440B нержавеющая сталь: свойства и ключевые применения

Нержавеющая сталь 440B — это высокоуглеродная мартенситная нержавеющая сталь, известная своей отличной твердостью и стойкостью к износу. Классифицированная как мартенситная нержавеющая сталь, она содержит более высокое содержание углерода по сравнению с другими марками нержавеющей стали, что способствует ее прочности и твердости. Основные легирующие элементы в 440B — это хром (около 16-18%) и углерод (0,75-0,95%), с незначительными количествами марганца, кремния и фосфора. Эти элементы значительно влияют на свойства стали, усиливая ее коррозионную стойкость и механическую прочность.

Общий обзор

Нержавеющая сталь 440B характеризуется своей способностью достигать высокой твердости благодаря термической обработке, что делает ее подходящей для применения, требующего прочности и стойкости к износу. Ее высокое содержание хрома обеспечивает хорошую коррозионную стойкость, в то время как содержание углерода позволяет закаливать сталь процессами закалки и отжига.

Преимущества:
- Высокая твердость и стойкость к износу: Идеально подходит для применения, где важна стойкость к абразивным воздействиям.
- Хорошая коррозионная стойкость: Хорошо работает в слабо коррозионных средах.
- Отличные полировочные возможности: Может быть отполирована до высокого блеска, что делает ее подходящей для эстетических применений.

Ограничения:
- Хрупкость: Высокое содержание углерода может привести к хрупкости, если обработка не выполнена должным образом.
- Ограниченная свариваемость: Мартенситные стали обычно сложнее сваривать из-за своей восприимчивости к трещинам.
- Низкая вязкость: По сравнению с аустенитными нержавеющими сталями, 440B имеет меньшую вязкость, что может ограничить его использование в некоторых приложениях.

Исторически 440B использовалась в различных областях, включая столовые приборы, хирургические инструменты и компоненты клапанов, благодаря своему балансу между твердостью и коррозионной стойкостью. Ее рыночная позиция хорошо установлена, особенно в отраслях, которые приоритизируют стойкость к износу и сохранение остроты.

Альтернативные названия, стандарты и эквиваленты

Стандартная организация	Обозначение/Класс	Страна/Регион происхождения	Примечания/Комментарии
UNS	S44003	США	Ближайший эквивалент AISI 440B
AISI/SAE	440B	США	Широко используется в столовых приборах и хирургических инструментах
ASTM	A276	США	Спецификация для прутков из нержавеющей стали
EN	1.4112	Европа	Незначительные составные отличия, о которых следует помнить
JIS	SUS440B	Япония	Эквивалент с незначительными изменениями в механических свойствах

Различия между эквивалентными марками могут повлиять на выбор в зависимости от специфических требований применения. Например, хотя 1.4112 (EN) и SUS440B (JIS) схожи, они могут проявлять небольшие различия в коррозионной стойкости и твердости из-за различий в процессах производства.

Ключевые свойства

Химический состав

Элемент (символ и название)	Диапазон процентов (%)
C (Углерод)	0,75 - 0,95
Cr (Хром)	16,0 - 18,0
Mn (Марганец)	1,0 макс
Si (Кремний)	1,0 макс
P (Фосфор)	0,04 макс
S (Сера)	0,03 макс

Основные легирующие элементы в нержавеющей стали 440B играют ключевую роль:
- Хром: Повышает коррозионную стойкость и способствует образованию защитного оксидного слоя.
- Углерод: Увеличивает твердость и прочность благодаря термической обработке, но чрезмерное содержание углерода может привести к хрупкости.
- Марганец: Улучшает закаливаемость и помогает в дегазации стали в процессе производства.

Механические свойства

Свойство	Условие/Температура	Типичное значение/Диапазон (метрическая система - СИ)	Типичное значение/Диапазон (имперская система)	Справочный стандарт для метода испытаний
Уровень прочности на растяжение	Отожженная	620 - 850 МПа	90 - 123 ksi	ASTM E8
Предельная прочность (0,2% смещения)	Отожженная	450 - 600 МПа	65 - 87 ksi	ASTM E8
Удлинение	Отожженная	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Твердость (по Роквеллу C)	Отожженная	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Ударная прочность (Шарпи)	-40°C	20 Дж	15 фут-фунтов	ASTM E23

Механические свойства нержавеющей стали 440B делают ее подходящей для применения, требующего высокой прочности и стойкости к износу. Ее высокая прочность на растяжение и предельная прочность позволяют выдерживать значительные механические нагрузки, а ее твердость обеспечивает долговечность в абразивных средах.

Физические свойства

Свойство	Условие/Температура	Значение (метрическая система - СИ)	Значение (имперская система)
Плотность	-	7,75 г/см³	0,28 фунт/дюйм³
Температура/Диапазон плавления	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Теплопроводность	20 °C	25,4 Вт/м·К	17,5 BTU·дюйм/(ч·фут²·°F)
Удельная теплоемкость	20 °C	500 Дж/кг·К	0,12 BTU/фунт·°F
Электрическое сопротивление	20 °C	0,74 µΩ·м	0,74 µΩ·дюйм

Ключевые физические свойства, такие как плотность и температура плавления, имеют значительное значение для рассмотрения процесса и применения. Относительно высокая температура плавления обеспечивает хорошую производительность в высокотемпературных приложениях, в то время как плотность указывает на вес материала, что имеет важное значение для расчетов в проектировании.

Коррозионная стойкость

Коррозионный агент	Концентрация (%)	Температура (°C/°F)	Рейтинг стойкости	Примечания
Хлориды	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Удовлетворительно	Риск коррозии
Кислоты (HCl)	10-20	20-40 °C (68-104 °F)	Плохо	Не рекомендуется
Щелочи	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Хорошо	Умеренная стойкость
Атмосферная	-	-	Хорошо	Хорошо работает в слабоагрессивных средах

Нержавеющая сталь 440B демонстрирует хорошую стойкость к атмосферной коррозии и некоторым слабым кислотам, но она восприимчива к коррозии под воздействием хлоридов и трещин. По сравнению с аустенитными марками, такими как 304 или 316, коррозионная стойкость 440B ниже, особенно в агрессивных средах.

Тепловая стойкость

Свойство/Лимит	Температура (°C)	Температура (°F)	Примечания
Максимальная температура непрерывного использования	400 °C	752 °F	Подходит для прерывного использования
Максимальная температура прерывного использования	600 °C	1112 °F	Ограниченная стойкость к окислению
Температура коррозии	800 °C	1472 °F	Риск коррозии при высоких температурах

При повышенных температурах нержавеющая сталь 440B сохраняет свою прочность, но может подвергаться окислению, что может повлиять на ее работу. Важно учитывать рабочую среду при выборе этого материала для высокотемпературных приложений.

Свойства обработки

Свариваемость

Процесс сварки	Рекомендуемый присадочный металл (классификация AWS)	Типичный защитный газ/флюс	Примечания
TIG	ER440B	Аргон	Рекомендуемая предварительная обработка
MIG	ER440B	Аргон/CO2	Рекомендуется термическая обработка после сварки

Нержавеющая сталь 440B трудно сваривать из-за высокого содержания углерода, что может привести к трещинам. Часто необходимо предварительное нагревание и термическая обработка после сварки, чтобы решить эти проблемы и обеспечить целостность шва.

Обрабатываемость

Параметр обработки	440B	AISI 1212	Примечания/Советы
Относительный индекс обрабатываемости	50%	100%	Требует острых инструментов
Типичная скорость резания	30-50 м/мин	60-80 м/мин	Используйте охлаждение для снижения температуры

440B обладает умеренной обрабатываемостью, требуя тщательного выбора инструмента и скорости резания для достижения оптимальных результатов. Рекомендуется использовать инструменты из быстро режущей стали или карбидные инструменты.

Формуемость

Нержавеющая сталь 440B не очень формуется из-за высокого содержания углерода, что повышает твердость и снижает пластичность. Возможна холодная формовка, но она может потребовать значительных усилий, в то время как горячая формовка более осуществима при повышенных температурах.

Термическая обработка

Процесс обработки	Диапазон температур (°C/°F)	Типичное время выдержки	Метод охлаждения	Основная цель / Ожидаемый результат
Отжиг	800-900 °C / 1472-1652 °F	1-2 часа	Воздух или масло	Снизить твердость, улучшить пластичность
Закалка	1000-1100 °C / 1832-2012 °F	-	Вода или масло	Увеличить твердость
Отпуск	400-600 °C / 752-1112 °F	1 час	Воздух	Снизить хрупкость, стабилизировать микроструктуру

Процессы термической обработки значительно влияют на микроструктуру и свойства нержавеющей стали 440B. Закалка увеличивает твердость, в то время как отпуск помогает снизить хрупкость, что делает ее подходящей для различных применений.

Типичные применения и конечные использования

Отрасль/Сектор	Пример конкретного применения	Ключевые свойства стали, используемые в этом применении	Причина выбора (кратко)
Столовые приборы	Кухонные ножи	Высокая твердость, стойкость к износу	Сохранение остроты и долговечность
Медицина	Хирургические инструменты	Коррозионная стойкость, твердость	Стерилизация и прочность
Автомобильная	Компоненты клапанов	Высокая прочность, стойкость к износу	Производительность при нагрузках

Другие применения включают:
- Промышленное оборудование: Компоненты, требующие высокой стойкости к износу.
- Аэрокосмическая: Части, испытываемые на высокие механические нагрузки.
- Морская: Компоненты, подверженные коррозионным воздействием.

440B выбирается для этих приложений благодаря своему отличному сочетанию твердости, стойкости к износу и коррозионной стойкости, что делает ее подходящей для сложных условий.

Важные соображения, критерии выбора и дополнительные сведения

Особенность/Свойство	440B	AISI 304	AISI 316	Краткая заметка о достоинствах/недостатках или компромиссах
Ключевое механическое свойство	Высокая твердость	Умеренная твердость	Умеренная твердость	440B превосходит в стойкости к износу
Ключевой аспект коррозии	Удовлетворительно в хлоридах	Отлично	Отлично	440B менее подходит для агрессивных условий
Свариваемость	Плохо	Хорошо	Хорошо	440B требует специальных техник
Обрабатываемость	Умеренная	Хорошо	Хорошо	440B требует тщательной обработки
Формуемость	Плохо	Хорошо	Хорошо	440B менее пластична
Приблизительная относительная стоимость	Умеренная	Низкая	Умеренная	Стоимость варьируется в зависимости от рыночных условий
Типичная доступность	Умеренная	Высокая	Высокая	440B может быть менее распространенной

При выборе нержавеющей стали 440B необходимо учитывать ее механические свойства, коррозионную стойкость и трудности обработки. Хотя она предлагает отличную стойкость к износу, ее ограничения в свариваемости и формуемости могут потребовать тщательного планирования в процессе проектирования и производства. Кроме того, следует оценить целесообразность и доступность альтернативных марок в зависимости от специфических требований применения.