Stal nierdzewna 431 1.4057
X17CrNi16-2 (1.4057) to wysokostopowa stal nierdzewna martenzytyczna chromowo-niklowa, charakteryzująca się dobrym połączeniem wytrzymałości mechanicznej, twardości, odporności na zużycie oraz odporności korozyjnej. Dzięki zawartości chromu wykazuje dobrą odporność na korozję w wielu środowiskach, natomiast dodatek niklu poprawia jej ciągliwość i właściwości użytkowe w porównaniu z typowymi stalami nierdzewnymi martenzytycznymi bez niklu. Stal 1.4057 może być poddawana hartowaniu i odpuszczaniu, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie wysokiej twardości i wytrzymałości. Właściwości końcowe w dużym stopniu zależą od zastosowanej obróbki cieplnej. W stanie ulepszonym cieplnie znajduje zastosowanie szczególnie tam, gdzie wymagane jest połączenie odporności korozyjnej z dużą wytrzymałością mechaniczną. W porównaniu ze stalami austenitycznymi, takimi jak 1.4301 (304) czy 1.4401 (316), X17CrNi16-2 oferuje możliwość uzyskania znacznie wyższej twardości w wyniku obróbki cieplnej, jednak jej odporność korozyjna jest na ogół niższa. Nie jest więc przeznaczona przede wszystkim do pracy w silnie agresywnych środowiskach chemicznych. X17CrNi16-2 dobrze sprawdza się przy produkcji elementów maszyn i urządzeń, które są narażone jednocześnie na obciążenia mechaniczne, zużycie oraz działanie wilgoci lub umiarkowanie agresywnego środowiska.
Oznaczenia
Ten sam materiał pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak gatunki opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.4057 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | 2H17N2 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | X17CrNi16-2 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | X17CrNi16-2 |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 341≈ odpowiednik przybliżony |
≈ Zbliżony gatunek, nie ten sam. Do zamiany w produkcji wymaga sprawdzenia w karcie materiałowej.
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7700 kg/m³ | 10088 |
| Granica plastyczności | Re | 600 MPa | 10088 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 800–950 MPa | 10088 |
| Moduł Younga | E | 200 GPa | 10088 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10088 |
| Twardość Brinella | HB | 295 HB | 10088 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 10 10⁻⁶/K | 10088 |
| Przewodność cieplna | λ | 25 W/(m·K) | 10088 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | 10088 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1390–1440 °C | 10088 |
| Rezystywność | ϱ | 70–74 µΩ·m | 10088 |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Skład chemiczny
Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.
- Pierwiastek — Zawartość
- Cr
- 15,00–17,00 %
- Ni
- 1,50–2,50 %
- C
- 0,12–0,22 %
- Mn
- maks. 1,50 %
- Si
- maks. 1,00 %
- P
- maks. 0,04 %
- S
- 0,015–0,03 %
- Fe
- 73,00–83,40 %
Obróbka cieplna
Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać. | 800–1100 °C | powolne chłodzenie | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 800–1100 °C | powolne chłodzenie | — |
| NormalizowaniePo kuciu albo walcowaniu: rozdrabnia ziarno, które obróbka na gorąco pozostawiła, i ujednolica strukturę przed hartowaniem. | — | nie stosuje się jako standardowego zabiegu | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 680–800 °C | piec/powietrze | 235–286 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 600–700 °C | piec, powietrze | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 950–1050 °C | olej, powietrze | 33–47 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–300 °C | powietrze | 40–47 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 600–650 °C | powietrze | 30–40 HRC |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy maszyn i napędów
wały i osie,wrzeciona,sworznie i trzpienie,elementy sprzęgieł,części przekładni,elementy mechanizmów wymagające wysokiej wytrzymałości
Elementy pomp i armatury
wały pomp,trzpienie zaworów,elementy zaworów,części armatury przemysłowej,elementy pomp pracujące w środowisku korozyjnym
Przemysł morski i energetyczny
elementy urządzeń pracujących w wilgotnym środowisku,części maszyn i urządzeń okrętowych,elementy instalacji przemysłowych,części wymagające zwiększonej odporności na korozję i zużycie
Przemysł chemiczny i petrochemiczny
elementy armatury,części urządzeń procesowych,elementy pomp i zaworów,części pracujące w umiarkowanie agresywnych środowiskach chemicznych
Elementy odporne na zużycie
tuleje,rolki,trzpienie,elementy ślizgowe,części poddawane tarciu i obciążeniom mechanicznym
Elementy wymagające wysokiej wytrzymałości
części maszyn poddawane dużym obciążeniom,elementy konstrukcyjne o podwyższonej odporności korozyjnej,części precyzyjne poddawane hartowaniu i odpuszczaniu
Spawalność
X17CrNi16-2 ma ograniczoną spawalność, typową dla nierdzewnych stali martenzytycznych. Podczas spawania w strefie wpływu ciepła mogą powstawać twarde struktury martenzytyczne, co zwiększa ryzyko powstawania pęknięć oraz lokalnego pogorszenia właściwości mechanicznych.
Spawanie jest możliwe metodami TIG, MIG/MAG oraz MMA, jednak wymaga odpowiedniego przygotowania technologicznego. Przy większych przekrojach zaleca się podgrzewanie wstępne, kontrolę temperatury międzyściegowej oraz kontrolowane chłodzenie po zakończeniu spawania. W przypadku elementów wysoko obciążonych dobór materiału dodatkowego i parametrów spawania powinien być wykonany indywidualnie.
Obróbka cieplna
Jedną z najważniejszych zalet X17CrNi16-2 jest możliwość uzyskania wysokiej wytrzymałości i twardości poprzez hartowanie oraz odpuszczanie.
Stal może być poddawana:
- wyżarzaniu zmiękczającemu
- hartowaniu
- odpuszczaniu
- ulepszaniu cieplnemu
Typowe hartowanie przeprowadza się z temperatury około 950–1050°C, a następnie stosuje się odpowiednio dobrane chłodzenie. Po hartowaniu materiał uzyskuje strukturę martenzytyczną i znacząco zwiększa swoją twardość.
Odpuszczanie pozwala zmniejszyć kruchość po hartowaniu i dobrać odpowiednią kombinację twardości, wytrzymałości i ciągliwości do warunków pracy.
W zależności od zastosowanego stanu cieplnego można uzyskać twardość rzędu około 35–47 HRC, a w odpowiednio dobranych warunkach również wartości zbliżone do górnej części tego zakresu.
Skrawalność
X17CrNi16-2 posiada dobrą do umiarkowanej skrawalność, szczególnie w stanie zmiękczonym. Możliwe jest wykonywanie typowych operacji, takich jak toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie i gwintowanie.
W porównaniu ze stalami automatowymi, takimi jak 1.4104, obróbka jest trudniejsza. Materiał może powodować większe zużycie narzędzia i wymaga odpowiedniego doboru parametrów skrawania.
Po zahartowaniu znacznie zwiększa swoją twardość, przez co konwencjonalna obróbka skrawaniem staje się trudna. W przypadku wysokich twardości stosuje się odpowiednie narzędzia z węglików spiekanych, CBN lub szlifowanie.
Obróbka plastyczna
X17CrNi16-2 ma ograniczoną podatność na intensywną obróbkę plastyczną, szczególnie w stanie zahartowanym. Odkształcanie na zimno powinno być prowadzone ostrożnie, ponieważ materiał może wykazywać zwiększoną podatność na pękanie.
Kucie na gorąco jest możliwe i jest znacznie korzystniejszym sposobem kształtowania dużych odkształceń. Proces powinien być prowadzony w odpowiednim zakresie temperatur, z unikaniem nadmiernego przegrzewania oraz z kontrolowanym chłodzeniem po zakończeniu kucia.
Stal nie jest dobrym wyborem do procesów wymagających bardzo dużej plastyczności, takich jak intensywne głębokie tłoczenie.