UGI® 4313 +A: Hochleistender niedrig-kohlenstoffhaltiger, nickel-legierter martensitischer Edelstahl

UGI® 4313 ist ein niedrig-kohlenstoffhaltiger, nickel-legierter martensitischer Edelstahl, der hohe mechanische Eigenschaften, gute Kerbschlagzähigkeit und eine Korrosionsbeständigkeit vereint, die der konventioneller martensitischer Edelstähle mit hohem Kohlenstoffgehalt überlegen ist. Er kann im Temperaturbereich von –60 °C bis +300 °C eingesetzt werden.

Im wärmebehandelten Zustand (Härten + Anlassen) besteht das Gefüge von UGI® 4313 aus angelassenem Martensit. Es kann möglicherweise Spuren von Ferrit und Restenaustenit enthalten. Je nach gewählter Anlasstemperatur kann UGI® 4313 bis zu etwa 15 % Restenaustenit enthalten.

UGI® 4313 ist ferromagnetisch (zieht den Magneten an), unabhängig von seinem metallurgischen Zustand. Seine magnetischen Eigenschaften (Permeabilität, Koerzitivkraft, Remanenz und Sättigungspolarisation) hängen jedoch von den Wärmebehandlungsbedingungen ab. Er ist ein guter Kandidat für Anwendungen, bei denen ein Kompromiss zwischen mechanischer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Magnetismus erforderlich ist, beispielsweise für Kraftstoffeinspritzdüsen im Automobilsektor. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an den Lieferanten.

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft	Wert
Dichte	7,7 g/cm³

Mechanisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Elastizitätsmodul	20 °C	200 GPa
Elastizitätsmodul	100 °C	195 GPa
Elastizitätsmodul	200 °C	185 GPa
Elastizitätsmodul	300 °C	170 GPa
Elastizitätsmodul	300 °C	175 GPa
Zugfestigkeit		1100 MPa	max., Durchmesser ≤ 160 mm

Thermisch

Eigenschaft	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	10,5 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 100 °C
Wärmeausdehnungskoeffizient	10,9 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 200 °C
Wärmeausdehnungskoeffizient	11,3 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 300 °C
Wärmeausdehnungskoeffizient	11,6 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 400 °C
Spezifische Wärmekapazität	430 J/(kg·K)

Elektrisch

Eigenschaft	Wert
Elektrischer Widerstand	6,0 × 10⁻⁷ Ω·m

Chemische Zusammensetzung

Element	Gehalt	Bemerkung
Kohlenstoff	0,05 %	max.
Chrom	12,0 – 14,0 %
Mangan	1,5 %	max.
Molybdän	0,3 – 0,7 %
Nickel	3,5 – 4,5 %
Stickstoff	0,02 %	max.
Phosphor	0,04 %	max.
Silizium	0,7 %	max.
Schwefel	0,015 %	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

UGI® 4313 ist für folgende Anwendungen vorgesehen (nicht abschließende Liste):

• Kupplungen, Pumpen, Ventile und Verdichter für Chemie- und Petrochemieindustrie
• Luft- und Raumfahrt, Automobil- und Motorenanwendungen (insbesondere Einspritzung)
• Bauteile für Kraftwerksturbinen
• Medizinische Instrumentierung
• Bauwesen, Konstruktionen
• Militärische und Verteidigungsanwendungen

Kaltumformung

Drahtziehen – Formen: UGI® 4313 eignet sich für Kaltumformung nach konventionellen Methoden.

Korrosionseigenschaften

Lokalisierte Lochfraßkorrosion: Die Beständigkeit gegen lokalisierte Lochfraßkorrosion hängt weitgehend von der Legierungszusammensetzung ab. Die Berechnung des PREN-Lochfraßindex (%Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N) gibt einen Hinweis auf die Lochfraßbeständigkeit. Mit einem berechneten durchschnittlichen PREN von 15 weist UGI® 4313 eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf als die AISI 420-Serie (1.4034; durchschnittlicher PREN 13,5), bleibt aber hinter der AISI 431-Serie (1.4057; durchschnittlicher PREN 17) zurück.

Die Lochfraßbeständigkeit von UGI® 4313 ist daher in mäßig aggressiven Umgebungen (weniger als 100 ppm Chloridionen) zufriedenstellend. Sie wird durch einen Oberflächenzustand mit niedriger Rauheit, z. B. durch Elektropolieren, verbessert.

Allgemeine Zerspanbarkeit

UGI® 4313 kann sowohl im geglühten Zustand (A) als auch im vergüteten Zustand (QT) zerspant werden. Der geglühte Zustand neigt aufgrund seiner niedrigen mechanischen Eigenschaften stärker zum Spananhaften an den Werkzeugen, was den Werkzeugverschleiß beschleunigen und die Oberflächengüte nach der Bearbeitung negativ beeinflussen kann. Die vergüteten Zustände (QT) verursachen umso schnelleren Werkzeugverschleiß, je höher ihre mechanischen Eigenschaften sind. Entsprechend hat der QT700-Zustand die beste Zerspanbarkeit der vier verfügbaren Zustände.

Die Zerspanbarkeit von UGI® 4313 ist der von nickelhaltigen martensitischen Güten vom Typ UGI® 4418 ähnlich. Unsere technische Unterstützung steht für Fragen zur Verfügung.

Wärmebehandlung

Glühen: Glühen zwischen 600 °C und 650 °C mit Abkühlung an der Luft oder im Ofen, durchzuführen nach martensitischer Umwandlung.

Härten: Härten bei Temperaturerhaltung zwischen 900 °C und 1150 °C, gefolgt von Abkühlung an der Luft oder im Öl.

Anlassen: Die Wahl der Anlasstemperatur nach dem Härten hängt von den geforderten mechanischen Eigenschaften ab. Die von EN 10088-3 empfohlenen Temperaturen sind:

• +QT700: Doppeltes Anlassen zwischen 650 °C und 700 °C sowie zwischen 600 °C und 620 °C
• +QT780: Einfaches Anlassen zwischen 550 °C und 620 °C
• +QT900: Einfaches Anlassen zwischen 520 °C und 580 °C

Warmumformung

Aufheizen auf 1150–1200 °C wird empfohlen. Warmumformen (Schmieden) vorzugsweise im Temperaturbereich 1200–900 °C, gefolgt von Luftkühlung. Das Schmiedeverhalten von UGI® 4313 ähnelt dem eines austenitischen Typs 1.4301.

Nach dem Warmumformen wird eine vollständige Wärmebehandlung (Austenitisieren, Härten, Anlassen) empfohlen.

Lieferbare Produkte

Produkt	Form	Ausführung	Toleranz	Abmessungen (mm)
Entzunderte Warmwalzstäbe	Rund		12 bis 13	22 bis 115
Stäbe kaltbearbeitet (Ziehen, Drehen, Schleifen)	Rund		6 bis 11	2 bis 115
Draht	Rund	Beizt		5 bis 32

Weitere Optionen: Lieferanten kontaktieren.

Schweißen

UGI® 4313 kann durch Lichtbogenschweißverfahren (GMAW, GTAW, SMAW) und die meisten anderen Verfahren (Punktschweißen, Nahtschweißen, Laser) geschweißt werden. Dank seines niedrigen Kohlenstoffgehalts und des enthaltenen Nickels ist UGI® 4313 leichter zu schweißen als die meisten martensitischen Edelstähle.

Der kohlenstoffarme Martensit in Kombination mit fein verteilter Restenaustenit verleiht den wärmebeeinflussten Zonen (HAZ) von UGI® 4313 gute Kerbschlagzähigkeit im ungeschweißten Zustand. UGI® 4313 ist daher relativ unempfindlich gegen Kaltcracks; Vorwärmen der Teile ist normalerweise nicht erforderlich, es sei denn, es müssen sehr dicke Teile oder Teile mit Geometrien geschweißt werden, die nach dem Abkühlen hohe Spannungskonzentrationen an den Nähten erzeugen könnten (in solchen Fällen wird Vorwärmen zwischen 100 °C und 200 °C empfohlen).

Füllwerkstoffe: Wenn das Schweißgut (WM) nicht die mechanischen Eigenschaften von UGI® 4313 erfordert, kann als Zusatzdraht ein austenitischer Grad wie UGIWELD™ 316LM verwendet werden. In diesem Fall ist eine nachträgliche Wärmebehandlung generally nicht notwendig.

Muss das WM mechanische Eigenschaften identisch mit UGI® 4313 aufweisen, kann ein homogener Füllwerkstoff verwendet werden. Dann wird ein nachträgliches Anlassen bei 540–580 °C empfohlen. Beim MIG-Schweißen mit homogenem Füllwerkstoff wird ein relativ nicht-oxidierendes Schutzgas wie Ar + 1–2 % CO₂ gewählt, um einen zu hohen Sauerstoffgehalt im WM zu vermeiden und gute Kerbschlagzähigkeiten zu gewährleisten.