08-0.15	حداکثر 0.20
منگنز	حداکثر 1.00	حداکثر 1.00
P	حداکثر 0.040	حداکثر 0.040
S	حداکثر 0.030	حداکثر 0.030
سی	حداکثر 1.00	حداکثر 1.00
Cr	11.5-13.5	15.0-17.0
نی	حداکثر 0.75	1.25-2.50

استانداردهای مرجع: 410 در هر ASTM A240 و A276. 431 در هر ASTM A276 و EN 10088 درجه 1.4057 (X17CrNi16-2). معادل EN 410 1.4006 (X12Cr13) است.

خواص مکانیکی و سختی

هر دو گرید به صورت آنیل شده برای ماشینکاری عرضه می شوند و توسط روغن یا هوا در دمای آستنیته سخت می شوند. حداکثر سختی عملی هر دو گرید حدود 45 HRC است. دماهای اعتدال بالاتر سختی را با چقرمگی و شکل پذیری عوض می کنند. مقادیر نماینده در زیر نشان داده شده است.

اموال	410	431
سختی آنیل شده	حداکثر 217 HBW	حداکثر 262 HBW معمولی
سختی سخت شده	تا حدود 45 HRC	تا حدود 45 HRC
وضعیت خاموش و معتدل، EN 10088-3	1.4006 +QT800: کشش 800-950 مگاپاسکال، بازده دقیقه 600 مگاپاسکال، ازدیاد طول 12 درصد در دقیقه	1.4057 +QT800: کشش 800-950 مگاپاسکال، بازده دقیقه 600 مگاپاسکال، ازدیاد طول 14 درصد در دقیقه

شرط +QT800 در EN 10088-3 به معنای خاموش شدن و تلطیف شدن تا حداقل مقاومت کششی 800 مگاپاسکال است که یک مشخصات مشترک برای شفت ها و اجزای ماشین در هر دو درجه است.

تفاوت های عملیات حرارتی

پاسخ سخت شدن

410 معمولاً نزدیک به 950-1010 درجه آستنیته می‌شود و در روغن یا هوا خاموش می‌شود، در حالی که 431 نزدیک به 980-1040 درجه آستنیته می‌شود تا محتوای آلیاژ بالاتر را حل کند. هر دو تا سختی نهایی دمیده می شوند: دمای پایین{10}}در نزدیکی 150-370 درجه، حداکثر سختی را برای خدمات سایش حفظ می‌کند، در حالی که تمپر کردن نزدیک به 540-680 درجه، چقرمگی و شکل‌پذیری را در سختی پایین‌تر بازیابی می‌کند. از آنجایی که هر دو گرید در مقاطع نازک در هوا سخت می شوند، جوشکاری بدون پیش گرما می تواند مناطق سخت و حساس به ترک ایجاد کند که تحت تاثیر حرارت قرار می گیرند، بنابراین پیش گرم کردن و تلطیف پس از جوش عملی استاندارد است.

اثر نیکل در سال 431

افزودن نیکل در 431 مقداری آستنیت را در حین خاموش کردن تثبیت می کند، ساختار سخت شده را تصفیه می کند و چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی را در مقایسه با 410 بهبود می بخشد.

راهنمای انتخاب برنامه

410 When را انتخاب کنید

مقاومت در برابر سایش و سختی بر طراحی غالب است، به عنوان مثال صندلی های سوپاپ، تزئینات سوپاپ و اجزای پمپ

پره های توربین بخار و قطعات مهندسی عمومی در محیط های خورنده کم

کارد و چنگال و ابزار آشپزخانه در جایی که اقتصاد اهمیت دارد

قطعات حساس به قیمت{0}}که همچنان به مقاومت در برابر خوردگی بهتر از فولاد کربنی نیاز دارند

431 When را انتخاب کنید

شفت ها، دوک ها و بست هایی که به استحکام بالاتر همراه با مقاومت در برابر خوردگی بهتر از 410 نیاز دارند.

اتصالات دریایی، شفت پمپ و سخت افزار هواپیما در معرض رطوبت و کلریدها

کاربردهایی که در آن استحکام و چقرمگی سخت شده باید با مقداری حاشیه خوردگی حفظ شود

ملاحظات جوشکاری و ماشینکاری

هر دو گرید با فلزات پرکننده مارتنزیتی منطبق مانند ER410 یا ER410NiMo، با عملیات حرارتی پیش گرم و پس از جوش که معمولاً برای بازگرداندن چقرمگی و جلوگیری از ترک خوردن لازم است، قابل جوش هستند. ماشینکاری در شرایط آنیل شده به بهترین وجه انجام می شود. 431 به دلیل محتوای آلیاژ بالاتری که دارد، تا حدودی سخت تر از 410 است. هر دو گرید آسیاب و صیقل می‌شوند و به صورت میله‌ای، صفحه، ورق، نوار، سیم و آهنگری عرضه می‌شوند.

سوالات متداول

1. تفاوت های اصلی در ترکیب بین 410 و 431 چیست؟

410 حاوی 11.5-13.5٪ کروم است که اساساً نیکل ندارد، در حالی که 431 حاوی 15-17٪ کروم و 1.25-2.50٪ نیکل است. کروم و نیکل بیشتر به 431 مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی بهتر در شرایط سخت شده می دهد.

2. چرا نیکل به 431 اضافه شده است؟

نیکل سختی پذیری را بهبود می بخشد، ساختار مارتنزیتی را اصلاح می کند و چقرمگی و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد. این اجازه می دهد تا از 431 در جایی استفاده شود که یک جزء سخت شده نیز باید در برابر محیط های خورنده یا دریایی خفیف مقاومت کند.

3. این گریدها چگونه عملیات حرارتی می شوند؟

هر دو آستنیتیزه می شوند، در روغن یا هوا فرو می ریزند و تمپر می شوند. دمای پایین-در نزدیکی 150-370 درجه، حداکثر سختی حدود 45 HRC را می‌دهد. تمپر کردن نزدیک به 540-680 درجه سختی را کاهش می دهد اما چقرمگی را بهبود می بخشد. چرخه دقیق از استاندارد محصول قابل اجرا و خواص مکانیکی مورد نیاز پیروی می کند.

4. 410 و 431 معمولا برای چه مواردی استفاده می شوند؟

410 برای تزئینات سوپاپ، تیغه های توربین بخار، کارد و چنگال، قطعات پمپ و{1} قطعات مقاوم در برابر سایش استفاده می شود.

5. میشه 410 و 431 رو جوش داد؟

بله، هر دو را می توان با فلزات پرکننده مارتنزیتی مانند ER410 یا ER410NiMo جوش داد، اما معمولاً برای جلوگیری از ایجاد ترک-حساس گرما{4} و بازیابی چقرمگی، پیش گرم کردن و عملیات حرارتی پس از جوشکاری معمولاً مورد نیاز است. برای خدمات مهم، کد جوشکاری قابل اجرا و مشخصات مواد را رجوع کنید.