1.4301 - W SKRÓCIE
Jakim rodzajem stali jest 4301?
Stal nierdzewna 1.4301 (X5CrNi18-10) to stal austenityczna, znana również jako stal 18/8 ze względu na skład wynoszący 18% chromu i 8% niklu. Charakteryzuje się dobrą urabialnością, spawalnością, odpornością na ciepło, wytrzymałością i dobrymi właściwościami mechanicznymi w niskich temperaturach oraz dobrą urabialnością w wysokich temperaturach, m.in. B. przy wykrawaniu i zginaniu.
Połączenie niskiej granicy plastyczności i dużego wydłużenia jest korzystne przy produkcji części takich jak zlewozmywaki i garnki lub przedmioty puste w środku. Stal nierdzewną 1.4301 można łatwo formować lub zwijać w różne kształty do zastosowań przemysłowych, konstrukcyjnych i transportowych.
Właściwości
Stal nierdzewna 1.4301 jest jednym z najczęściej stosowanych rodzajów stali nierdzewnej ze względu na wysoką odporność na korozję w różnych środowiskach i mediach. Można go łatwo formować i spawać, a po wyżarzaniu nie staje się magnetyczny. Stal 1.4301 jest dostępna w wielu kształtach i ma atrakcyjną i łatwą w utrzymaniu powierzchnię.
- Stal austenityczna chromowo-niklowa
- Termoformowalna
- Spawalna
- Możliwość polerowania
- Możliwe wykończenia od szczotkowanego do wysokiego połysku
- Bardzo dobra odporność na korozję
- Nie magnesowalna
- Możliwość obróbki w ograniczonym zakresie
Możliwości zastosowania
Austenityczna stal nierdzewna 1.4301, jedna z najczęściej stosowanych stali nierdzewnych, może być stosowana w różnych zastosowaniach i środowiskach, w których jest narażona na wilgoć. Jest stosowany w przemyśle spożywczym i napojów, ponieważ jest nietoksyczny i odporny na korozję.
Urządzenia gospodarstwa domowego, takie jak zlewozmywaki, piekarniki, naczynia i przybory kuchenne, są często wykonane ze stali 1.4301 ze względu na ich estetykę i trwałość. Stal 1.4301 jest często stosowana do zbiorników i rurociągów w środowiskach bez wysokiego stężenia chlorków i halogenków. W środowiskach, w których nie występują chlorki, można go stosować do przykrycia wymienników ciepła.
Ze względu na swoje niereaktywne właściwości materiał ten jest często stosowany w instrumentach i urządzeniach medycznych. Atrakcyjne wykończenia i odporność na korozję sprawiają, że jest to preferowany wybór do akcentów konstrukcyjnych i elementów wyposażenia samochodów.
- Przemysł spożywczy
- Przemysł fotograficzny
- Przemysł farbiarski
- Przemysł naftowy
- Przemysł mydlany
- Przemysł papierniczy
- Przemysł tekstylny
- Inżynieria mechaniczna ogólnie
- Części toczone
- Konstrukcja zaworu
- Wyposażenie kuchni
dekoracja
1.4301 Wartości orientacyjne
Analiza chemiczna:
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | N |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,0 - 0,07 | 0,0 - 1,0 | 0,0 - 2,0 | 0,0 - 0,045 | 0 - 0,015 | 17,5 - 19,5 | 8,0 - 10,5 | 0,0 - 0,11 |
Nazwa wg składu chemicznego:
X5CrNi18-10
Twardość robocza:
195-215 HB (stan dostawy)
Dostarczalna twardość:
max. 215 HB
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE 1.4301
Do jakich grup stali należy stal 1.4301?
- Stal szlachetna austenityczna
- Stal szlachetna odporna na korozję
- Stal szlachetna kwasoodporna
- Stal nierdzewna
- Stal V2A
Czy stal 1.4301 jest stalą szlachetną?
Materiał 1.4301, zawierający 18% chromu, tworzy ochronną warstwę tlenku chromu. Warstwa ta jest pasywna i niereaktywna, uszczelniając i chroniąc znajdujące się pod nią żelazo przed wpływami zewnętrznymi. W przypadku zarysowań lub uszkodzeń warstwa tlenku może się samoistnie „naprawić”, pod warunkiem obecności wystarczającej ilości tlenu.
Ten proces rafinacji sprawia, że stal nierdzewna jest bardziej odporna na rdzę w porównaniu ze zwykłą stalą. 8% niklu zwiększa ogólną odporność na korozję i przyczynia się do jej ciągliwości, a także polerowanego i lśniącego wyglądu.
1.4301 Ogólna odporność na korozję
Materiał 1.4301 wykazuje doskonałą odporność na korozję w wielu środowiskach i w kontakcie z różnymi mediami korozyjnymi. Tworzenie się węglików chromu na granicach ziaren i wynikające z tego zubożenie chromu w otaczających obszarach sprawia, że 1.4301 jest podatny na korozję międzykrystaliczną. 1.4301 wykazuje dobrą odporność na korozję w środowiskach naturalnych, bez stężeń chloru i soli.
1.4301 Korozja w środowiskach zawierających gazy
Ogólnie rzecz biorąc, stal szlachetna 1.4301 może być stosowana w środowiskach zawierających gazy, chociaż przed narażeniem tego gatunku stali na ich działanie należy wziąć pod uwagę skład, stężenie, temperaturę, ciśnienie i inne czynniki. Chociaż stal 1.4301 dobrze sprawdza się na przykład w atmosferze utleniającej, nie sprawdza się tak dobrze w atmosferze redukującej.
Dlatego odporność stali 1.4301 na korozję w środowisku gazowym zależy od rodzaju gazu i warunków, na jakie narażona jest stal.
1.4301 Wżery
W przypadku kontaktu z roztworami chlorków lub środkami utleniającymi ważna jest odporność na wżery, ponieważ warunki te mogą ułatwiać penetrację warstwy pasywacyjnej powierzchni w niektórych miejscach. Pojedynczy głęboki punkt wejścia może spowodować większe szkody niż wiele powierzchownych punktów wejścia.
1.4301 Korozja międzykrystaliczna
Korozja międzykrystaliczna powstaje w wyniku wytrącania się węglików chromu na granicach ziaren podczas obróbki cieplnej w temperaturach od 450 do 850 °C. W wyniku zubożenia chromu, np. w spoinach, nie może już tworzyć się warstwa pasywna, co powoduje większą podatność na korozję. Z tego powodu odpowiednio uwrażliwione materiały nie powinny być stosowane w środowiskach korozyjnych.
1.4301 Korozja atmosferyczna
Gaz DIN 1.4301 doskonale nadaje się do stosowania na obszarach miejskich i wiejskich. Jednak w środowiskach przemysłowych o wysokim stężeniu zanieczyszczeń przemysłowych, takich jak siarka, lub w środowiskach morskich o wysokim stężeniu soli, odporność na korozję 1.4301 może być gorsza.
Regularna konserwacja, a także polerowana lub gładka powierzchnia, mogą utrudnić przyleganie zanieczyszczeń do materiału. Jeśli materiał musi być odporny na bardziej agresywne środowisko, należy rozważyć zastosowanie dodatkowej warstwy ochronnej lub innej klasy materiału.
1.4301 Utlenianie
Dzięki ochronnej warstwie tlenku chromu materiału 1.4301, zapobiega się dalszemu wnikaniu tlenu, a stal pod tą warstwą jest chroniona przed korozją. Chociaż materiał jest odporny na korozję w temperaturze otoczenia, długotrwała ekspozycja na wysokie temperatury może prowadzić do nadmiernego tworzenia się zgorzeliny i pogorszenia właściwości mechanicznych z powodu rozrostu ziaren.
W temperaturach powyżej 850°C stal 1.4301 może ulec uczuleniu, co zwiększa jej podatność na korozję międzykrystaliczną. Aby przywrócić stali 1.4301 wygląd po utlenieniu w wysokich temperaturach, można ją poddać trawieniu lub elektropolerowaniu w celu usunięcia zgorzeliny.
Pękanie korozyjne naprężeniowe stali 1.4301
Stale austenityczne są podatne na pękanie korozyjne naprężeniowe, które może wystąpić w temperaturach powyżej 60°C, gdy stal jest poddawana naprężeniom rozciągającym lub ma kontakt z roztworami zawierającymi chlorki.
Czy stal szlachetna 1.4301 jest magnesowalna?
Jako stal austenityczna, stal 1.4301 nie jest magnesowalna.
1.4301 Odporność na zużycie
W skali, gdzie 1 oznacza niską wartość, a 6 wysoką, ta stal nierdzewna otrzymuje ocenę 1 za odporność na zużycie.
1.4301 Odporność temperaturowa
Stal szlachetna 1.4301 charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję przy pracy przerywanej w temperaturach do 870°C i ciągłej do 925°C. Ciągła praca w zakresie temperatur 425–860°C nie jest zalecana, jeśli odporność na wilgoć jest wymagana w późniejszym czasie.
1.4301 WŁAŚCIWOŚCI TECHNICZNE
Czy stal szlachetna 1.4301 jest stalą nożową?
Stal szlachetna 1.4301 nie jest zazwyczaj stosowana do produkcji noży, ponieważ jej niska zawartość węgla powoduje słabe utrzymywanie ostrości i utrudnia ostrzenie.
Twardość robocza stali 1.4301
Twardość robocza stali szlachetnej 1.4301 mieści się w zakresie 195–215 HB (w stanie dostawy).
Gęstość stali 1.4301
Typowa gęstość stali szlachetnej 1.4301 wynosi 7,8 g/cm³ w temperaturze pokojowej.
Wytrzymałość na rozciąganie 1.4301
Stal 1.4301 charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą około 690 N/mm². Aby określić tę wartość, przeprowadza się próbę rozciągania, aby sprawdzić, jaka siła jest potrzebna do rozciągnięcia lub wydłużenia próbki przed jej zerwaniem.
Skrawalność 1.4301
Podczas obróbki stali szlachetnej 1.4301 należy używać wyłącznie narzędzi przeznaczonych do obróbki stali szlachetnej. Powierzchnie i narzędzia należy utrzymywać w czystości, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu. Zanieczyszczenia w stali szlachetnej 1.4301 mogą wprowadzać cząsteczki, które mogą atakować materiał.
Krawędzie skrawające powinny być ostre, ponieważ tępe krawędzie mogą sprzyjać nadmiernemu utwardzaniu. Niska przewodność cieplna stali austenitycznych może wpływać na krawędzie skrawające poprzez koncentrację ciepła. Należy obficie stosować środki smarujące i chłodzące, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła na krawędziach skrawających.
Przewodność cieplna 1.4301
Przewodność cieplna materiału 1.4301 w temperaturze 20°C wynosi 15 W/(m*K).
Przewodność cieplna
W/(m*K)
Temperatura
15
20 °C
1.4301 Współczynnik rozszerzalności cieplnej
Poniższa tabela przedstawia rozszerzalność i kurczenie w różnych temperaturach, co może być bardzo istotne w przypadku pracy w wysokich temperaturach lub przy dużych wahaniach temperatury.
Średni współczynnik rozszerzalności cieplnej
10-6m/(m*K)
Przy temperaturze
16,1
20 °C
16,7
20 – 100 °C
17,2
20 – 200 °C
17,7
20 – 300 °C
18,1
20 – 400 °C
18,4
20 – 500°C
1.4301 Ciepło właściwe
Ciepło właściwe 1.4301 w temperaturze pokojowej wynosi 0,5 J/kg*K. Wartość ta wskazuje, ile ciepła potrzeba do podniesienia temperatury określonej ilości materiału o 1 kelwin.
1.4301 Opór elektryczny właściwy
Poniższa tabela przedstawia opór elektryczny właściwy stali nierdzewnej 1.4301. Przewodność elektryczna jest wartością odwrotną do oporu właściwego.
Opór elektryczny właściwy
Wartość (Ohm*mm2)/m
Przy temperaturze
~ 0,692
~ 20 °C
~ 0,758
~ 100 °C
~ 0,836
~ 200 °C
~ 0,907
~ 300 °C
~ 0,973
~ 400 °C
~ 1,02
~ 500 °C
MADE OF „STIL“
PROCES 1.4301
Obróbka cieplna stali 1.4301
W przeciwieństwie do stali szlachetnej martenzytycznej, stali 1.4301 nie można hartować poprzez obróbkę cieplną, ponieważ podczas nagrzewania i chłodzenia nie zachodzą żadne zmiany fazowe.
Obróbka cieplna decyduje o właściwościach materiału. Dlatego zawsze należy ją przeprowadzać ostrożnie. Określane są takie właściwości, jak wytrzymałość, udarność, twardość powierzchni i odporność na temperaturę, co z kolei może wydłużyć/poprawić żywotność części, narzędzi i komponentów.
Obróbka cieplna obejmuje wyżarzanie rozpuszczające, wyżarzanie zmiękczające, normalizowanie, wyżarzanie odprężające, a także odpuszczanie, hartowanie i hartowanie.
Wyżarzanie w roztworze 1.4301
Nagrzać zabezpieczoną stal do 890°C, a następnie szybko schłodzić materiał w przepływie powietrza lub wody. Proces ten rozpuszcza wszelkie węgliki chromu, które mogły się utworzyć. Szybkie chłodzenie prowadzi do uzyskania jednofazowej mikrostruktury austenitycznej, preferowanej dla stali nierdzewnej 1.4301, i zapewnia maksymalną odporność na korozję.
1.4301 Wyżarzanie odprężające
Po wstępnej obróbce, materiał należy podgrzać do 600°C i wygrzewać przez 2 godziny. Powoli schłodzić do 500°C, a następnie pozostawić do dalszego schłodzenia na wolnym powietrzu. Odprężanie powyżej 600°C może prowadzić do uwrażliwienia granic ziaren, co skutkuje utratą odporności na korozję.
1.4301 Odpuszczanie
Wybierz żądaną temperaturę odpuszczania, odpuszczaj materiał dwukrotnie i schładzaj go do temperatury pokojowej pomiędzy cyklami odpuszczania. Nie dopuść do spadku temperatury odpuszczania poniżej 250°C i utrzymuj wybraną temperaturę przez co najmniej 2 godziny. Temperatura odpuszczania 250°C zapewnia najlepsze połączenie wytrzymałości, twardości i odporności na korozję dla tego materiału.
1.4301 Hartowanie
Temperatura nagrzewania wstępnego: 600–850°C
Temperatura austenityzacji: 1000–1050°C, typowo 1020–1030°C
Podczas hartowania elementy obrabiane muszą być chronione przed odwęgleniem i utlenianiem.
1.4301 Studzenie
Aby uzyskać optymalne właściwości, detale należy schładzać jak najszybciej, dbając jednocześnie o to, aby nie doszło do nadmiernego odkształcenia. Odpuszczanie należy rozpocząć, gdy detale osiągną temperaturę 50–70°C.
- Złoże fluidalne lub kąpiel solna w temperaturze 250–550°C, a następnie chłodzenie w strumieniu powietrza.
- Próżnia z odpowiednim nadciśnieniem.
- Gaz o wysokiej prędkości/atmosfera obiegowa.
OBRÓBKA POWIERZCHNI 1.4301
OBRÓBKA POWIERZCHNI 1.4301
Wybierając obróbkę powierzchni stali szlachetnej 1.4301, należy wziąć pod uwagę oczekiwany efekt i zastosowanie. Niektóre rodzaje obróbki mogą mieć pozytywny lub negatywny wpływ na odporność na korozję. Dlatego jeśli odporność na korozję jest priorytetem, należy rozważyć obróbkę powierzchni w celu zwiększenia naturalnej odporności na korozję tego gatunku.
Poniżej przedstawiono niektóre z możliwych metod obróbki powierzchni.
1.4305 Azotowanie
Chociaż azotowanie stali austenitycznych jest generalnie możliwe, uważa się je za bardzo trudne i powinno być przeprowadzane w stanie wyżarzonym. Azotowanie w stanie utwardzonym może powodować powstawanie pęcherzy i pogarszać odporność na korozję. Powstała warstwa azotowana jest bardzo cienka, dlatego ten gatunek stali powinien być azotowany tylko w wyjątkowych przypadkach.
1.4301 Pasywacja
Pasywacja polega na usunięciu wolnego żelaza z powierzchni poprzez poddanie jej działaniu roztworu kwasu, takiego jak kwas cytrynowy lub azotowy. W ten sposób powstaje ochronna warstwa tlenku, która zwiększa odporność materiału na korozję.
Polerowanie 1.4301
Polerowanie powierzchni stali szlachetnej 1.4301 pozwala na uzyskanie różnych wykończeń, od szczotkowanego po wysoki połysk.
Czyszczenie strumieniowo-ścierne 1.4301
W tym procesie cząstki ścierniwa są poddawane działaniu wysokiego ciśnienia na powierzchnię. Metoda ta służy do usuwania zanieczyszczeń, rdzy, farby lub zgorzeliny z powierzchni, a także do uzyskania odpowiedniej tekstury lub wykończenia.
Stal szlachetną 1.4301 można czyścić kulkami szklanymi lub ceramicznymi, aby uzyskać matowe lub satynowe wykończenie.
1.4301 Trawienie
Warstwy tlenków i zanieczyszczenia powierzchniowe usuwa się za pomocą mieszaniny mocnych kwasów. Proces ten jest często przeprowadzany na przykład po spawaniu.
1.4301 Elektropolerowanie
Elektropolerowanie to niemechaniczny proces chemiczny, w którym prąd elektryczny usuwa cienką warstwę materiału, nadając mu gładką i błyszczącą powierzchnię. Procesu tego nie należy mylić z pasywacją, która również jest niemechanicznym procesem chemicznym, ale nie wykorzystuje prądu elektrycznego.
Proces PVD 1.4301
W procesie PVD (fizyczne osadzanie z fazy gazowej) na powierzchnię materiału nakładana jest cienka warstwa. Dzięki temu procesowi stal zyskuje niepowtarzalny kolor i poprawia się jej właściwości powierzchniowe.
OBRÓBKA 1.4301
1.4301 Erodowanie
Stal szlachetna 1.4301 może być poddawana obróbce elektroerozyjnej, jeśli zostanie zachowana staranna obróbka, dobór elektrody i parametry obróbki.
Ze względu na dobrą przewodność elektryczną, stal 1.4301 może być poddawana obróbce elektroerozyjnej z relatywnie wysokimi prędkościami. Ze względu na zawartość chromu powierzchnia może mieć chropowatą powierzchnię, co wymaga precyzyjnego dostrojenia parametrów obróbki lub dodatkowej obróbki.
Po obróbce elektroerozyjnej należy usunąć warstwę regenerowaną, czyli cienką białą warstwę. Można to zrobić na przykład poprzez polerowanie lub elektropolerowanie elementów.
1.4301 Zmiany wymiarowe
W zależności od temperatury, sprzętu i chłodziwa użytego podczas obróbki cieplnej, należy uwzględnić zmiany wymiarów wynoszące około 0,15% na stronę. Istotny jest również rozmiar i kształt geometryczny przedmiotu obrabianego, a odprężanie należy przeprowadzić pomiędzy obróbką zgrubną a półwykańczającą.
1.4301 Obróbka kriogeniczna
Ponieważ jest to gatunek stali austenitycznej, obróbka kriogeniczna nie spełnia tego samego celu, co w przypadku stali narzędziowej. Uszlachetnia ona mikrostrukturę stali 1.4301, zwiększając odporność na korozję i poprawiając właściwości mechaniczne. Pozwala to na zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej ciągliwości.
Chociaż obróbka kriogeniczna może być korzystna, należy wziąć pod uwagę ogólną obróbkę i kompatybilność.
Kucie 1.4301
Temperatury kucia stali szlachetnej 1.4301 mieszczą się w zakresie 1100–1250°C.
Nagrzać materiał równomiernie do górnej granicy zakresu temperatur i kuć go podczas chłodzenia. Po kuciu pozostawić materiał do ostygnięcia na powietrzu lub w suchym środowisku. Aby zrównoważyć mikrostrukturę i właściwości mechaniczne po kuciu, materiał należy poddać wyżarzaniu rozpuszczającemu, jak opisano powyżej. Pozwala to na odciążenie naprężeń powstałych w procesie kucia i przywrócenie mikrostruktury austenitycznej.
Aby uniknąć nadmiernego umocnienia zgniotowego, należy unikać ekstremalnych temperatur roboczych i niskich temperatur podczas kucia. Wysokie temperatury i obecność powietrza mogą prowadzić do tworzenia się zgorzeliny, którą należy usunąć w zależności od późniejszego zastosowania i pożądanego wykończenia powierzchni. Należy stosować odpowiednie środki smarne w celu zmniejszenia tarcia.
Spawanie 1.4301
Stal szlachetną 1.4301 można spawać różnymi metodami, takimi jak spawanie elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych (TIG), spawanie elektrodą metalową w osłonie gazów obojętnych (MIG), spawanie łukiem elektrycznym (SMAW) oraz spawanie oporowe.
Przy odpowiednim doborze spoiwa, techniki spawania i obróbki po spawaniu, materiał ten jest łatwo spawalny. Należy zwrócić uwagę na odpowiednią temperaturę, rozszerzalność cieplną (z uwzględnieniem odkształceń), korozję międzykrystaliczną, naprężenia szczątkowe, tworzenie się tlenków i uczulenie.
