耐熱鐵素體409HP產(chǎn)品說明及特性

耐熱鐵素體409HP產(chǎn)品說明及特性一般介紹及應(yīng)用（General

description

and

applications）

409（UNS

S40900）鋼種是耐熱鐵素體不銹鋼，用以保證汽車排氣部件具有良好的耐氧化和腐蝕性。1961

年開發(fā)出這種合金用作汽車的消音器，從那以后這種通用的不銹鋼被用于汽車的管道歧管、排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消音器和尾管。409

鋼種突出的可成形性、可焊性和耐腐蝕性已使其在其他許多地方得到廣泛的應(yīng)用，例如涵洞、家用加熱爐、汽車恒溫器、燃料過濾器變壓器外殼和農(nóng)場裝備。409（UNS

S40900）鐵素體不銹鋼在大多地方使用良好，但在有些工業(yè)應(yīng)用場合的焊接熱影響區(qū)會產(chǎn)生晶間腐蝕。該合金Ti

和Nb

含量的配比十分仔細(xì)，能抗可能在焊接熱影響區(qū)或母體金屬在其他受熱情況下發(fā)生的敏感性和晶間腐蝕。氮化鈦表面缺陷少是該合金的另一特點(diǎn)。穩(wěn)定元素配比平衡可以達(dá)到最佳的可焊接性而在焊接后不用以退火來恢復(fù)延性。其可成形性和韌性也有所提高。409HP（USN

S40930）合金是一種有專利權(quán)的不銹鋼化學(xué)成分。和其他409

合金一樣，11

％的Cr

含量使其耐蝕性比碳鋼大大加強(qiáng)。該合金有足夠的抗氧化性和耐蝕性，是汽車排放系統(tǒng)應(yīng)用方面的極佳選擇。而熱端排放可能要用Cr

含量為18

％的合金。409HP

合金良好的可加工性，也有利于在汽車以外方面的應(yīng)用。化學(xué)成分

(Composition)機(jī)械性能：物理性能（Physical

properties）409HP

合金的特點(diǎn)是在正常的加工溫度下為單相鐵素體微型結(jié)構(gòu)，其中沉積了散射的Ti

和Nb

碳氮化物。對其化學(xué)成分的配比很仔細(xì)，避免在退火溫度中或在焊接的熱影響區(qū)形成奧氏體和隨之形成馬氏體。許多鐵素體長期置于700－1100℉（370－590℃）溫度范圍后會脆化。在溫度約為885℉（475℃）時(shí)這種脆化速度最快，經(jīng)常稱之為“885℉（475℃）脆化”。這是由稱作α’馬氏體的富Cr第二相的沉積引起的。885℉（475℃）脆化的速率極大程度取決于合金的Cr

含量。Cr

含量小于12％，很少出現(xiàn)885℉（475℃）脆化。應(yīng)力斷裂（Stress

rupture）409

和439

合金在1200℉（649℃）時(shí)斷裂數(shù)據(jù)相近，而439

合金在特殊應(yīng)力下抗斷裂時(shí)間稍微長些。而由于439

合金Cr

含量較高，在1500℉（816℃）下應(yīng)力為1500psi(10.3

MPa)或更低時(shí)，它的抗斷裂時(shí)間較長。疲勞（Fatigue）退火后的409

合金鋼帶的彎曲疲勞試驗(yàn)表明1000

萬次循環(huán)的疲勞（持久）極限為30，000－34，000

psi。這和其他表明鐵素體不銹鋼的持久極限的典型值為其抗拉強(qiáng)度50－55

％的數(shù)據(jù)是一致的。韌性

（Toughness）

和其他鐵素體不銹鋼一樣，在沖擊負(fù)荷下，溫度下降時(shí)會經(jīng)歷從延性向脆性的轉(zhuǎn)變?！把有裕嘈赞D(zhuǎn)變溫度”（DBTT）是許多因素的函數(shù)，包括熱處理、微型結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)、加載速率缺口尖銳度、厚度及材料的均勻性。通常，厚度在3/16”

（4.77mm）及以上的409

不銹鋼板，其DBTT

值為高于室溫，即150－250℉

（66－121℃），表明板材可能因出現(xiàn)脆裂而難以加工。409HP

薄板【3/16”

（4.77mm）】顯示出相當(dāng)接近或低于室溫的DBTT

值。0.079”

(2

mm)

的409HP

合金，其縱向和橫向的DBTT

都為-50℉(-46℃)。該值大大低于典型的加工和使用溫度，表明是以延性方式加工的?？深A(yù)計(jì)更薄的板材或帶材有更低的DBTT

值。耐蝕性（Corrosion

resistance）409

合金的Cr

含量為11

％，與碳鋼相比，其耐蝕性有相當(dāng)大的提高。但與其他Cr

含量、特別是Mo

含量較高的高價(jià)不銹鋼相比，它的耐蝕性比較低。盡管如此，該合金在許多汽車及非汽車的應(yīng)用場合可提供充分的耐腐蝕和氧化性。大氣（Atmospheric）在大氣中其耐蝕性比碳鋼好。氯化物(chlorides)與其他鐵素體不銹鋼相比，在含氯化物的環(huán)境里，409

合金有極佳的抗應(yīng)力腐蝕裂紋的性能。一般來說在氯化物存在之處，409

合金耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力極低。409

合金易受點(diǎn)蝕，表明即使在低氯化物的水里，其碎裂的可能值相對較低。Cr

含量較高的合金，如439

鐵素體鋼或304

奧氏體鋼，它們的Cr

含量都為18

％，它們的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的性能要好的多，也就是碎裂的可能值較高。含有較高Cr

并含Mo

的444

合金（18Cr-2Mo），在氯化物存在之處的耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能更高。晶間腐蝕

（Intergranular

corrosion）標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分的409

合金不能避免焊接熱影響區(qū)或經(jīng)受一定熱量的母體金屬的敏感性。工業(yè)報(bào)告顯示409

合金發(fā)生過關(guān)于汽車焊接排放系統(tǒng)元件和非汽車制造方面如熱交換器焊接管現(xiàn)場故障，即使它滿足ASTM

關(guān)于穩(wěn)定化的要求，最少Ti＝6×C。故障的原因是熱影響區(qū)的晶間腐蝕。409HP

合金的Ti

和Nb

都很穩(wěn)定，大大提高了抗敏感性（碳化鉻沉淀）和可能的耐晶間腐蝕性。雙重的穩(wěn)定性允許使用含Ti

低的地材料使與Ti

有關(guān)的表面缺陷降至最低。添加Nb

保證了作為Ti

和Nb

碳氮化物的C

和N

的沉淀，從而阻止引起敏感性和可能的晶間腐蝕性的碳氮化鉻的沉淀。36

爐409

合金用于研究穩(wěn)定性要求。每一爐都含有足夠的Ti

以滿足ASTM

標(biāo)準(zhǔn)對409

鋼種穩(wěn)定性的要求，即Ti≥6×C。除Ti

之外，有11

爐還含有作為穩(wěn)定元素的Nb。與其他鐵素體不銹鋼不同，沒有標(biāo)準(zhǔn)的ASTM方法來檢測Cr

含量為11

％

的鐵素體合金Cr

的貧化和敏感性。ASTM

A763

中確實(shí)有關(guān)于Cr

含量高的合金的測試，但要求太嚴(yán)，不適用于409

合金?？寡趸裕∣xidation

resistance）數(shù)據(jù)表明在約為1400°F（760°C），Cr

含量為11

％的AL409HP

有極好的抗氧化性。在較高的溫度中其高起鱗速率和材料的損失不令人滿意。加工（Fabrication）409HP

合金易于采用適用于其他不銹鋼和低碳鋼的普通的標(biāo)準(zhǔn)方法成形、機(jī)加工和焊接?？沙尚涡裕‵ormability）

409HP

合金的可成形性和成形方法與低碳鋼非常相同。409HP

合金（及其他409

變種）和碳鋼為鐵素體材料，即具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這些材料可成形的冶金因素非常相似。例如，作為衡量加工淬硬性和拉伸成形性的應(yīng)變硬化指數(shù)“n”

值，退過火的409HP

合金落在0.22－0.25

范圍內(nèi)，這些也是低碳鋼的典型值，表明409HP

的拉伸成形性與低空隙的碳鋼相似。409HP

合金的深沖性能也和用于深沖的碳鋼相似。其板帶的平均應(yīng)變比落在1.2－1.6

范圍內(nèi)，表明深沖性能很好，與碳鋼的深沖質(zhì)量相似。由于409HP

板材的DBTT

可能大于室溫，有必要在嚴(yán)格的成形、彎曲或沖壓前加熱到300－500°F。成形半徑大以及充分去除切邊的毛刺也有利于成形。（UNSS40900）和409

HPTM（UNSS40930）鋼種板帶的FLD已經(jīng)發(fā)現(xiàn)409

合金在加工汽車排放系統(tǒng)方面有廣泛的用途。象對低碳鋼那樣對板材制品進(jìn)行常規(guī)的彎曲、剪切、下料、沖壓和打孔。零件經(jīng)拉拔或拉深成形為相當(dāng)復(fù)雜的形狀。409HP

合金焊管按照加工碳鋼管的方法進(jìn)行常規(guī)的彎曲、凸緣、擴(kuò)徑或減徑?，F(xiàn)在已能采用液壓成形法成功地將409HP

合金制作成理想的形狀。機(jī)加工（Machining）409HP

合金的機(jī)加工性能更接近于碳鋼而不是300

系列奧氏體不銹鋼。建議409HP

合金的機(jī)加工速度為牌號為B－112

碳鋼、一種經(jīng)常用作標(biāo)準(zhǔn)的易切削鋼的60

％、409HP

合金微型結(jié)構(gòu)里的碳氮化鈦和鈮堅(jiān)硬微粒會使工具的磨損速度比加工碳鋼快。焊接（Welding）通常用于焊接碳鋼的一般方法能容易地焊接409HP

合金，包括高頻、電阻焊、GTAW

或TIG、GMAW

或MIG、電子束和激光等焊接技術(shù)。雖然常用自熔焊接，在制管時(shí)經(jīng)常用409Cb

作為焊接的填充金屬。409Cb

填充金屬化學(xué)成分的配比要非常小心，避免焊接熔敷中的馬氏體，它在汽車排放系統(tǒng)冷凝液那樣的酸性環(huán)境里，比409HTM

母體的腐蝕更大。同樣，也適合用奧氏體不銹鋼填充金屬409HP合金本身以及和碳鋼或奧氏體不銹鋼地焊接。還可以考慮用Ni

基合金填充金屬焊接AL409HP

因?yàn)樗鼈兊臒崤蛎浶愿鼮榻咏?。GTMA

和GMA

焊接過程中要用普通的惰性氣體屏蔽（Ar

或He）。由于409HP（UNSS40930）合金配比好的化學(xué)成分以及Ti

和Nb

的穩(wěn)定性在焊接熱影響區(qū)的金屬母體保持了耐蝕性和機(jī)械性能，保證焊接沒有摻雜C

和N。采取適當(dāng)?shù)夭襟E使焊接處保持清潔可避免摻雜C，適當(dāng)?shù)赜枚栊詺怏w（如Ar

或He）屏蔽可避免摻雜N。釬焊（Brazing）和標(biāo)準(zhǔn)的409（UNSS40900）合金相比，409HP（U