439 Нержавеющая сталь: свойства и основные применения

Комплексный обзор

Нержавеющая сталь 439 классифицируется как феромагнитная нержавеющая сталь, которая в первую очередь характеризуется содержанием хрома, которое обычно составляет от 16% до 18%. Этот сорт стали известен своей отличной стойкостью к окислению и средней коррозионной стойкостью, что делает его подходящим для различных применений в слабоагрессивных средах. Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 439 включают хром (Cr), который улучшает коррозионную стойкость и придает прочность, и никель (Ni), который повышает пластичность и ударную вязкость. Однако у 439 содержание никеля ниже по сравнению с аустенитными сортами, что влияет на его общую прочность и формуемость.

Наиболее значительные характеристики нержавеющей стали 439 включают хорошую свариваемость, среднюю прочность и устойчивость к окислению при повышенных температурах. Также она обладает хорошей пластичностью и менее подвержена коррозионному растрескиванию, чем некоторые аустенитные сорта.

Преимущества и ограничения

Плюсы:
- Коррозионная стойкость: Обеспечивает хорошую защиту от окисления и коррозии в различных средах.
- Свариваемость: Подходит для процессов сварки без необходимости в обширной предварительной или последующей обработке.
- Экономическая эффективность: Более низкое содержание никеля делает его более экономичным по сравнению с аустенитными нержавеющими сталями.

Минусы:
- Ограниченная коррозионная стойкость: Не подходит для высококоррозионных сред, особенно содержащих хлориды.
- Низкая ударная вязкость: По сравнению с аустенитными сортами обладает сниженной ударной вязкостью при низких температурах.

Исторически, нержавеющая сталь 439 использовалась в автомобильных выхлопных системах, теплообменниках и различных архитектурных приложениях благодаря своему балансу свойств и экономической эффективности. Ее рыночная позиция стабильна, особенно в отраслях, где требуются средняя коррозионная стойкость и хорошие механические свойства.

Альтернативные названия, стандарты и аналоги

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания/Замечания
UNS	S43900	США	Ближайший аналог EN 1.4510
AISI/SAE	439	США	Незначительные составные различия с 444
ASTM	A240	США	Стандартная спецификация для пластин, листов и ленты из хромовой и хром-никелевой нержавеющей стали
EN	1.4510	Европа	Эквивалент AISI 439, используется в европейских стандартах
JIS	SUS439	Япония	Сходные свойства с AISI 439, используется в японских приложениях

Различия между эквивалентными классами, такими как 439 и 444, в первую очередь заключаются в их содержании никеля и коррозионной стойкости. Класс 444, как правило, предлагает лучшую стойкость к точечной и коррозии в трещинах благодаря более высокому содержанию молибдена, что делает его более подходящим для harsher environments.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон процентов (%)
Cr (Хром)	16.0 - 18.0
Ni (Никель)	0.5 - 1.0
Mo (Молибден)	0.0 - 0.5
C (Углерод)	0.03 макс
Si (Кремний)	1.0 макс
Mn (Марганец)	1.0 макс
P (Фосфор)	0.045 макс
S (Сера)	0.03 макс

Основная роль хрома в нержавеющей стали 439 заключается в том, чтобы улучшить ее коррозионную стойкость и обеспечить защиту от окисления при повышенных температурах. Никель способствует пластичности и ударной вязкости стали, в то время как молибден, хотя и присутствует в меньших количествах, может улучшить стойкость к точечной коррозии. Углерод и кремний играют роль в прочности и твердости стали.

Механические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Температура испытания	Типичное значение/Диапазон (метрическая - SI единицы)	Типичное значение/Диапазон (имперские единицы)	Справочный стандарт для метода испытания
Устойчивость к растяжению	Отожженная	Температура окружающей среды	450 - 550 МПа	65 - 80 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0.2% сдвиг)	Отожженная	Температура окружающей среды	200 - 300 МПа	29 - 44 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	Температура окружающей среды	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Твердость (по Роквеллу B)	Отожженная	Температура окружающей среды	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Ударная прочность	Тест в Чарпи с V-образным вырезом	-20°C	30 Дж	22 фут-фунт	ASTM E23

Сочетание этих механических свойств делает нержавеющую сталь 439 подходящей для применения, требующего средней прочности и пластичности. Ее предельная прочность и прочность на растяжение позволяют ей выдерживать различные механические нагрузки, в то время как ее удлинение свидетельствует о хорошей формуемости.

Физические свойства

Свойство	Состояние/Температура	Значение (метрическая - SI единицы)	Значение (имперские единицы)
Плотность	Температура окружающей среды	7.7 г/см³	0.278 фунт/дюйм³
Температура плавления	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Теплопроводность	Температура окружающей среды	25 Вт/м·К	17.3 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	Температура окружающей среды	500 Дж/кг·К	0.119 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	Температура окружающей среды	0.73 мкΩ·м	0.00000073 Ω·м
Коэффициент теплового расширения	Температура окружающей среды	11.5 x 10⁻⁶ /К	6.36 x 10⁻⁶ /°F

Плотность нержавеющей стали 439 делает ее подходящей для строительных приложений, где вес является фактором. Ее теплопроводность адекватна для приложений, связанных с теплообменом, в то время как удельная теплоемкость указывает на ее способность поглощать тепло без значительных изменений температуры.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Заметки
Хлориды	0 - 3	20 - 60 / 68 - 140	Удовлетворительно	Риск точечной коррозии
Уксусная кислота	0 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Хорошо	Ограниченная стойкость
Серная кислота	0 - 5	20 - 60 / 68 - 140	Плохо	Не рекомендуется
Атмосферная	-	-	Отлично	Хорошая стойкость

Нержавеющая сталь 439 демонстрирует хорошую стойкость к атмосферной коррозии и слабоорганическим кислотам. Однако она подвержена точечной и трещинной коррозии в средах, содержащих хлориды, особенно при повышенных температурах. В сравнении с аустенитными сортами, такими как 304 и 316, 439 предлагает меньшую стойкость к хлоридам, но является более экономичным для применений, где высокая коррозионная стойкость не критична.

Теплотехнические свойства

Свойство/Предел	Температура (°C)	Температура (°F)	Заметки
Максимальная температура эксплуатации	850 °C	1562 °F	Подходит для высокотемпературных применений
Максимальная температура при прерывистом режиме работы	900 °C	1652 °F	Сможет выдержать кратковременное воздействие
Температура Scaling	1000 °C	1832 °F	Риск окисления выше этого предела

При повышенных температурах нержавеющая сталь 439 сохраняет свою прочность и стойкость к окислению, что делает ее подходящей для таких приложений, как выхлопные системы. Однако длительное воздействие температур выше 850 °C может привести к окислению и ухудшению механических свойств.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый наполнитель (классификация AWS)	Обычный защитный газ/флюс	Заметки
TIG	ER439	Аргон	Хорошие результаты с минимальным искажением
MIG	ER439	Аргон/CO2	Требует тщательного контроля теплового ввода

Нержавеющая сталь 439 прекрасно подходит для сварки, особенно с процессами TIG и MIG. Предварительный прогрев, как правило, не требуется, но постсварочная термическая обработка может быть полезной для снятия напряжений и улучшения ударной вязкости. Потенциальные дефекты включают пористость и неплавление, которые можно минимизировать с помощью правильной техники.

Обрабатываемость

Параметр обработки	[Нержавеющая сталь 439]	Бенчмарковая сталь (AISI 1212)	Заметки/Советы
Индекс относительной обрабатываемости	40%	100%	Требует более медленных скоростей и более высоких подач
Типичная скорость резания (Торцевание)	30 м/мин	60 м/мин	Используйте карбидные инструменты для наилучших результатов

Обрабатываемость нержавеющей стали 439 умеренная; она требует более медленных скоростей резания по сравнению с более обрабатываемыми сталями, как AISI 1212. Рекомендуется использовать карбидные инструменты для достижения лучших отделочных результатов и долговечности инструмента.

Формуемость

Нержавеющая сталь 439 может быть холодно и горячо формована, но она проявляет упрочнение при переработке, что может потребовать дополнительных усилий во время формовки. Необходимо учитывать минимальный радиус изгиба, чтобы избежать трещин.

Термическая обработка

Процесс обработки	Температурный диапазон (°C/°F)	Типичное время пропитки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 часа	Воздух	Улучшить пластичность и уменьшить твердость

Процессы термической обработки, такие как отжиг, могут значительно улучшить пластичность и ударную вязкость нержавеющей стали 439. Микроструктура трансформируется во время этих обработок, что ведет к улучшению механических свойств.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Конкретный пример применения	Ключевые свойства стали, использованные в этом приложении	Причина выбора (кратко)
Автомобильная	Выхлопные системы	Коррозионная стойкость, теплотехнические свойства	Экономически эффективная и долговечная
Архитектура	Архитектурные облицовки	Эстетическая привлекательность, средняя коррозионная стойкость	Хороший внешний вид и долговечность
Пищевая промышленность	Компоненты оборудования	Коррозионная стойкость, легкость в очистке	Соответствие стандартам гигиены

Другие применения включают:
* - Кухонное оборудование
* - Теплообменники
* - Промышленное оборудование

В автомобильных выхлопных системах нержавеющая сталь 439 выбирается за ее способность выдерживать высокие температуры и сопротивляться окислению, обеспечивая баланс между производительностью и стоимостью.

Важные соображения, критерии выбора и дальнейшие сведения

Особенность/Свойство	Нержавеющая сталь 439	Нержавеющая сталь AISI 304	Нержавеющая сталь AISI 316	Краткое примечание оPros/Cons или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Умеренная прочность	Высокая прочность	Высокая прочность	439 более экономично
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительно в хлоридах	Хорошо в хлоридах	Отлично в хлоридах	439 менее устойчив к точечной коррозии
Свариваемость	Хорошая	Отличная	Отличная	439 требует меньшей предварительной обработки
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	439 менее обрабатываемая, чем 304
Формуемость	Умеренная	Хорошая	Умеренная	439 быстрее упрочняется
Приблизительная относительная стоимость	Ниже	Выше	Выше	Экономически эффективно для умеренного использования
Типичная доступность	Обычная	Очень распространенная	Обычная	439 широко доступна

При выборе нержавеющей стали 439 необходимо учитывать ее экономическую эффективность и доступность, особенно в применениях, где высокая коррозионная стойкость не критична. Ее умеренная прочность и хорошая свариваемость делают ее подходящей для различных инженерных приложений, тогда как ее восприимчивость к точечной коррозии в средах с хлоридами должна быть тщательно оценена.