UGI® KC35N: Kaltgezogener & geglühteter Nickel-Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung für höchste Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit

UGI® KC35N ist eine nichtmagnetische Nickel-Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung des Mehrphasensystems, die eine herausragende Kombination aus ultrahoher Zugfestigkeit, guter Duktilität und Zähigkeit sowie exzellenter Korrosionsbeständigkeit aufweist. Darüber hinaus zeigt diese Legierung eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Sulfidierung, Hochtemperaturoxidation und Wasserstoffversprödung.

UGI® KC35N kann an spezifische Anforderungen angepasst werden. Es ist möglich, diese Legierung in einem breiten Spektrum nomineller mechanischer Eigenschaften herzustellen – vom geglühten Zustand (Zugfestigkeit: 800 – 1000 MPa) bis zum kaltgezogenen Zustand (Zugfestigkeit: 1300 – 2000 MPa) innerhalb einer Toleranz von ± 100 MPa.

Der Einfluss der Wärmebehandlung ist im geglühten Zustand vernachlässigbar, wird jedoch mit zunehmender Kaltverfestigung immer wichtiger. Auch wenn das geforderte Festigkeitsniveau allein durch Kaltziehen erreicht werden kann, ist es vorzuziehen, einen geringeren Kaltziehgrad zu wählen und die gewünschten mechanischen Eigenschaften durch anschließende Wärmebehandlung einzustellen, da diese das Material stabilisiert.

Allgemeine Eigenschaften

Eigenschaft	Wert
Dichte	8,34 g/cm³

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Elastizitätsmodul	20 °C	235 GPa
Elastizitätsmodul	200 °C	219 GPa
Elastizitätsmodul	500 °C	201 GPa
Schubmodul	20 °C	80,9 GPa
Schubmodul	200 °C	74,7 GPa
Schubmodul	500 °C	67,8 GPa
Zugfestigkeit		1300 – 2000 MPa

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	1,28·10⁻⁵ 1/K	20 bis 100 °C
Schmelzpunkt	1315 – 1440 °C
Wärmeleitfähigkeit	11,24 W/(m·K)

Elektrische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert
Elektrischer Widerstand	1,03·10⁻⁸ Ω·m

Magnetische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkung
Relative magnetische Permeabilität	1,0009	max., 500 / 1000 Oe

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Gehalt	Bemerkung
Bor	0,01 %
Kohlenstoff	0,03 %	max.
Chrom	19,0 – 21,0 %
Eisen	1,0 %	max.
Mangan	0,15 %
Molybdän	9,0 – 10,5 %
Nickel	33,0 – 37,0 %
Phosphor	0,015 %	max.
Silizium	0,15 %
Schwefel	0,01 %	max.
Titan	1,0 %	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

• Medizintechnik: Prothesen, Fixierschrauben, Schrittmacher-Elektroden, vaskuläre Stents, Vena-cava-Filter, Kieferorthopädie, Hilfsinstrumente
• Luft- und Raumfahrt: Federn, Torsionsstäbe, Gyroskopkomponenten
• Schiffbau: Armaturen, Federn, Kabel
• Uhrenindustrie: Federn, Armbandelemente, Kronen, Drückerfedern
• Elektronikindustrie: nichtmagnetische Bauteile
• Kraft- und Drucksensoren
• Öl- und Gasindustrie: Federn, nichtmagnetische Teile, korrosions- und abriebfeste Komponenten

Korrosionsbeständigkeit

UGI® KC35N besitzt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Sulfidierung, Hochtemperaturoxidation, Wasserstoffversprödung, Salzlösungen und die meisten Mineralsäuren. Es weist eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion bei sehr hohen Festigkeitsniveaus unter extremen Umweltbedingungen auf, die konventionelle Legierungen zum Versagen bringen würden. Zudem ist es hochbeständig gegen andere Formen lokaler Angriffe wie Lochfraß und Spaltkorrosion.

Da UGI® KC35N eine extrem edle Legierung ist, kann es bei elektrischer Kopplung mit unedleren Metallen wie Baustahl, Typ 316 Edelstahl oder K MONEL® zu Kontaktkorrosion kommen.

UGI® KC35N ist in NACE MR0175 für eine maximale Härte von 35 HRC (bzw. 48 HRC im speziell kaltverfestigten und gealterten Zustand) aufgeführt. Diese Norm listet sulfidspannungsrissbeständige Materialien für saure Umgebungen, wie sie in Erdgas- und Ölförderanlagen vorkommen.

Medium	Beständigkeitsgrad
Essigsäure	Excellent
Schwefelsäure	Good
Seewasser	Excellent
Feuchte	Excellent
Salznebel (NaCl)	Excellent
Salpetersäure	Good
Phosphorsäure	Good
Natronlauge	Good

Allgemeine Zerspanbarkeit

Die hohen mechanischen Eigenschaften im kaltgezogenen Zustand und die Neigung zur Kaltverfestigung beim Zerspanen erfordern besondere Vorsichtsmaßnahmen:

• Stabile und steife Maschinen
• Mäßige Schnittgeschwindigkeiten
• Hartmetallwerkzeuge oder aufgelötete Schneidplatten mit großen Spanwinkeln
• Kühlschmierstoffe mit hoher Kühl- und Schmierleistung

Zerspanbarkeitsuntersuchungen haben gezeigt, dass diese Legierung bessere Zerspanungseigenschaften aufweist als Waspaloy®, ein weit verbreiteter Referenzwerkstoff für Nickel-Cobalt-Chrom-Basislegierungen. Die Zerspanparameter für UGI® KC35N sind denen für Waspaloy® ähnlich.

Wärmebehandlung

UGI® KC35N kann im Temperaturbereich 430 – 650 °C / Luftabkühlung gealtert werden. Für optimale Eigenschaften sollte kaltverfestigtes KC35N bei 540 – 600 °C gealtert werden. Der Einfluss der Behandlung auf geglühtes Material ist vernachlässigbar, wird aber bei kaltgezogenen Produkten sehr bedeutend.

Schweißen

UGI® KC35N kann erfolgreich WIG-geschweißt werden. Die Schweißeigenschaften ähneln im Allgemeinen denen von Typ 304 Edelstahl. Entsprechende Vorbereitungen und Vorsichtsmaßnahmen sollten angewendet werden. Die Wärmezufuhr pro Pass sollte gering gehalten werden – etwa 1/2 bis 2/3 der Wärmezufuhr, die für Maraging-Stahl und Typ 304 Edelstahl verwendet wird.