1.4057 (X17CrNi16-2) roestvrij staal: materiaalequivalenten en warmtebehandelde eigenschappen

Wat 1.4057 dekt

1.4057 is het EN-materiaalnummer voor X17CrNi16-2, een martensitisch roestvast staal dat het Amerikaanse systeem kent als Type 431 en UNS S43100. De kwaliteit combineert ongeveer 16% chroom met ongeveer 2% nikkel, wat de hardbaarheid en taaiheid verhoogt in vergelijking met de gewone 12% chroommartensitische kwaliteiten en een betere corrosieweerstand geeft dan Type 420, terwijl nog steeds een hoge sterkte mogelijk is door afschrikken en ontlaten. Typische toepassingen zijn pompassen, klepstelen, tapeinden en bevestigingsmiddelen, scheepshardware en vliegtuigonderdelen.

Kruis-standaardequivalenten

Systeem	Standaard	Aanduiding
Europa (EN)	EN 10088-1, EN 10088-2, EN 10088-3	X17CrNi16-2 (1,4057)
Verenigde Staten	ASTM A276, ASTM A240, ASTM A959	Type 431 / UNS S43100
ISO	ISO15510	X17CrNi16-2 (4057-431-00-X)
China	GB/T 1220, GB/T 3280	17Cr16Ni2 (S43120)
Japan	JISG4303, JISG4304	SUS431

De dekking van de productvorm verschilt, dus een gelijkwaardig cijfer is niet automatisch een gelijkwaardige aankoop. Staafmateriaal wordt normaal gesproken besteld volgens ASTM A276 of EN 10088-3, plaat en plaat volgens ASTM A240 of EN 10088-2, en op maat gemaakte smeedstukken volgens een tekeningspecificatie overeengekomen tussen koper en walserij, waarbij de acceptatiecriteria in de order worden geschreven in plaats van te worden afgeleid uit de soortnaam.

Chemische samenstelling

Element, %	EN 10088-3	ASTM A276
C	0.12-0.22	Maximaal 0,20
Si	Maximaal 1,00	Maximaal 1,00
Mn	Maximaal 1,50	Maximaal 1,00
P	Maximaal 0,040	Maximaal 0,040
S	Maximaal 0,030	Maximaal 0,030
Cr	15.0-17.0	15.0-17.0
Ni	1.50-2.50	1.25-2.50

De EN-kwaliteit stelt een minimum koolstofgehalte van 0,12% vast om de respons op verharding te garanderen, terwijl de ASTM-kwaliteit de koolstoflimiet slechts op 0,20% beperkt. Een hitte aan de lage kant van het EN-bereik tempert tot een lagere hardheid dan een hitte van 0,22%, dus waar een hardheidsvenster contractueel is, moet het koolstofbereik in overleg worden aangescherpt in plaats van aan de molen te worden overgelaten.

Warmtebehandelingsvenster

Zachtgloeien wordt uitgevoerd in de band van 680 tot 800 graden C met langzame afkoeling, waardoor een machinaal bewerkbare structuur ontstaat met een hardheid van ongeveer 295 HBW of minder. Het harden wordt uitgevoerd door austenitiseren tussen 950 en 1050 graden C en afschrikken in olie of lucht, afhankelijk van de sectiegrootte, gevolgd door temperen. Temperen in de band van 650 tot 750 graden C levert de sterkteklasse van 800 MPa op; temperen bij 600 tot 650 graden C levert de 900 MPa-klasse op.

Temperen tussen ongeveer 400 en 600 graden C moet worden vermeden. Chroomcarbiden slaan neer aan de grenzen in dat venster en zowel de corrosieweerstand als de slagvastheid nemen scherp af. Als corrosieweerstand belangrijker is dan pieksterkte, is de hogere ontlaattemperatuur de juiste keuze, ook al is de vloeigrens lager.

Mechanische eigenschappen

Voorwaarde	0,2% proefsterkte	Treksterkte
Zacht gegloeid	Niet gespecificeerd	Maximaal ongeveer 950 MPa
Gedoofd en getemperd, klasse 800 MPa	Minimaal 600 MPa	800-950 MPa
Gedoofd en getemperd, klasse 900 MPa	Minimaal 700 MPa	900-1050 MPa

De kwaliteit is onder alle omstandigheden ferromagnetisch, met een dichtheid van bijna 7,7 g/cm3 en een elasticiteitsmodulus van ongeveer 215 GPa bij 20 graden C. De gemiddelde thermische uitzetting ligt dicht bij 10 x 10-6 per K tussen 20 en 100 graden C, vergelijkbaar met koolstofstaal, waardoor assemblages van gemengd materiaal voorspelbaar blijven. De hogere sterkteklasse heeft een lagere rek- en impactenergie dan de 800 MPa-klasse, dus dunne secties en spanningsconcentraties vereisen aandacht in het ontwerp.

Waar het werkt en waar het niet werkt

Sollicitatie	Geschiktheid
Assen, spindels, pomp- en klepstelen	Goed, in geharde en getemperde toestand
Studs, bouten en algemene bevestigingsmiddelen	Goed waar matige blootstelling aan chloride wordt verwacht
Maritieme hardware en propellerschachten	Aanvaardbaar voor intermitterende blootstelling, niet voor permanente onderdompeling
Chloride-rijke chemische procesapparatuur	Niet aanbevolen; een duplex of molybdeen-met austenitische kwaliteit presteert beter

In chloride-dragende omgevingen presteert 1.4057 duidelijk beter dan Type 410 en Type 420, maar blijft ruim onder dat van duplex roestvrij staal. Wanneer er chlorideputjes of spanningscorrosie verwacht wordt, is het selecteren van een duplex kwaliteit in de ontwerpfase normaal gesproken goedkoper dan het vervangen van 431 na een paar jaar dienst.

Veelgestelde vragen

Q:Waarmee is 1,4057 gelijk in het Amerikaanse systeem?
A: Type 431, UNS S43100, vermeld in ASTM A276 voor staven en ASTM A240 voor plaat, plaat en strip.

Q:Kan 1.4057 worden gelast?
A: Dat kan, maar martensitische soorten hebben voorverwarmen en gecontroleerde koeling nodig, en lassen met overeenkomende-sterkte vereisen een warmtebehandeling na- het lassen. Bij veel fabricage wordt in plaats daarvan een austenitisch vulmiddel gebruikt en wordt de eigenschapsmismatch geaccepteerd.

Q:Waarom wordt er een minimum koolstof gespecificeerd in EN 10088-3?
A: Koolstof regelt de hardheidsreactie op afschrikken. Zonder minimum zou een lage-koolstofwarmte niet de hardheid bereiken die de +QT800- en +QT900-omstandigheden impliceren.

Q:Is 1.4057 magnetisch?
A: Ja, het is ferromagnetisch in de gegloeide en in de geharde en getemperde omstandigheden, wat van belang is bij instrument- en sensortoepassingen.

Q:Welke tempertemperatuur moet worden vermeden?
A: Het bereik van 400 tot 600 graden C, waarbij neerslag van chroomcarbide zowel de corrosieweerstand als de taaiheid vermindert. Temper boven of onder dat raam en vermeld de eis op de tekening.

Q:Hoe moet het materiaal worden gecertificeerd?
A: Met een EN 10204 3.1-inspectiecertificaat met vermelding van hittenummer, chemische analyse, hittebehandelingsomstandigheden en mechanische resultaten, plus ultrasone of kleurpenetratietesten voor kritische as- en spindeltoepassingen.