UGIMA® 4509 Kaltverfestigt: Ferritischer Edelstahl mit verbesserter Zerspanbarkeit & Korrosionsbeständigkeit

UGIMA® 4509 – Der zerspanoptimierte, ferritische Chromstahl

UGIMA® 4509 (Werkstoffnummer 1.4509) ist ein ferritischer Edelstahl mit ca. 18 % Chrom, stabilisiert mit Niob und Titan. Neben guter Korrosionsbeständigkeit zeichnet er sich durch hohe Eignung für verschiedene Bearbeitungsverfahren aus: Zerspanen, Kaltfließpressen und Schweißen. Die UGIMA®-Version ermöglicht deutlich höhere Zerspanproduktivität als Standard-4509 durch langsameren Werkzeugverschleiß und besseren Spanbruch. Die Niob-Stabilisierung verhindert Sensibilisierung beim Schweißen, das Titan begrenzt die Korngröße im Wärmeeinflussbereich.

Hervorragende Kaltfließeigenschaften.

Für manche Anwendungen ist er ein wirtschaftlicher Ersatz für austenitische Güten wie 1.4307 oder 1.4305. Die ferritische Struktur sichert:

• Exzellente ferromagnetische Eigenschaften
• Gute Oxidationsbeständigkeit (insb. bei Temperaturwechseln)
• Ausdehnungskoeffizient ähnlich wie Baustahl

Im Auslieferungszustand ist das Gefüge vollständig ferritisch. Hauptausscheidungen: Nb-Carbonitride, Ti-Nitride, Ti-Sulfide bzw. Ti-Carbosulfide.

Kennwerte

Allgemein

Eigenschaft	Wert
Dichte	7,7 g/cm³

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Elastizitätsmodul	20 °C	220 GPa
	100 °C	215 GPa
	200 °C	210 GPa
	300 °C	205 GPa
	400 °C	195 GPa
Dehnung		8–15 %	min., abhängig von Abmessung
Zugfestigkeit		400–750 MPa	min., abhängig von Abmessung

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	10,0 × 10⁻⁶ 1/K	20–100 °C, 20–200 °C
	10,5 × 10⁻⁶ 1/K	20–300 °C, 20–400 °C
Spezifische Wärmekapazität	460 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	25 W/(m·K)

Elektrische Eigenschaften

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

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Wert	Bemerkung
Kohlenstoff	0,03	max.
Chrom	17,5–18,5
Mangan	1,0	max.
Niob	0,70	max., min: 0,30+3×C
Stickstoff	0,03	max.
Phosphor	0,03	max.
Silizium	1,0	max.
Schwefel	0,015	max.
Titan	0,1–0,30

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

• Energie, Verfahrenstechnik (Magnetventile)
• Automobil: Lambdasonden-Halter, Einspritzung, Magnetventile, magnetische Anwendungen (Solenoide)

Einschränkungen: Tieftemperaturanwendungen (unzureichende Zähigkeit), Anwendungen mit geforderter Unmagnetisierbarkeit.

Kaltumformen

UGIMA® 4509 lässt sich problemlos konventionell kaltumformen: Ziehen, Formen, Kaltfließen etc. Durch moderate Verfestigung geringere Werkzeugkräfte.

Korrosionsbeständigkeit

Lochfraßkorrosion

Bewertet über Pitting-Potenzial (mV/SCE, höher = besser) in neutraler, leicht chloridhaltiger Umgebung (0,02 mol/l NaCl, Trinkwasser, 23 °C) an quer gedrehten Proben:

Güte	Pitting-Potenzial (mV/SCE)	Standardabweichung
UGI 4509	484	3
UGIMA® 4509	447	8
UGIMA® 4511	360	20

Das Lochfraßverhalten von UGIMA® 4509 ist damit ähnlich wie UGI 4509.

Salznebeltest (ISO 9227)

An Ø15 mm Stäben, längs, mechanisch poliert (SiC 1200). Nach 500 h waren bei beiden Güten (UGIMA® 4509 und UGI 4509) 90 % der Oberfläche frei von Lochfraß. Gleichwertige Beständigkeit.

Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit

Zyklischer Test: 900 °C, 20 min Haltezeit, Luftabkühlung, 300 Zyklen. Oxidschichtdicken (fein, haftend):

Güte	Oxidschicht (mg/cm²)
UGI® 4509	1,9
UGIMA® 4509	1,7
UGIMA® 4511	1,2

Vergleichbare Oxidationsbeständigkeit von UGIMA® 4509 und UGI 4509.

Zerspanbarkeit – Der UGIMA®-Vorteil

Gegenüber Standard-1.4509 bietet UGIMA® 4509 signifikante Produktivitätssteigerungen durch langsameren Werkzeugverschleiß und vor allem besseren Spanbruch bei gleichen Schnittbedingungen.

Drehen – VB15/0,15 & CBZ (trocken, CNC-Drehmaschine)

Operation	Werkzeug	Standard 1.4509	UGIMA® 4509
Drehen VB15/0,15 (ap=1,5 mm; f=0,25 mm/U)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	Vc = 390 m/min	Vc = 415 m/min (+6 %)
CBZ (Spannbruch) (Vc=150 m/min)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	38/56 Bedingungen kurze Späne	43/56 Bedingungen kurze Späne (+13 %)

CBZ: Vorschub 0,1–0,4 mm/U (0,05 Schritte), Schnitttiefe 0,5–4 mm (0,5 Schritte), 7×8=56 Bedingungen.

Drehautomat (Tornos Sigma 32) – 1000 Teile ohne Werkzeugwechsel

Plandrehen (Schruppen)
(ap=2 mm; f=0,30 mm/U)

Operation	Werkzeug	Standard 1.4509	UGIMA® 4509
SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 150 m/min¹	Vc = 195 m/min (+30 %)
Plandrehen (Schlichten) (ap=0,5 mm; f=0,10 mm/U)	SECO TM2000 CCMT09T304-F1	Vc = 275 m/min³	Vc = 275 m/min³ (Maschinenlimit)
Drehen VB15/0,25 (ap=1,5 mm; f=0,25 mm/U)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 220 m/min⁵	Vc = 265 m/min (+20 %)

¹ Bei f=0,3 mm/U schlechter Spanbruch bei Standard; ² Ra < 1,6 µm sichergestellt; ³ Maschinenmaximalgeschwindigkeit; ⁴ VB15/0,25: 0,25 mm Verschleiß in 15 min; ⁵ Extreme Bedingungen → schlechte Oberfläche durch übermäßigen Verschleiß.

Austechen

Operation	Werkzeug	Standard 1.4509	UGIMA® 4509
Austechen	SANDVIK QD-NG-0300-0001-CF 1105	Vc = 100 m/min f = 0,07 mm/U	Vc = 130 m/min f = 0,10 mm/U (>80 % Produktivitätsplus)

Wärmebehandlung

Weichglühen (Wiederherstellung der Duktilität nach Kaltverformung): 750–900 °C, Abkühlen an Luft.

Warmumformen

Ausgezeichnete Schmiedbarkeit bei allen Temperaturen (vollständig ferritisches Gefüge). Warmumformen (Schmieden, Walzen) bei 800–1150 °C. Aufheiztemperatur ≤ 1150 °C (Vermeidung übermäßigen Kornwachstums).

Lieferbare Formen und Oberflächen

Produkt	Form	Oberfläche	Toleranz	Abmessung
Stäbe	Rund	Gewalzt entzundert	k13 – k12	Ø 22–71
		Gedreht	10 + 11	Ø 22–70
		Geschliffen	7+8+9+Optionen	Ø 2–70
		Kaltgezogen	9	Ø 2–30
		Schwarz (roh)	± 1 % Ø	Ø 23–73

Weitere Produkte auf Anfrage.

Schweißen

Dank Nb/Ti-Doppelstabilisierung schweißbar wie Standard-1.4509 mit den meisten Lichtbogenverfahren (MIG/WIG mit/ohne Zusatz, E-Hand, Plasma), Laser, Widerstand (Punk/Naht), Reibung, Elektronenstrahl. Keine Wärmebehandlung vor oder nach dem Schweißen (Vermeidung Ferritkornwachstum).

Zusatzwerkstoffe

• Homogener (stabilisierter ferritischer) Zusatz: EXHAUST® F1 (18LNb) – für 100 % ferritisches Gefüge in Schweißgut (SG) und WEZ. Bevorzugt für dünne Wandungen.
• Austenitischer Zusatz: ER308L(Si) (1.4316) – für dicke Schweißnähte (≥ 3 mm) zur Vermeidung von Versprödung durch übermäßiges Kornwachstum im SG.

Schutzgase

• MIG: Ar (+ He) + 1–3 % O₂ oder CO₂. Kein H₂, kein N₂.
• WIG: Ar (+ He), absolut neutral. Kein H₂, kein N₂.