Tehnični pregled jekla 440C

Tehnični pregled jekla 440C: jeklo 440C je martenzitno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo ogljika in kroma s tipično sestavo ogljika 0,95–1,20% in kroma 16,0–18,0%. To daje visoko trdoto, ki doseže približno Rockwell C 60, zaradi česar je kakovost primerna za aplikacije, ki zahtevajo odlično odpornost proti obrabi, kot so jedilni pribor in kroglični ležaji. Zagotavlja dobro odpornost proti koroziji.

1. Kemična sestava jekla 440C

Mejne vrednosti standardne kemične sestave so podrobno navedene spodaj:

Komponenta	%
Ogljik (C)	0.95 – 1.20
Krom (Cr)	16.0 – 18.0
Mangan (Mn)	1,00 maks
Silicij (Si)	1,00 maks
molibden (Mo)	0,75 maks
fosfor (P)	0,040 maks
Žveplo (S)	0,030 maks

2. Mehanske lastnosti jekla 440C:

• To jeklo doseže visoko trdoto, običajno 56-58 HRC žarjeno, doseže do 58 HRC po toplotni obdelavi.
• Kaljenje od 1050 °C v olju daje 60 HRC. Naknadna hladna obdelava pri -75 °C za 1 uro lahko to poveča na 61,5 HRC.
• Kaljenje zmanjša trdoto: kaljenje pri 150 °C povzroči 61 HRC; Kaljenje pri 200°C daje 59 HRC.
• Po standardu ASTM A 276-03 je največja trdota za žarjeno (pogoj A) hladno obdelano 440B in 440C palico/obliko 285 HB.
• JIS G 4303:1998 določa najmanjšo trdoto 56 HRC za vroče obdelan (HF) SUS440B (Q ≤ 75) in 58 HRC za SUS440C pod enakimi pogoji.

3. Fizikalne lastnosti jekla 440C:

Ključne fizikalne lastnosti so navedene tukaj:

Lastnina	Vrednost
Približne kritične temperature
Ac1 (začetek tvorbe avstenita pri segrevanju)	815-865°C
Ar1 (začetek tvorbe ferita/karbida pri ohlajanju)	765-665°C
M (začetek tvorbe martenzita)	145°C
Toplotna prevodnost (pri 20 °C)	29,3 W/(m·K)
Koeficient linearne ekspanzije (20 do 100 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient linearne ekspanzije (20 do 200 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient linearne ekspanzije (20 do 300 °C)	10,5 μm/m·K
Koeficient linearne ekspanzije (20 do 500 °C)	11,7 μm/m·K

4. Aplikacije

• Jedilni pribor: Visoka trdota omogoča vzdržljiv oster rob, odpornost proti koroziji pa vzdrži hrano in pranje. Zato je običajno za visokokakovostna rezila nožev.
• Ležaji: Zaradi visoke trdote in odpornosti proti obrabi je primeren za kroglične ležaje in sestavne dele, zlasti tam, kjer se zahteva tudi odpornost proti koroziji. Določeno je kot ležajno jeklo, odporno proti obrabi in koroziji.
• Kirurški in zobozdravstveni instrumenti: zaradi kombinacije visoke trdote (zadrževanje robov), odpornosti proti obrabi (dolga življenjska doba) in dobre odpornosti proti koroziji (zoper sterilizacijo/telesne tekočine) je 440C primeren za kirurška in zobozdravstvena orodja.
• Komponente ventila: odpornost 440C proti koroziji proti različnim medijem in odpornost proti obrabi proti toku tekočine podpirata njegovo uporabo v šobah in delih ventilov.
• Plastični kalupi: Zaradi visoke trdnosti, trdote in odpornosti proti koroziji je 440C običajna izbira za plastične kalupe.
• Uporaba v morju: visoke ravni kroma zagotavljajo zadostno odpornost proti koroziji za uporabo v morskih atmosferah ali okoljih z morsko vodo, čeprav obstajajo omejitve.
• Aplikacije, ki zahtevajo visoko odpornost proti obrabi: Na splošno je zaradi visoke vsebnosti ogljika 440C prednostna možnost iz nerjavečega jekla, kjer je glavna odpornost proti obrabi.
• Komponente za korozivna okolja: AISI 440C se široko uporablja, kjer je odpornost proti koroziji ključnega pomena.

5. Toplotna obdelava

Priporočeni postopek toplotne obdelave jekla 440C:

5.1 Kovanje

Stopnje z večjo vsebnostjo ogljika po kovanju, kot je 440C, zahtevajo počasno in previdno ohlajanje, da preprečimo razpoke. Uporabite lahko prekinjen hladilni cikel: ohladite na zraku na 150–250 °C, ponovno segrejte na ~650 °C in nato končno ohladite. To zmanjša čezmerno tvorbo karbida na mejah zrn.

5.2 Avstenitizacija

Segrejte na primerno temperaturo, običajno 1038-1040 °C (1900 °F), da spremenite mikrostrukturo v avstenit in dosežete optimalno trdoto/odpornost proti koroziji. Držite pri temperaturi, da zagotovite ustrezno raztapljanje karbida.

5.3 Kaljenje

Hitro ohlajanje po avstenitizaciji tvori martenzit. Kaljenje v olju ali zraku sta standardni metodi, odvisno od velikosti preseka in želene hitrosti hlajenja.

5.4 Kaljenje

Kaljeni martenzit zahteva popuščanje, da zmanjšamo krhkost in povečamo žilavost, hkrati pa ohranimo zadostno temperaturo. Za 440 C popuščajte med 200 °C in 350 °C (približno 400 °F do 660 °F). Specifična temperatura narekuje končno ravnovesje med trdoto in žilavostjo.

5.5 Kaljenje pri 204 °C (400 °F) po avstenitizaciji in kaljenju v olju je standardna praksa za optimizacijo trdote in odpornosti proti koroziji.

• Kaljenju med 400 °C in 600 °C se na splošno izogibamo, saj lahko povzroči preobčutljivost (obarjanje grobejših kromovih karbidov), kar zmanjša odpornost proti koroziji.
• Razbremenitev: Za zmanjšanje notranjih napetosti izvedite razbremenitev po kovanju ali težki strojni obdelavi. Pri utrjenem materialu je sprostitev napetosti nekoliko nižja (14 do 28 °C ali 25 do 50 °F) od zadnje temperature popuščanja.

6. Odpornost jekla 440C proti koroziji

6.1 Tvorba karbida in izčrpavanje kroma:

Groba tvorba evtektičnega karbida (med strjevanjem in toplotno obdelavo) veže precejšnje količine kroma in zmanjša količino "prostega" kroma, ki je na voljo v martenzitni matrici za zaščitno pasivno plast. To vpliva na splošno odpornost proti koroziji v primerjavi z nerjavnimi jekli z nizko vsebnostjo ogljika.

6.2 Primerjava z drugimi martenzitnimi stopnjami:

V primerjavi z razredi, kot je 420, ponuja 440C višjo odpornost proti obrabi (zaradi več karbidov), vendar potencialno nekoliko nižjo odpornost proti koroziji v nekaterih okoljih zaradi pomanjkanja kroma. Še vedno velja, da ima dobro odpornost proti koroziji.

6.3 Vpliv toplotne obdelave: Pravilna toplotna obdelava je ključnega pomena.

• Namen avstenitizacije je raztapljanje karbidov in maksimiranje kroma v raztopini, čeprav glede na vsebnost ogljika ostanejo neraztopljeni karbidi.
• Za uravnoteženje trdote in odpornosti proti koroziji je priporočljivo kaljenje pri nižji temperaturi (200 °C-350 °C).
• Izogibajte se temperiranju med 400°C-600°C, ker to povzroči preobčutljivost (grobejše obarjanje kromovega karbida) in zmanjša odpornost proti koroziji.

6.4 Delovanje v posebnih okoljih:

• Pasiviran 440C ni pokazal rjavenja pri preskusih potopitve v vodo iz pipe.
• Običajni 440C lahko razvije rjo pri preskusih potopitve v raztopino 3,5% NaCl, za razliko od nekaterih novejših jekel, legiranih z dušikom.
• Na splošno je za doseganje dobre korozijske odpornosti s kaljenjem jekla potrebno vsaj 10-11% 'prostega' kroma v matrici po toplotni obdelavi. Visokoogljična jekla, kot je 440C, potrebujejo presežek kroma v začetni zlitini, da to dosežejo.

6.5 Kontekst aplikacij

Kljub učinku ogljika se 440C široko uporablja tam, kjer je potrebna visoka trdota, odpornost proti obrabi in razumna odpornost proti koroziji (npr. jedilni pribor, ležaji). Vendar pa v primerjavi z drugimi vrstami nerjavnega jekla ali specializiranimi zlitinami morda ni optimalna izbira za močno korozivna okolja (npr. stalna izpostavljenost slani vodi).

pogosta vprašanja

1. Ali je 440C japonsko jeklo?

Ne, 440C je ameriška oznaka (AISI/ASTM).

2. Je D2 ali 440C boljši?

• Izberite D2 za največjo abrazivno odpornost proti obrabi, kjer je korozija majhna ali je okolje blago (npr. orodja za delo v hladnem, dolgoročne matrice). D2 ponuja vrhunsko odpornost proti obrabi in dimenzijsko stabilnost za takšne aplikacije.
• Izberite 440C za ravnovesje dobre odpornosti proti obrabi in znatne odpornosti proti koroziji (npr. kalupi, jedilni pribor in ležaji v vlažnem ali rahlo kemičnem okolju).

3. Ali je jeklo 440C dobro za nož?

Da, njegova kombinacija trdote, odpornosti proti obrabi in odpornosti proti koroziji naredi 440C zelo primeren in priljubljen material za številne nože.