422 Właściwości i zastosowania stali nierdzewnej

Stal nierdzewna typu 422 (UNS S42200) to hartowana martenzytyczna stal nierdzewna zaprojektowana do niezawodnej pracy, gdy wymagana jest wytrzymałość i twardość, zwłaszcza w podwyższonych temperaturach. W porównaniu do typu 420 stal, oferuje zwiększone możliwości w wysokich temperaturach, co czyni go solidnym wyborem do wymagających zastosowań. W Aobo Steel rozumiemy krytyczne właściwości materiałów, takich jak Type 422, wykorzystując nasze ponad 20-letnie doświadczenie w kuciu.

1. Skład chemiczny

Element	Węgiel (C)	Mangan (Mn)	Fosfor (P)	Siarka (S)	Krzem (Si)	Chrom (Cr)	Nikiel (Ni)	Molibden (Mo)	Wanad (V)
Minimum						11		0.75	0.2
Maksymalny	0.2	1	0.025	0.025	1	12.5	0.5	1.25	0.3

2. Kluczowe właściwości i wydajność

Stal typu 422 wykazuje połączenie właściwości fizycznych i mechanicznych, co czyni ją odpowiednią do trudnych środowisk. Należy pamiętać, że właściwości mechaniczne są w dużym stopniu zależne od zastosowanej konkretnej obróbki cieplnej.

2.1 Właściwości fizyczne (typowy stan wyżarzany)

• Gęstość:28 funtów/cal³ (7,75 g/cm³)
• Moduł sprężystości: 8 x 10⁶ psi (205 GPa)
• Przewodność cieplna: Wzrasta umiarkowanie wraz ze wzrostem temperatury (np. ok. 13,8 Btu/h·ft·°F przy 212°F / 23,9 W/m·K przy 100°C).
• Ciepło właściwe: W typowych zakresach roboczych zachowana jest względna stałość (ok. 0,11 Btu/lb·°F / 0,46 kJ/kg·K).

2.2 Właściwości mechaniczne (zależne od stanu)

Wytrzymałość, twardość i ciągliwość typu 422 można dostosować poprzez obróbkę cieplną. Typowe przykłady obejmują:

• Stan wyżarzony: Ogólnie zapewnia wytrzymałość na rozciąganie w zakresie 88-140 ksi (607-965 MPa) z dobrą ciągliwością (wydłużenie często 13% lub wyższe). Twardość jest zazwyczaj poniżej HRC 22 (ok. B98 lub 248 HB).
• Stan zahartowania i odpuszczenia: Można osiągnąć znacznie wyższą wytrzymałość (np. wytrzymałość na rozciąganie ~180 ksi / 1241 MPa, granica plastyczności ~140 ksi / 965 MPa) i twardość (np. ~HRC 38) po odpowiednim hartowaniu i odpuszczaniu (np. odpuszczanie w temperaturze około 1000°F/593°C). Wydłużenie jest niższe w tym stanie (np. ~5%). Wyższe poziomy wytrzymałości można osiągnąć dzięki określonym obróbkom cieplnym.

3. Obróbka cieplna

Końcowe właściwości stali typu 422 uzyskuje się poprzez kontrolowaną obróbkę cieplną:

• Kucie: Zwykle inicjowane w temperaturze 1900-2100°F (1040-1150°C). Prawidłowa technika kucia jest kluczowa, czerpiąc z doświadczenia Aobo Steel.
• Wyżarzanie: Wykonywane w temperaturze 1350-1450°F (735-790°C), a następnie chłodzone powietrzem. Proces ten zmiękcza stal do późniejszej obróbki lub formowania.
• Hartowanie: Polega na nagrzaniu do temperatury austenityzacji, zwykle 1900–1950°F (około 1038°C), a następnie hartowaniu w powietrzu lub oleju w celu uzyskania wysokiej twardości poprzez utworzenie martenzytu.
• Ruszenie: Wykonywany po utwardzeniu w różnych temperaturach (w zależności od pożądanych właściwości końcowych), aby zmniejszyć kruchość i uzyskać pożądaną równowagę twardości, wytrzymałości i odporności na obciążenia dynamiczne.

4. Aplikacje

Połączenie wytrzymałości w wysokiej temperaturze, twardości i rozsądnej odporności na korozję sprawia, że typ 422 nadaje się do wymagających komponentów, w tym:

• Łopatki turbin parowych i gazowych
• Śruby i elementy złączne do wysokich temperatur
• Zawory i elementy sterujące zaworami
• Inne silnie obciążone części pracują w podwyższonych temperaturach, sięgających około 1200°F (650°C).

5. Rozważania dotyczące spawalności

Spawanie typu 422 wymaga starannych procedur, podobnie jak w przypadku innych hartowanych stali nierdzewnych martenzytycznych, takich jak typ 410. Jest to powszechnie uważane za trudne. Podgrzewanie wstępne i obróbka cieplna po spawaniu (PWHT) są zazwyczaj niezbędne do uzyskania odpowiednich właściwości mechanicznych w strefach spoiny i wpływu ciepła (HAZ) oraz zminimalizowania ryzyka pękania.

6. 442 równoważne

• UNS: S42200
• ASTM: A565 (Standardowa specyfikacja dla prętów ze stali nierdzewnej martenzytycznej do pracy w wysokich temperaturach)