فولاد ضد زنگ SUS431: ترکیب، عملیات حرارتی و کاربردها

SUS431 یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که در JIS G4303 برای میله‌ها مشخص شده است و استحکام بالا را با مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی بهتر نسبت به گریدهای مارتنزیتی کروم ساده ترکیب می‌کند. ویژگی تعیین کننده آن افزودن عمدی نیکل است: 1.25 تا 2.50 درصد نیکل آستنیت را در طی عملیات حرارتی تثبیت می کند، یک تبدیل مارتنزیتی کامل در خاموش کردن ایجاد می کند و لایه اکسید غیرفعال را تصفیه می کند.

شناسه درجه و معادل های استاندارد

SUS431 مطابق با UNS S43100، AISI Type 431 و EN 1.4057 با نام فولادی X17CrNi16-2 در استانداردهای اروپایی است. معادل چینی زیر GB/T 1220 1Cr17Ni2 است. توجه داشته باشید که EN 1.4542 یک درجه متفاوت است: فولاد سخت‌کننده بارش X5CrNiCuNb16-4 است که اغلب به عنوان PH 17-4 توصیف می‌شود و جایگزینی برای 431 نیست. فرم‌های محصول توسط JIS G4303 برای میله‌ها، ASTM A276 برای میله‌ها و A429 پوشش داده می‌شوند.

ترکیب شیمیایی در JIS G4303

عنصر	محتوا (wt%)
کربن، حداکثر	0.20
سیلیکون، حداکثر	1.00
منگنز، حداکثر	1.00
فسفر، حداکثر	0.040
گوگرد، حداکثر	0.030
کروم	15.00–17.00
نیکل	1.25–2.50
آهن	تعادل

عملیات حرارتی و خواص مکانیکی

گرید به صورت آنیل شده برای ماشینکاری عرضه می شود، سپس برای سرویس سخت شده و تمپر می شود. بازپخت در حدود 680-700 درجه سانتیگراد با خنک کننده هوا انجام می شود. سخت شدن شامل آستنیته شدن در دمای 950-1050 درجه سانتیگراد و به دنبال آن کوئنچ با روغن است که مارتنزیت را با اعوجاج قابل قبول تولید می کند.

حداقل های خاموش کردن-و-در JIS G4303:

اموال	ارزش
استحکام کششی، حداقل (MPa)	1080
0.2% تنش اثبات، حداقل (MPa)	860
ازدیاد طول، حداقل (%)	10
انرژی ضربه، دقیقه (J)	39
سختی، حداکثر (HB)، سخت شده و تمپر شده	302
سختی، حداکثر (HB)، آنیل شده	285

دمای معتدل، تعادل چقرمگی استحکام-را کنترل می‌کند. دمای پایین در حدود 200-350 درجه سانتیگراد تقریباً حداکثر قدرت را حفظ می کند. دمای بالا در حدود 600 درجه سانتیگراد، چقرمگی و شکل پذیری را در استحکام کاهش یافته بازیابی می کند. معمولاً از تلطیف در محدوده متوسط، تقریباً 400 تا 550 درجه سانتیگراد اجتناب می شود زیرا می تواند مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی ضربه را کاهش دهد.

مقاومت در برابر خوردگی و محدودیت های آن

نیکل چگالی و چسبندگی لایه اکسید را بهبود می بخشد، بنابراین SUS431 در برابر خوردگی ملایم جو، آب شیرین، نمک جاده و اسیدهای آلی رقیق شده بهتر از نمرات مارتنزیتی رایگان{1} نیکل مقاومت می کند. برای غوطه وری در آب دریا، کلریدهای قوی یا اسیدهای اکسید کننده مناسب نیست. در شرایط سخت شده، مقاومت به خوردگی آن تا حدودی کمتر از حالت آنیل شده است و قطعاتی که به بهترین عملکرد خوردگی نیاز دارند، باید پس از ماشینکاری کم حرارت داده شده و غیرفعال شوند.

جوشکاری و ساخت

SUS431 زمانی قابل جوش است که قطعه قبل از سخت شدن نهایی جوش داده شود. در 150-200 درجه سانتیگراد برای جلوگیری از ترک سرد، از پرکننده آستنیتی مطابق با 431-یا 309{10}}در مواردی که شکل‌پذیری مهم است از قبل گرم کنید و پس از جوشکاری در دمای 200-300 درجه سانتیگراد برای کاهش تنش باقیمانده استفاده کنید. جوشکاری پس از عملیات حرارتی نهایی، ناحیه متاثر از حرارت را نرم می کند و برای اتصالات باربر باید از آن اجتناب شود. برای اتصال دهنده های هوافضا و ایمنی، بررسی غیر مخرب پس از عملیات حرارتی نهایی یک روش استاندارد است.

کاربردهای معمولی عبارتند از بست‌ها و ناودانی‌ها با استحکام بالا، شفت‌های پمپ و میل سوپاپ، تیغه‌های توربین، محور پروانه، دوک‌های ابزار{1}ماشین، قطعات تعلیق و فرمان، و سخت‌افزار سخت‌شده که باید در برابر خوردگی خفیف مقاومت کنند.

سوالات متداول

آیا SUS431 همان AISI 431 است؟

بله. SUS431 نام JIS است. AISI 431 و UNS S43100 نام‌های مشابه آمریکایی برای یک ترکیب هستند.

نام اروپایی صحیح 431 چیست؟

EN 1.4057، با نام فولادی X17CrNi16-2. EN 1.4542 که گاهی اوقات به عنوان معادل ذکر می شود، در واقع درجه سخت شدن بارش X5CrNiCuNb16-4 است و نباید به عنوان جایگزین استفاده شود.

آیا می توان از SUS431 در محیط های دریایی استفاده کرد؟

فقط در قرار گرفتن در معرض ملایم مانند پاشش{0}}هوای آزاد ساحلی یا نمک گاه به گاه جاده. غوطه ور شدن مداوم در آب دریا باعث خوردگی حفره ای و شکافی می شود. برای این وظیفه از نمرات 316، دوبلکس یا سوپر{3}}آستنیتی استفاده کنید.

چه دمایی باید انتخاب شود؟

برای حداکثر استحکام، دمای 200-350 درجه سانتیگراد را تمپر کنید. برای چقرمگی، دمای نزدیک به 600 درجه سانتیگراد را گرم کنید و کاهش قدرت را بپذیرید. از محدوده 400-550 درجه سانتیگراد اجتناب کنید، جایی که مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی ضربه می تواند هر دو بدتر شود.

آیا SUS431 مغناطیسی است؟

بله. به عنوان یک درجه مارتنزیتی در همه شرایط به شدت مغناطیسی است که برای بازرسی مغناطیسی و برای کاربردهایی که نیاز به پاسخ مغناطیسی دارند مفید است.

چگونه SUS431 با SUS304 مقایسه می شود؟

SUS431 استحکام کششی تقریباً دو برابر SUS304 آنیل شده را ارائه می دهد، اما شکل پذیری کمتر و مقاومت به خوردگی بسیار کمتری را در کلریدها ارائه می دهد. SUS304 آستنیتی، غیر مغناطیسی و شکل پذیر است. زمانی که استحکام و مقاومت در برابر سایش غالب است و محیط ملایم است، SUS431 انتخاب مهندسی است.