Нержавеющая сталь 407: Свойства и ключевые применения
Поделиться
Table Of Content
Table Of Content
Нержавеющая сталь 407 классифицируется как мартенситная нержавеющая сталь, известная своей высокой прочностью и умеренной коррозионной стойкостью. Этот сорт в основном легирован хромом (12-14%) и никелем (1-2%), которые способствуют его уникальным свойствам. Наличие хрома улучшает коррозионную стойкость, в то время как никель повышает прочность и пластичность.
Комплексный обзор
Нержавеющая сталь 407 характеризуется отличными механическими свойствами, включая высокую прочность на разрыв и твердость, что делает её подходящей для применения, требующего прочности и стойкости к износу. Она часто используется в средах, где умеренная коррозионная стойкость достаточна, таких как пищевая переработка и химическая промышленность.
Преимущества:
- Высокая прочность: Нержавеющая сталь 407 обладает превосходной прочностью по сравнению со многими другими сортами нержавеющей стали, что делает её идеальной для конструктивных применений.
- Хорошая стойкость к износу: Её твердость позволяет выдерживать абразивные условия, продлевая срок службы компонентов, изготовленных из этого материала.
- Умеренная коррозионная стойкость: Хотя она не так устойчива к коррозии, как аустенитные сорта, она хорошо работает в умеренно коррозионных средах.
Ограничения:
- Низкая пластичность: По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями 407 обладает меньшей пластичностью, что может ограничивать её формуемость.
- Подверженность коррозионному растрескиванию от напряжений: В определённых средах, особенно содержащих хлориды, она может быть подвержена коррозионному растрескиванию от напряжений.
Исторически нержавеющая сталь 407 использовалась в различных приложениях благодаря своему балансу прочности и коррозионной стойкости, что делает её надежным выбором в производственном секторе.
Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты
| Стандартная организация | Обозначение/Сорт | Страна/Регион происхождения | Заметки/Комментарии |
|---|---|---|---|
| UNS | S40700 | США | Ближайший эквивалент AISI 410 с небольшими различиями в составе. |
| AISI/SAE | 407 | США | Похож на 410, но с немного другими свойствами. |
| ASTM | A240 | США | Стандартная спецификация для хромовой и хромо-никелевой нержавеющей стали в листах, рулонах и полосах. |
| EN | 1.4006 | Европа | Эквивалент AISI 410, с похожими свойствами. |
| JIS | SUS 410 | Япония | Сравнимо с AISI 410, используется в аналогичных приложениях. |
Различия между этими эквивалентными сортами часто заключаются в специфических легирующих элементах и механических свойствах, что может влиять на производительность в определённых приложениях. Например, хотя как 407, так и 410 нержавеющие стали являются мартенситными, 410 обычно имеет более высокое содержание углерода, что может повысить твердость, но может снизить пластичность.
Ключевые свойства
Химический состав
| Элемент (Символ и название) | Диапазон процентного содержания (%) |
|---|---|
| Cr (Хром) | 12.0 - 14.0 |
| Ni (Никель) | 1.0 - 2.0 |
| C (Углерод) | 0.08 макс |
| Mn (Марганец) | 1.0 макс |
| Si (Кремний) | 1.0 макс |
| P (Фосфор) | 0.04 макс |
| S (Сера) | 0.03 макс |
Хром является основным легирующим элементом, обеспечивающим коррозионную стойкость, в то время как никель улучшает прочность и пластичность. Углерод способствует твердости и прочности, что делает его критически важным элементом в мартенситных нержавеющих сталях.
Механические свойства
| Свойство | Условие/Температура | Типичное значение/Диапазон (Метрические - СИ единицы) | Типичное значение/Диапазон (Имперские единицы) | Справочный стандарт для метода тестирования |
|---|---|---|---|---|
| Прочность на разрыв | Отожжённая | 620 - 750 МПа | 90 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Предельная прочность (0.2% смещение) | Отожжённая | 450 - 550 МПа | 65 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Удлинение | Отожжённая | 15 - 25% | 15 - 25% | ASTM E8 |
| Твердость (Rockwell C) | Отожжённая | 25 - 35 HRC | 25 - 35 HRC | ASTM E18 |
| Ударная прочность (Charpy) | -20°C | 30 Дж | 22 фут-фунта | ASTM E23 |
Сочетание высокой прочности на разрыв и предельной прочности делает нержавеющую сталь 407 подходящей для приложений, требующих структурной целостности под нагрузкой. Её твердость обеспечивает стойкость к износу, в то время как процент удлинения указывает на разумную пластичность для процессов формовки.
Физические свойства
| Свойство | Условие/Температура | Значение (Метрические - СИ единицы) | Значение (Имперские единицы) |
|---|---|---|---|
| Плотность | - | 7.75 г/см³ | 0.28 фунт/дюйм³ |
| Температура/Диапазон плавления | - | 1450 - 1510 °C | 2642 - 2750 °F |
| Теплопроводность | 20°C | 25 Вт/м·К | 14.5 BTU·ин/ч·фут²·°F |
| Удельная теплоёмкость | 20°C | 500 Дж/кг·К | 0.12 BTU/фунт·°F |
| Электрическая проводимость | 20°C | 0.73 мкΩ·м | 0.00000073 Ω·м |
| Коэффициент теплового расширения | 20-100°C | 16.5 x 10⁻⁶ /K | 9.2 x 10⁻⁶ /°F |
Плотность нержавеющей стали 407 указывает на относительно тяжёлый материал, что способствует её прочности. Теплопроводность и удельная теплоёмкость предполагают, что она может хорошо справляться с тепловыми нагрузками, что делает её подходящей для применения в условиях теплового воздействия.
Коррозионная стойкость
| Коррозионный агент | Концентрация (%) | Температура (°C/°F) | Рейтинг стойкости | Заметки |
|---|---|---|---|---|
| Хлориды | 0 - 5 | 20 - 60 / 68 - 140 | Умеренная | Риск местной коррозии. |
| Кислоты (HCl) | 0 - 10 | 20 - 40 / 68 - 104 | Плохая | Не рекомендуется к использованию. |
| Щелочи | 0 - 5 | 20 - 60 / 68 - 140 | Хорошая | Умеренная стойкость. |
| Атмосферные | - | - | Хорошая | Хорошо работает в мягких условиях. |
Нержавеющая сталь 407 демонстрирует умеренную стойкость к различным коррозионным агентам, особенно в атмосферных условиях. Однако она менее эффективна в кислых средах, что может привести к значительной деградации. По сравнению с аустенитными сортами, такими как 304 или 316, коррозионная стойкость 407 ограничена, особенно в местах с высоким содержанием хлоридов, где существует риск местной коррозии.
Тепловая стойкость
| Свойство/Предел | Температура (°C) | Температура (°F) | Заметки |
|---|---|---|---|
| Максимальная температура длительной эксплуатации | 400 °C | 752 °F | Подходит для высокотемпературных приложений. |
| Максимальная температура краткосрочной эксплуатации | 425 °C | 797 °F | Может выдерживать кратковременное воздействие более высоких температур. |
| Температура масштабирования | 600 °C | 1112 °F | Риск окисления выше этой температуры. |
При повышенных температурах нержавеющая сталь 407 сохраняет свою прочность, но может подвергаться окислению при воздействии воздуха. Её производительность в высокотемпературных приложениях в целом хорошая, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать длительного воздействия температур, превышающих её предел масштабирования.
Свойства изготовления
Свариваемость
| Процесс сварки | Рекомендуемый сварочный металл (Классификация AWS) | Типичный защитный газ/флюс | Заметки |
|---|---|---|---|
| TIG | ER 410 | Аргон | Рекомендуется предварительный подогрев, чтобы избежать растрескивания. |
| MIG | ER 410 | Аргон + CO2 | Подходит для тонких сечений. |
Нержавеющую сталь 407 можно сваривать с использованием стандартных методов, но обычно рекомендуется предварительный подогрев, чтобы минимизировать риск растрескивания. После сварки также может потребоваться термическая обработка для снятия напряжений и улучшения пластичности.
Обрабатываемость
| Параметр обработки | [Нержавеющая сталь 407] | Эталонная сталь (AISI 1212) | Заметки/Советы |
|---|---|---|---|
| Индекс относительной обрабатываемости | 60% | 100% | Требует более медленных скоростей резания. |
| Типичная скорость резания | 30 м/мин | 60 м/мин | Используйте карбидные инструменты для наилучших результатов. |
Обрабатываемость умеренная; хотя 407 может быть эффективно обработано, она требует специализированного инструмента и более медленных скоростей по сравнению с более обрабатываемыми сталями, такими как AISI 1212.
Формуемость
Нержавеющая сталь 407 менее формуемая, чем аустенитные сорта из-за своей мартенситной структуры. Холодная формовка возможна, но может привести к упрочнению, что требует осторожного контроля радиусов изгиба и процессов формовки.
Термическая обработка
| Процесс обработки | Температурный диапазон (°C/°F) | Типичное время выдержки | Метод охлаждения | Основная цель / Ожидаемый результат |
|---|---|---|---|---|
| Отжиг | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 1 - 2 часа | Воздух | Улучшить пластичность и снизить твердость. |
| Закалка | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 - 60 минут | Масло или воздух | Увеличить твердость и прочность. |
Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру нержавеющей стали 407, повышая её твердость и прочность, а также позволяя регулировать пластичность с помощью отжига.
Типичные применения и конечные использования
| Отрасль/Сектор | Пример конкретного применения | Ключевые свойства стали, используемые в этом приложении | Причина выбора (кратко) |
|---|---|---|---|
| Пищевая переработка | Кухонные приборы и инструменты | Высокая прочность, умеренная коррозионная стойкость | Долговечность и лёгкость в очистке. |
| Химическая промышленность | Компоненты насосов | Стойкость к износу, прочность | Долговечность в суровых условиях. |
| Автомобильная промышленность | Выпускные системы | Прочность на высоких температурах | Производительность при термических нагрузках. |
Другие применения включают:
- Медицинские инструменты: Благодаря своей прочности и коррозионной стойкости.
- Нефть и газ: Компоненты, требующие прочности в коррозионных средах.
Нержавеющая сталь 407 выбирается для этих приложений благодаря своему балансу прочности, стойкости к износу и умеренной коррозионной стойкости, что делает её подходящей для требовательных условий.
Важные соображения, критерии выбора и дополнительные идеи
| Особенность/Свойство | Нержавеющая сталь 407 | Нержавеющая сталь AISI 410 | Нержавеющая сталь AISI 304 | Краткое примечание о преимуществах/недостатках или компромиссах |
|---|---|---|---|---|
| Ключевое механическое свойство | Высокая прочность | Умеренная прочность | Хорошая пластичность | 407 крепче, но менее пластична. |
| Ключевой аспект коррозии | Умеренная стойкость | Умеренная стойкость | Отличная стойкость | 304 превосходит в коррозионных средах. |
| Свариваемость | Умеренная | Хорошая | Отличная | 407 требует большего внимания при сварке. |
| Обрабатываемость | Умеренная | Хорошая | Отличная | 407 труднее обрабатывать, чем 304. |
| Формуемость | Ограниченная | Умеренная | Отличная | 304 легче формуется благодаря своей пластичности. |
| Приблизительная относительная стоимость | Умеренная | Умеренная | Выше | 304 обычно стоит дороже из-за содержания легирующих элементов. |
| Типичная доступность | Обычная | Обычная | Очень распространённая | 304 широко доступна из-за своей популярности. |
При выборе нержавеющей стали 407 следует учитывать её механические свойства, коррозионную стойкость и пригодность для конкретных приложений. Хотя она предлагает преимущества в прочности и стойкости к износу, её ограничения в пластичности и коррозионной стойкости по сравнению с аустенитными сортами, такими как 304, должны быть тщательно оценены в зависимости от предполагаемого применения.
В заключение, нержавеющая сталь 407 является универсальным материалом, который находит своё применение в различных отраслях благодаря уникальному сочетанию свойств. Понимание её характеристик, преимуществ и ограничений имеет важное значение для принятия обоснованных решений при выборе материалов.