Содержание
Нержавеющая сталь 414: определение, свойства и применение
- Джон
Нержавеющая сталь 414 — это высокопрочный сплав с превосходной износостойкостью и умеренной защитой от коррозии. В этой статье описывается его состав, основные свойства и применение в отраслях, требующих долговечности, таких как аэрокосмическая промышленность и тяжелое машиностроение.
Что такое нержавеющая сталь 414?
Нержавеющая сталь 414, также называемая UNS S41400, состоит из железа примерно 88% и хрома 12%. Это более прочный вариант нержавеющая сталь 410. Как мартенситный сорт, он обеспечивает отличную твердость и прочность. Он используется в таких требовательных областях, как аэрокосмическая промышленность, тяжелое машиностроение и производство.
Эквиваленты нержавеющей стали 414
| Страна/регион | Стандарт/Спецификация | Оценка |
| Европа | ВНР | 1.4008 |
| США | УНС | S41400 |
| США | АИСИ | 414 |
Химический состав нержавеющей стали 414
| Элемент | Фе | С | Кр | Мн | Си | С | П | Ни |
| wt% | Баланс | 0,15% макс. | 11.5-13.5% | 1.00% макс. | 1.00% макс. | 0,030% макс. | 0,040% макс. | 0,60% макс. |
Физические свойства нержавеющей стали 414
| Свойство | Значение (Метрическое) | Значение (имперское) |
| Плотность | 7,70 г/см³ | 0,278 фунта/дюйм³ |
| Температура плавления | 1440°С – 1510°С | 2624°F – 2750°F |
| Теплопроводность | 24,9 Вт/м·К при 100°C | 172,5 БТЕ дюйм/ч·фут²·°F |
| Тепловое расширение | 11,1 мкм/м·°C при 20°C | 6,2 мкдюйм/дюйм·°F |
| Электропроводность | 1.3% МАКС | 1.3% МАКС |
| Магнитные свойства | Ферромагнитный | Ферромагнитный |
Механические свойства нержавеющей стали 414
| Свойство | Значение (Метрическое) | Значение (имперское) |
| Предел прочности | 655-860 МПа | 95 000–125 000 фунтов на кв. дюйм |
| Предел текучести | 415 МПа | 60 000 фунтов на квадратный дюйм |
| Твердость по Бринеллю | 197-223 | 197-223 |
| Твердость по шкале Роквелла C (до испытания) | 48 | 48 |
| Твердость по Роквеллу (пересчитанная из твердости по шкале Роквелла C) | 459 | 459 |
| Твердость по Виккерсу (пересчитанная из твердости по Роквеллу C) | 487 | 487 |
| Удлинение | 15% | 15% |
| Модуль упругости | 200 ГПа | 29 000 кфунтов на кв. дюйм |
Различные формы нержавеющей стали 414
Нержавеющая сталь 414 доступна в различных формах, что обеспечивает универсальность в различных промышленных применениях. Вот наиболее распространенные формы нержавеющей стали 414:
Штанги и стержни
Широко используемые в машиностроении и строительстве, прутки из нержавеющей стали 414 доступны в круглой, плоской и шестигранной форме. Они идеально подходят для таких компонентов, как валы, шестерни и крепежные элементы, благодаря своей обрабатываемости и прочности.
Листы и пластины
Плоские изделия, такие как листы и пластины, используются в средах, где прочность и износостойкость имеют решающее значение, в том числе в аэрокосмической промышленности и тяжелом машиностроении.
Трубы и трубки
Нержавеющая сталь 414 также доступна в трубчатой форме, которая используется в механических системах, требующих прочности под давлением, таких как трубопроводы, теплообменники и опорные конструкции.
Проволока
Проволока из нержавеющей стали марки 414 часто используется в тех случаях, когда требуется прочный и гибкий материал, например, для изготовления пружин и крепежных деталей.
Кованые компоненты
Поковки используются в приложениях, которые включают компоненты клапанов, валы насосов и другие промышленные компоненты высокой прочности. Кованая нержавеющая сталь 414 обеспечивает превосходную прочность.
Применение нержавеющей стали 414
Нержавеющая сталь 414 используется в различных приложениях, где требуется сочетание прочности, твердости и умеренной коррозионной стойкости. Вот некоторые распространенные применения:
Аэрокосмические компоненты
Нержавеющая сталь 414 используется в таких деталях самолетов, как шестерни, валы и крепежные элементы, благодаря своей высокой прочности и вязкости даже в суровых условиях.
Компоненты насоса и клапана
Он идеально подходит для изготовления таких деталей, как валы насосов, штоки клапанов и других компонентов, требующих прочности и износостойкости, особенно в машиностроении.
Тяжелая техника
Нержавеющая сталь 414 обычно используется в тяжелом оборудовании, таком как промышленные редукторы и детали машин, где высокая прочность и износостойкость имеют решающее значение.
Автомобильные детали
В автомобильной промышленности нержавеющая сталь 414 часто используется для изготовления таких деталей, как коленчатые валы, шестерни трансмиссии и других деталей, подвергающихся высоким нагрузкам, которые требуют прочности и долговечности.
Преимущества нержавеющей стали 414
Высокая прочность и твердость
- Термообрабатываемый: его можно подвергать термообработке, что обеспечивает высокие уровни прочности и твердости, подходящие для сложных условий применения.
- Износостойкость: Твердость материала обеспечивает отличную износостойкость, что делает его пригодным для деталей, подверженных износу.
Улучшенная коррозионная стойкость
- Добавление молибдена: включение молибдена повышает коррозионную стойкость по сравнению со стандартными мартенситными нержавеющими сталями, такими как 410.
- Устойчивость к слабоагрессивным средам: обеспечивает лучшую производительность в средах, подверженных воздействию воды, пара и слабых химикатов.
Хорошая обрабатываемость
- Обработка: После отжига нержавеющая сталь 414 демонстрирует хорошую обрабатываемость, что облегчает изготовление сложных деталей.
- Отделка поверхности: нержавеющая сталь 414 может достигать высококачественной отделки поверхности. Это выгодно как для функциональных компонентов, так и для эстетических применений.
Универсальность
- Область применения: Подходит для изготовления валов, клапанов, шестерен и других механических компонентов, требующих сочетания прочности и коррозионной стойкости.
- Формуемость: его можно ковать и формовать с помощью соответствующих процессов, что повышает его универсальность в изготовлении.
Недостатки нержавеющей стали 414
Ограниченная коррозионная стойкость
- Хотя нержавеющая сталь 414 имеет улучшенную коррозионную стойкость по сравнению с некоторыми мартенситными сталями благодаря содержанию молибдена, она все равно менее устойчива, чем аустенитные нержавеющие стали, такие как 304 или 316.
- В средах, содержащих хлориды или другие едкие вещества, возможно возникновение точечной и щелевой коррозии.
Плохая свариваемость
- Риск образования трещин: Высокое содержание углерода увеличивает риск образования трещин в зоне термического влияния во время сварки.
- Необходимость предварительного нагрева и послесварочной термообработки: Сварка требует тщательного контроля, включая предварительный нагрев до 200–300 °C и послесварочный отжиг, что увеличивает сложность и стоимость.
Снижение прочности и пластичности
- Хрупкость: Материал может быть хрупким, особенно в закаленном состоянии, что делает его менее подходящим для применений, требующих высокой прочности.
- Низкая ударопрочность: не подходит для применений, подверженных резким или ударным нагрузкам.
Трудность обработки после закалки
- Проблемы с твердостью: После термообработки для достижения максимальной твердости механическая обработка становится сложной и требует применения специальных инструментов и методов.
- Повышенный износ инструмента: твердый материал ускоряет износ режущих инструментов, увеличивая затраты на инструмент.
Ограниченная формуемость
- Плохая способность к холодной формовке: Из-за высокой прочности и низкой пластичности холодная формовка является сложной задачей и может привести к образованию трещин.
- Требуется горячая обработка: часто приходится формовать при повышенных температурах, что усложняет процесс производства.
Не подходит для применения при высоких температурах.
- Образование окалины и окисление: При повышенных температурах нержавеющая сталь 414 может подвергаться образованию окалины и окислению.
- Потеря механических свойств: Длительное воздействие высоких температур может снизить прочность и твердость.
Термическая обработка
Отжиг
- Сталь нагревают до температуры 820–900 °C (1500–1650 °F), а затем медленно охлаждают для снятия внутренних напряжений.
- Отжиг проводится для повышения пластичности и улучшения обрабатываемости за счет снижения твердости.
Закалка
- Сталь нагревают до температуры 980–1020 °C (1800–1870 °F), а затем быстро охлаждают (закаливают) в масле или на воздухе.
- Закалка повышает износостойкость и общую прочность стали. Это делает ее идеальной для высоконагруженных применений, таких как шестерни и валы.
Закалка
- Материал повторно нагревается до более низкой температуры, обычно от 150°C до 600°C (от 300°F до 1110°F). Диапазон температур выбирается в зависимости от требуемого баланса твердости и вязкости.
- Отпуск снижает хрупкость, вызванную закалкой, сохраняя при этом достаточную твердость для долговечности. Он также улучшает ударопрочность стали и общую прочность.
Снятие стресса
- Сталь может подвергаться снятию напряжений — процессу, при котором ее нагревают до температуры 540–650 °C (1000–1200 °F).
- Снятие напряжений снижает риск деформации и растрескивания во время использования, особенно в условиях высоких нагрузок.
Докритический отжиг
- Этот процесс включает в себя нагрев стали до температуры около 650°C–760°C (1200°F–1400°F), что ниже критического температурного диапазона.
- Докритический отжиг снимает напряжения и улучшает пластичность, не изменяя существенно общие механические свойства.
Нормализация
- Нагрейте сталь до температуры около 900–950 °C (1650–1750 °F), а затем дайте ей остыть на воздухе.
- Эта дополнительная обработка повышает как прочность, так и однородность микроструктуры стали, делая ее более пригодной для дальнейшей обработки и переработки.
Другие методы обработки нержавеющей стали 414
Процесс ковки
- Перед ковкой материал нагревают до температуры от 1150°C до 1200°C.
- Во время ковки температура не должна опускаться ниже 950°С во избежание наклепа и образования трещин.
- После ковки обычно используют воздушное охлаждение, но для снижения внутренних напряжений рекомендуется проводить послековочный отжиг.
Обработка
- Из-за высокой твердости 414 трудно поддается обработке. Рекомендуются высокопрочные режущие инструменты, такие как карбид, с более низкой скоростью резания и более низкой скоростью подачи.
- Во избежание перегрева и ожогов поверхности во время этих процессов необходимы соответствующие шлифовальные инструменты и охлаждающие жидкости.
Холодная и горячая формовка
- Холодная формовка: Из-за высокой твердости холодная формовка затруднена. Может потребоваться промежуточный отжиг, чтобы предотвратить чрезмерное закаливание.
- Горячая формовка: Горячая формовка выполняется при температуре от 950°C до 1200°C, что улучшает пластичность и снижает риск образования трещин.
Сварка
- Нержавеющая сталь 414 склонна к растрескиванию во время сварки.
- Предварительный нагрев до 200–300 °C перед сваркой и проведение послесварочного отжига помогают снизить сварочные напряжения.
- Для этого материала предпочтительнее использовать ручную дуговую сварку или сварку вольфрамовым электродом в инертном газе (TIG).
В чем разница между 414 и 304?
Нержавеющая сталь 414 имеет лучшую прочность и твердость. Она используется в износостойких изделиях, таких как шестерни и клапаны. нержавеющая сталь 304 Имеет отличную коррозионную стойкость. Используется в пищевой промышленности и химической промышленности.
В чем разница между 414 и 416?
Нержавеющая сталь 414 более прочная и износостойкая. нержавеющая сталь 416 легче поддается обработке. Имеет немного меньшую коррозионную стойкость.
Как нержавеющая сталь 414 ведет себя в условиях высоких температур?
Нержавеющая сталь 414 хорошо работает в условиях умеренно высоких температур, но ее прочность снижается при температуре выше 600 °C (1110 °F), что ограничивает ее применение в условиях экстремальных температур.
Краткое содержание
Нержавеющая сталь 414, также известная как UNS S41400. Ее основные преимущества включают хорошую износостойкость и термообрабатываемость. Ее высокая прочность делает ее идеальной для сложных применений.
В Steel Pro Group мы стремимся предоставлять высококачественные материалы для высокопроизводительных промышленных нужд. Если вы ищете надежные решения для своих проектов, пожалуйста, посетите наш сайт или связаться с нами для индивидуальной консультации и расчета стоимости.
