Vlastnosti a použití nerezové oceli 9Cr18

Nerezová ocel 9Cr18 je martenzitická nerezová ocel s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chrómu. Je známý svou vysokou tvrdostí, odolností proti opotřebení a dobrou odolností proti korozi po správném tepelném zpracování. Zde je rozpis toho, co potřebujete vědět.

1. Chemické složení nerezové oceli 9Cr18

Specifické složení 9Cr18 mu dává jeho výrazné vlastnosti. Podle normy GB/T 1220—2007 jsou typické rozsahy (v hmotnostních procentech):

• Uhlík (C): 0.90% – 1.00%
• Chrom (Cr): 17.00% – 19.00%
• Křemík (Si): ≤0,80%
• Mangan (Mn): ≤0,80%
• Fosfor (P): ≤0,040%
• Síra (S): ≤0,030%

Můžete také vidět tuto třídu označenou jako 95Cr18 nebo najít podobné specifikace podle mezinárodních norem, jako je ASTM A959 (jako 440B) nebo JIS G4303 (jako SUS440B). I když se mohou rozsahy mírně lišit (např. C: 0,75-0,95%, Cr: 16,00-18,00% pro 440B), základní charakteristiky zůstávají konzistentní.

Klíčový bod: Vysoký obsah uhlíku a chrómu vyžaduje pečlivou kontrolu během výroby, aby se řídila tvorba karbidů a zajistily se jednotné vlastnosti. Toto je klíčová oblast zájmu pro Aobo Steel.

2. Fyzikální a mechanické vlastnosti nerezové oceli 9Cr18

2.1 Klíčová fyzická data

• Hustota: Přibližně 7,7 t/m³
• Modul pružnosti (E při 20 °C): 203,89 GPa
• Tepelná vodivost (λ při 20 °C): 29,3 W/(m·K)
• Specifická tepelná kapacita (cₚ při 20 °C): 459,8 J/(kg·K)
• Elektrický odpor (ρ při 20 °C): 0,60 x 10⁻⁶ Ω·m
• Lineární expanzní koeficient (×10⁻⁶ /°C): Mění se v závislosti na teplotě (např. 10,5 od 20-100 °C, 11,5 od 20-400 °C)

2.2 Mechanické vlastnosti a tvrdost

Mechanické vlastnosti, zejména tvrdost, jsou silně závislé na použitém tepelném zpracování.

1. Tvrdost (žíhaná): Žíhání na měkko obvykle vede k tvrdosti ≤255 HBW.
2. Tvrdost (kalená): Kalení od 1030-1070°C (některé zdroje uvádějí 1050-1075°C) poskytuje tvrdost ≥56 HRC, potenciálně dosahující až 60,5 HRC, v závislosti na přesné teplotě.
3. Tvrdost (temperovaná):
   
   • Popouštění při 200-300°C typicky vede k tvrdosti 56-60 HRC.
   • Pro dosažení nejlepší rovnováhy mezi tvrdostí a odolností proti korozi je často preferováno temperování při teplotě kolem 160-200 °C, přičemž obvykle se získá tvrdost 55-59 HRC.
   • Vyšší popouštěcí teploty (500-600°C) snižují tvrdost na rozsah 40-53 HRC, ale zvyšují houževnatost.
4. Léčba nachlazením: Použití úpravy za studena (např. -75°C) po kalení může zvýšit tvrdost o dalších 1-1,5 HRC.

3. Tepelné zpracování nerezové oceli 9Cr18

Dosažení požadovaného výkonu z 9Cr18 do značné míry závisí na správnosti tepelné zpracování.

• Měkké žíhání: Zahřejte na 800-840 °C, udržujte, pec ochlaďte pod 500 °C, poté ochlaďte vzduchem. Cílová tvrdost: ≤255 HBW.
• Kalení: Zahřejte na 1030-1070 °C (nebo 1050-1075 °C), poté uhaste olejem. Cílová tvrdost: ≥56 HRC.
• Temperování: Temperujte podle požadované rovnováhy tvrdosti, houževnatosti a odolnosti proti korozi (viz hodnoty tvrdosti výše). Běžné rozsahy jsou 160-300°C.
• Kritické teploty (přibližné): Ac1: 830 °C, Ac3: 810 °C, Ms: 145 °C.

4. Odolnost proti korozi

Jako martenzitická nerezová ocel nabízí 9Cr18 dobrou odolnost proti korozi, která je lepší než u ocelí typu Cr17.

• Odolný vůči atmosféře, vodě a určitým mírným kyselinám a solím.
• Výkon se liší v různých chemických médiích (jako je kyselina dusičná, octová a fosforečná) v závislosti na koncentraci a teplotě.
• Vykazuje dobrou odolnost vůči mořské vodě.
• Pro optimální odolnost proti korozi vyžaduje struktura alespoň 11-12% chrómu rozpuštěného v martenzitu, čehož lze dosáhnout správným tepelným zpracováním.

5. Proces kování

Pro kvalitu je nezbytné správné kování. V této oblasti máme bohaté zkušenosti.

• Počáteční teplota kování: 1050-1100 °C
• Konečná teplota kování: >850 °C
• Chlazení: Pomalé chlazení po kování (např. chlazení pece) je kritické, aby se předešlo problémům. Důležitá je také pečlivá kontrola rychlosti ohřevu.

6. Aplikace z nerezové oceli 9Cr18

Díky kombinaci vysoké tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti korozi je 9Cr18 vhodný pro náročné aplikace:

• Řezné nástroje: Vysoce kvalitní nože, chirurgické nástroje a nůžky vyžadují ostré hrany a odolnost vůči skvrnám.
• Formy: Plastové vstřikovací formy, zejména pro korozivní pryskyřice nebo optické díly, které vyžadují vysoký lesk a odolnost.
• Ložiska: Valivá ložiska potřebují odolnost proti opotřebení a korozi.
• Komponenty: Hřídele, části čerpadel, ventily, spojovací prvky a pružiny pracující v mírně korozivním nebo vysoce opotřebitelném prostředí.

7. Úvahy

• Distribuce karbidů: Jak bylo zmíněno, kontrola tvorby karbidu během výroby oceli a kování je rozhodující pro konzistentní výkon. Aobo Steel to zvládá přísnou kontrolou procesu.
• Výroba forem: Zajistěte, aby správným tepelným zpracováním bylo dosaženo potřebného rozpuštěného chrómu pro odolnost proti korozi v aplikacích forem. Přidání molybdenu (jako v 9Cr18Mo) může zvýšit odolnost proti korozi a sekundární vytvrzení, pokud je to potřeba pro specifické aplikace s vysokým obsahem uhlíku.
• Vylepšení povrchu: Ošetření, jako je implantace dusíkových iontů, mohou podle potřeby dále zvýšit tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení.

Shrnutí

9Cr18 je spolehlivá martenzitická nerezová ocel nabízející silnou kombinaci tvrdosti, odolnosti proti opotřebení a odolnosti proti korozi. Jeho výkon závisí na přesné kontrole chemického složení a správném tepelném zpracování – v oblastech, kde zkušenosti společnosti Aobo Steel poskytují skutečnou hodnotu. Je to dobrá volba pro nástroje, formy, ložiska a různé průmyslové komponenty.