UGI® 4062 Lösungsgeglühter Federdraht – Langlebiger, korrosionsbeständiger Duplex-Edelstahl

Übersicht

UGI® 4062 ist ein austenitisch-ferritischer (duplex) Edelstahl mit mindestens 22 % Chrom und 2 % Nickel. Er wurde als wirtschaftlich attraktive Alternative zu den Güten 1.4301/1.4307 (AISI 304/304L) und 1.4310 (AISI 302/301) entwickelt. Diese Güte weist hohe mechanische Eigenschaften auf, und ihre Korrosionsbeständigkeit ist mit der der Güten 1.4301/1.4310 vergleichbar.

Wichtiger Hinweis zur Schlagzähigkeit: Da diese Güte teilweise ferritisch ist, besitzt sie eine duktil-spröde Übergangstemperatur, die ihren Einsatz bei großen Stabdurchmessern im Tieftemperaturbereich einschränkt.

Mikrostruktur und magnetisches Verhalten

Nach dem Lösungsglühen im Temperaturbereich 980 °C – 1.050 °C mit Wasser-, Öl- oder Luftabschreckung besteht UGI® 4062 aus vergleichbaren Mengen Ferrit und Austenit. Dadurch ist es teilweise ferromagnetisch (kann magnetisiert werden). Bei starker Kaltverformung (z. B. Drahtziehen) wandelt sich ein Teil des Austenits in Martensit um, wodurch UGI® 4062 stärker magnetisch wird.

Es wird empfohlen, UGI® 4062 nicht über 300 °C einzusetzen, um alle Eigenschaften zu erhalten (siehe Abschnitt Warmumformung).

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft	Wert
Dichte	7,8 g/cm³

Mechanisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Elastizitätsmodul	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	180 GPa
Zugfestigkeit		1.200 – 2.500 MPa	Federanwendung gemäß EN 10270-3

Thermisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient		13 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 100 °C
		13,5 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 200 °C
		14 × 10⁻⁶ 1/K	20 bis 300 °C
Spezifische Wärmekapazität	20 °C	500 J/(kg·K)
	100 °C	530 J/(kg·K)
	200 °C	560 J/(kg·K)
	300 °C	590 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	15 W/(m·K)
	100 °C	16 W/(m·K)
	200 °C	17 W/(m·K)
	300 °C	18 W/(m·K)

Elektrisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Elektrischer Widerstand	20 °C	0,80 µΩ·m
	100 °C	0,85 µΩ·m
	200 °C	0,90 µΩ·m
	300 °C	1,00 µΩ·m

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Gehalt	Bemerkung
Kohlenstoff	0,03	max.
Chrom	22,0 – 23,8
Kupfer	0,5	max.
Mangan	2,0	max.
Molybdän	0,45	max.
Nickel	2,0 – 2,8
Stickstoff	0,16 – 0,26
Phosphor	0,04	max.
Silizium	1,0	max.
Schwefel	0,01	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

UGI® 4062 kann in den meisten Anwendungen eingesetzt werden, in denen folgende Güten verwendet werden: 1.4301 (AISI 304), 1.4307 (AISI 304L) oder 1.4310 (AISI 302/301). Typische Anwendungen:

• Umformung
• Kaltgeformte Profile
• Punkgeschweißte Baugruppen
• Flechten, Federn
• Filtration
• Dekoration
• Gewindestangen
• Achsen
• Schmiedeteile
• Stahlbau
• Betonbewehrungsmatten

Kaltumformung

UGI® 4062 eignet sich für die Kaltumformung mit konventionellen Methoden. Es lässt sich stärker kaltverfestigen als die austenitische Güte 1.4301 (AISI 304), die stabiler ist; hingegen verhärtet es sich ähnlich wie die austenitische Güte 1.4310 (AISI 302). Ab ca. 40 % Kaltverformung wandelt sich ein Teil des Austenits allmählich in Martensit um, was die magnetischen Eigenschaften der Güte erhöht. Eine erneute Lösungswärmebehandlung zwischen 950 und 1.050 °C stellt die Duktilität von UGI® 4062 wieder her.

Drahtziehen: Eine typische Kaltverfestigungskurve ist im Bildteil des Datenblatts oben verfügbar.

Biegen – Umformen: Der kaltverfestigte Draht im Zustand 2D eignet sich zum Biegen. So wurden Drähte mit 10 mm Durchmesser auf 180° über einen Radius gebogen, der das 2,5-fache des Drahtdurchmessers betrug. Es zeigte sich ein korrektes Erscheinungsbild mit geringer Rauheit der gestreckten Fläche, ohne Orangenhaut-Effekt, im Vergleich zu 1.4307 (304L).

Federherstellung: UGI® 4062 kann im kaltverfestigten Zustand zur Federherstellung verwendet werden. Die Steifigkeit dieser Federn übertrifft die von 1.4310-Federn um 20 bis 25 %. Nach dem Wickeln wird eine Stabilisierungswärmebehandlung durchgeführt, vorzugsweise 5 Minuten bei 450–480 °C. Diese Behandlung ermöglicht bei UGI® 4062 eine bessere Entspannungsbeständigkeit zwischen 20 und 300 °C als bei der Güte 1.4310.

Korrosionseigenschaften

Gleichmäßige Korrosion: Tritt hauptsächlich in der chemischen Industrie bei der Herstellung von Schwefel- oder Phosphorsäure auf. Ein beschleunigter Test simuliert diese Korrosionsart durch Messung der Lösedichte oder Aktivitätsstromdichte auf einer Polarisationskurve in 2-moliger Schwefelsäure (200 g/l) bei 23 °C. UGI® 4062 zeigt eine der Güte 1.4301 vergleichbare Beständigkeit.

Lochfraßkorrosion: Die häufigste Korrosionsart, hauptsächlich durch Chloridionen an Sulfid-Einschlüssen verursacht. Der PREN-Index (Pitting Resistance Equivalent Number) = %Cr + 3,3 %Mo + 16 %N beträgt durchschnittlich ca. 27 für UGI® 4062 (Duplex) gegenüber ca. 20 für 1.4301. Zwei Tests wurden durchgeführt:

• Neutraler Salzsprühtest (ASTM B117): Erste Lochfraßstellen nach 1.000 h bei 1.4301, nach 2.000 h bei UGI® 4062.
• Lochfraßpotenzial: UGI® 4062 zeigt in zwei neutralen NaCl-Medien (0,02 mol/l bei 23 °C und 0,86 mol/l bei 35 °C) höhere Lochfraßpotenziale als 1.4301 – sowohl bei polierter als auch bei unpolierter Oberfläche.

Spaltkorrosion: UGI® 4062 bietet eine bessere Beständigkeit als 1.4301 (gemessen an der Depassivierungs-pH in 2-moligem NaCl bei 23 °C).

Interkristalline Korrosion: UGI® 4062 besteht den Strauss-Test (ASTM A262 Practice E).

Spannungsrisskorrosion: Austenitisch-ferritische Güten sind beständiger als rein austenitische. Im EFC-17-Medium (165 g/l NaCl, pH 4,5, H₂S-Druck 0,05–0,5 bar, 80 °C) zeigten keine Proben bei 100 % Rp0,2 nach 720 h Risse.

Zerspanbarkeit

Beim Drehen liegt UGI® 4062 auf dem Niveau von 1.4301 (AISI 304) bezüglich Werkzeugverschleiß (Vb15/0,15 Test mit SECO TM2000 CNMG 120408-MF4). Eine Anpassung der Schneidplatten kann jedoch notwendig sein, um die gleiche Produktivität wie bei 1.4301 zu halten, da UGI® 4062 Späne schlecher bricht, was zu Drehschwierigkeiten führen kann.

Wärmebehandlung

Lösungsglühen: Zur Härteverringerung und Wiederherstellung der Duktilität nach Kaltverformung: 30–60 Minuten bei 950–1.050 °C, gefolgt von raschem Abkühlen.

Warmumformung

UGI® 4062 zeigt gute Verformbarkeit zwischen 1.000 °C und 1.200 °C. Bei gleicher Temperatur sind die Schmiedepresskräfte niedriger als bei austenitischen Edelstählen, die Duktilität ist jedoch etwas geringer. Empfohlener Aufheizbereich: 1.150–1.200 °C. Nach der Warmumformung schnelles Abkühlen (Öl oder Wasser), um spröde Ausscheidungen im Bereich 850–400 °C zu vermeiden – daher Einsatzgrenzen über 300 °C.

Bohren: Mit 4-mm-HSS-Bohrern (ohne Innenkühlung) erlaubt UGI® 4062 um 40 % höhere maximale Spanströme als 1.4301 dank erweiterter Optimaler Betriebszone (OOZ*) hin zu höheren Vorschüben. Mit 6-mm-Vollhartmetallbohrern (Gühring RT100F, mit Innenkühlung) liegt der Vorteil bei 25 %.

Lieferprogramm

Produkt	Ausführung	Toleranz	Abmessungen (mm)
Stäbe	Kaltgezogen	h9	5,0 – 28
Draht	–	–	5,5 – 32
Gezogener Draht	–	–	0,2 – 10
Stäbe	Kaltbearbeitet (Zerspanung)	h9	20 – 120

Weitere Ausführungen auf Anfrage. Für Flachprodukte wenden Sie sich an Industeel (ArcelorMittal Group).

Oberflächenbehandlung

Beizen / Passivieren / Elektropolieren: Die für austenitischen 1.4301 üblichen Betriebsbedingungen müssen fallweise angepasst werden (bitte Rücksprache halten).

Schweißen

UGI® 4062 ist mit folgenden Verfahren schweißbar: Reibschweißen, Widerstandsschweißen, Lichtbogenschweißen mit/ohne Zusatzwerkstoff (MIG, WIG, Stabelektrode, Plasma, UP, usw.), Laserstrahlschweißen, Elektronenstrahlschweißen.

Da UGI® 4062 kein Molybdän enthält, besteht beim Schweißen keine Gefahr der Bildung spröder Phasen (Sigma-Phase). Die Schweißbarkeit ist der von 1.4307 (AISI 304L) ähnlich, bietet aber sogar bessere Sicherheit gegen Heißrisse.

Um die Zähigkeit der Schweißnähte zu optimieren, wird eine ausreichend hohe Schweißenergie pro Längeneinheit empfohlen, um den Ferritanteil in der Schweißnaht (WMZ) und im Wärmeeinflussbereich (HAZ) unter 70 % zu halten. Geeignete Zusatzwerkstoffe:

• ER2307 / 23.7NL / A35N
• ER2209 / 22.9.3NL / A45N
• ER309LSi / 23.12LSi / A309LM

Vorwärmen wird nicht empfohlen. Nach dem Schweißen keine Wärmebehandlung, außer falls notwendig Abschrecken von T > 950 °C.