Technický přehled oceli 440C

Ocel 440C Technický přehled: Ocel 440C je martenzitická nerezová ocel s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chromu s typickým složením uhlíku 0,95-1,20% a chromu 16,0-18,0%. To poskytuje vysokou tvrdost dosahující přibližně Rockwell C 60, díky čemuž je tato třída vhodná pro aplikace vyžadující vynikající odolnost proti opotřebení, jako jsou příbory a kuličková ložiska. Poskytuje dobrou odolnost proti korozi.

1. Chemické složení oceli 440C

Standardní limity chemického složení jsou podrobně uvedeny níže:

Komponent	%
uhlík (C)	0.95 – 1.20
Chrom (Cr)	16.0 – 18.0
mangan (Mn)	1,00 max
křemík (Si)	1,00 max
molybden (Mo)	0,75 max
fosfor (P)	0,040 max
síra (S)	max. 0,030

2. Mechanické vlastnosti oceli 440C:

• Tato ocel dosahuje vysoké tvrdosti, typicky 56-58 HRC žíhaná, po tepelném zpracování dosahuje až 58 HRC.
• Kalení z 1050°C v oleji poskytuje 60 HRC. Následné zpracování chladem při -75 °C po dobu 1 hodiny může tuto hodnotu zvýšit na 61,5 HRC.
• Popouštění snižuje tvrdost: popouštění při 150 °C má za následek 61 HRC; Popouštění na 200°C poskytuje 59 HRC.
• Podle ASTM A 276-03 je maximální tvrdost pro žíhaný (stav A) za studena dokončený 440B a 440C tyč/tvar 285 HB.
• JIS G 4303:1998 specifikuje minimální tvrdost 56 HRC pro hotový (HF) SUS440B (Q ≤ 75) a 58 HRC pro SUS440C za stejných podmínek.

3. Fyzikální vlastnosti oceli 440C:

Klíčové fyzikální vlastnosti jsou uvedeny zde:

Vlastnictví	Hodnota
Přibližné kritické teploty
Ac1 (počátek tvorby austenitu při ohřevu)	815-865 °C
Ar1 (počátek tvorby feritu/karbidu při chlazení)	765-665 °C
Ms (začátek tvorby martenzitu)	145 °C
Tepelná vodivost (při 20 °C)	29,3 W/(m·K)
Koeficient lineární expanze (20 až 100 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient lineární expanze (20 až 200 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient lineární expanze (20 až 300 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient lineární expanze (20 až 500 °C)	11,7 μm/m·K

4. Aplikace

• Příbory: Vysoká tvrdost umožňuje trvanlivou ostrou hranu, zatímco odolnost proti korozi vydrží jídlo a mytí. Proto je běžná u kvalitních čepelí nožů.
• Ložiska: Díky vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení jsou vhodné pro kuličková ložiska a součásti, zejména tam, kde je také požadována odolnost proti korozi. Je specifikována jako ložisková ocel odolná proti opotřebení a korozi.
• Chirurgické a dentální nástroje: Kombinace vysoké tvrdosti (retence hran), odolnosti proti opotřebení (dlouhověkost) a dobré odolnosti proti korozi (odolává sterilizaci/tělním tekutinám) činí 440C vhodným pro chirurgické a dentální nástroje.
• Komponenty ventilu: Odolnost 440C proti korozi proti různým médiím a odolnost proti opotřebení proti proudění kapaliny podporuje jeho použití v tryskách a částech ventilů.
• Plastové formy: Vysoká pevnost, tvrdost a odolnost proti korozi činí z 440C běžnou volbu pro plastové formy.
• Námořní aplikace: Vysoké hladiny chrómu poskytují dostatečnou odolnost proti korozi pro použití v mořské atmosféře nebo prostředí s mořskou vodou, i když existují omezení.
• Aplikace vyžadující vysokou odolnost proti opotřebení: Obecně platí, že vysoký obsah uhlíku činí 440C preferovanou variantou nerezové oceli, kde je vyšší odolnost proti opotřebení primární.
• Komponenty pro korozivní prostředí: AISI 440C je široce používán tam, kde je klíčovým faktorem odolnost proti korozi.

5. Tepelné zpracování

Doporučený proces tepelného zpracování oceli 440C:

5.1 Kování

Třídy s vyšším obsahem uhlíku jako 440C po kování vyžadují pomalé a pečlivé chlazení, aby se zabránilo praskání. Může být použit přerušovaný chladicí cyklus: ochlazení vzduchem na 150-250 °C, opětovné zahřátí na ~650 °C a nakonec ochlazení. To minimalizuje nadměrnou tvorbu karbidů na hranicích zrn.

5.2 Austenitizace

Zahřejte na vhodnou teplotu, typicky 1038-1040°C (1900°F), aby se mikrostruktura přeměnila na austenit a dosáhlo se optimální tvrdosti/odolnosti proti korozi. Udržujte při teplotě, aby bylo zajištěno dostatečné rozpuštění karbidu.

5.3 Kalení

Rychlým ochlazením po austenitizaci vzniká martenzit. Kalení olejem nebo vzduchem jsou standardní metody v závislosti na velikosti sekce a požadované rychlosti chlazení.

5.4 Temperování

Kalený martenzit vyžaduje popouštění, aby se snížila křehkost a zvýšila houževnatost při zachování dostatečného Pro 440 C, temperování mezi 200 °C a 350 °C (přibližně 400 °F až 660 °F). Konkrétní teplota určuje výslednou rovnováhu tvrdosti/houževnatosti.

5.5 Standardním postupem pro optimalizaci tvrdosti a odolnosti proti korozi je temperování při 204 °C (400 °F) po austenitizaci a kalení olejem.

• Popouštění mezi 400 °C a 600 °C se obecně vyhýbá, protože může způsobit senzibilizaci (srážení hrubších karbidů chrómu), což snižuje odolnost proti korozi.
• Uvolnění napětí: Chcete-li snížit vnitřní napětí, proveďte uvolnění napětí po kování nebo těžkém obrábění. U tvrzeného materiálu je uvolnění napětí o něco nižší (14 až 28 °C nebo 25 až 50 °F) než poslední popouštěcí teplota.

6. Odolnost oceli 440C proti korozi

6.1 Tvorba karbidu a vyčerpání chrómu:

Tvorba hrubého eutektického karbidu (během tuhnutí a tepelného zpracování) váže významné množství chrómu, čímž se snižuje „volný“ chrom dostupný v martenzitické matrici pro ochrannou pasivní vrstvu. To má vliv na celkovou odolnost proti korozi ve srovnání s nerezovými oceli s nízkým obsahem uhlíku.

6.2 Srovnání s jinými martenzitickými stupni:

Ve srovnání s třídami, jako je 420, nabízí 440C vyšší odolnost proti opotřebení (díky většímu množství karbidů), ale potenciálně mírně nižší odolnost proti korozi v některých prostředích kvůli ochuzování chrómu. Stále se má za to, že má dobrou odolnost proti korozi.

6.3 Vliv tepelného zpracování: Správné tepelné zpracování je rozhodující.

• Austenitizace má za cíl rozpustit karbidy a maximalizovat chrom v roztoku, i když na základě obsahu uhlíku zůstanou nerozpuštěné karbidy.
• Pro vyvážení tvrdosti a odolnosti proti korozi se doporučuje temperování při nižší teplotě (200°C-350°C).
• Vyvarujte se temperování mezi 400°C-600°C, protože to způsobuje senzibilizaci (hrubší vysrážení karbidu chrómu) a zhoršuje odolnost proti korozi.

6.4 Výkon ve specifických prostředích:

• Pasivovaný 440C nevykazoval žádnou korozi v testech ponořením do vody z vodovodu.
• Konvenční 440C může vyvinout rez při zkouškách ponořením do roztoku 3.5% NaCl, na rozdíl od některých novějších ocelí legovaných dusíkem.
• Obecně platí, že dosažení dobré odolnosti proti korozi prostřednictvím kalení oceli vyžaduje alespoň 10-11% „volného“ chrómu v matrici po tepelném zpracování. Oceli s vysokým obsahem uhlíku, jako je 440C, potřebují ke splnění tohoto požadavku přebytek chrómu ve výchozí slitině.

6.5 Kontext aplikací

Navzdory uhlíkovému efektu je 440C široce používán tam, kde je potřeba vysoká tvrdost, odolnost proti opotřebení a přiměřená odolnost proti korozi (např. příbory, ložiska). Ve srovnání s jinými druhy nerezu nebo specializovanými slitinami však nemusí být optimální volbou pro silně korozivní prostředí (např. stálé vystavení slané vodě).

Nejčastější dotazy

1. Je 440C japonská ocel?

Ne, 440C je americké označení (AISI/ASTM).

2. Je D2 nebo lepší 440C?

• Zvolte D2 pro maximální odolnost proti abrazivnímu opotřebení tam, kde je koroze malá nebo je prostředí mírné (např. nástroje pro práci za studena, dlouhodobé zápustky). D2 nabízí vynikající odolnost proti opotřebení a rozměrovou stabilitu pro takové aplikace.
• Zvolte 440C pro vyvážení dobré odolnosti proti opotřebení a významné odolnosti proti korozi (např. formy, příbory a ložiska ve vlhkém nebo mírně chemickém prostředí).

3. Je ocel 440C vhodná pro nůž?

Ano, jeho kombinace tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti korozi dělá z 440C velmi vhodný a oblíbený materiál pro mnoho nožů.