UGIMA® 4511 geglüht: Verbesserte Zerspanbarkeit & Korrosionsbeständigkeit

UGIMA® 4511 – Niob-stabilisierter ferritischer Edelstahl mit optimierter Zerspanbarkeit

UGIMA® 4511 ist ein niob-stabilisierter, ferritischer Edelstahl mit 16–17 % Chrom, der sich durch eine deutlich verbesserte Zerspanbarkeit gegenüber dem Standardwerkstoff 1.4511 auszeichnet. Neben guter Korrosionsbeständigkeit bietet dieser Werkstoff hohe Eignung für spanende Bearbeitung, Kaltumformung und Schweißen.

Hauptvorteile

• Deutlich höhere Produktivität beim Drehen: Gegenüber Standard-4511 lassen sich deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten bei gleicher Standzeit erzielen.
• Exzellente Spanbruchbarkeit: Verhindert verknotete Spanballen und reduziert Maschinenstillstände.
• Keine Sensibilisierungsgefahr beim Schweißen: Durch Niob-Stabilisierung entfällt das Risiko interkristalliner Korrosion im Wärmeeinflussbereich.
• Hervorragende Kaltfließeigenschaften: Ideal für Kaltfließpressen und andere Kaltumformverfahren.

Werkstoffcharakteristik

UGIMA® 4511 ist im Auslieferungszustand rein ferritisch. Hauptausscheidungen sind Nb-Carbonitride und Mn-Sulfide. Der Werkstoff ist weichferromagnetisch (magnetisch anziehbar). Durch magnetisches Glühen lassen sich die magnetischen Eigenschaften optimieren – hohe relative Permeabilität und niedrige Koerzitivfeldstärken. Diese Behandlung kann sowohl auf Stäben als auch auf fertigen Drehteilen durchgeführt werden.

Für bestimmte Anwendungen stellt UGIMA® 4511 eine wirtschaftliche Alternative zu 1.4307 dar. Die ferritische Struktur gewährleistet ausgezeichnete ferromagnetische Eigenschaften, gute Oxidationsbeständigkeit (insbesondere bei Temperaturschock) und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich dem von Baustahl.

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft	Wert
Dichte	7,7 g/cm³

Mechanisch

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		20 %	min.
Härte Brinell		200	max.
Zugfestigkeit		420–620 MPa

Thermisch

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)

Elektrisch

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

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Wert	Bemerkung
Kohlenstoff	0,03	max.
Chrom	16,0–18,0
Mangan	1,0	max.
Niob	0,60	max., min. 12×C
Stickstoff	0,03	max.
Phosphor	0,04	max.
Silizium	1,0	max.
Schwefel	0,03	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

• Energie, Verfahrenstechnik (Magnetventile)
• Automobil: Sensoren, Einspritzung, Magnetventile, Ventilträger
• Lebensmittelindustrie
• Kosmetik

Einschränkungen: Tieftemperaturanwendungen (unzureichende Zähigkeit), Anwendungen mit Forderung nach nichtmagnetischen Eigenschaften, hohe mechanische Eigenschaften durch Wärmebehandlung.

Kaltumformung

UGIMA® 4511 lässt sich mit konventionellen Kaltumformverfahren (Ziehen, Prägen, Formen, Kaltfließen) gut bearbeiten. Durch seine moderate Verfestigung werden Werkzeugbeanspruchung und -verschleiß bei der Kaltumformung begrenzt.

Korrosionsbeständigkeit

Lochkorrosion: Beurteilt über das Lochpotenzial in neutraler, leicht chloridhaltiger Umgebung (0,02 mol/l NaCl, 23 °C). Höhere Werte bedeuten bessere Beständigkeit.

Werkstoff	Lochpotenzial (mV/SCE)	Standardabweichung
UGIMA® 4511	358	18
UGI 4511	366	15
UGI 4016L	361	40

Interkristalline Korrosion: Wie UGI 4511 widersteht UGIMA® 4511 interkristalliner Korrosion nach Schweißen oder sensibilisierender Wärmebehandlung gemäß ASTM A262 Practice E und DIN EN ISO 3651-2.

Zerspanbarkeit

Im Vergleich zu Standard-1.4511 bietet UGIMA® 4511 signifikante Produktivitätssteigerungen beim Stabdrehen durch geringeren Werkzeugverschleiß und vor allem verbesserte Spanbruchbarkeit bei gleichen Schnittbedingungen.

Tests auf einer TORNOS SIGMA 32 Drehautomat zeigten bei drei Drehoperationen (Plandrehen, Plandrehen fein, VB15/0,15-Test) für gleichen Werkzeugverschleiß eine Produktivitätssteigerung von 5–10 %. Besonders hervorzuheben ist die drastisch verbesserte Spanbruchbarkeit, die verknotete Spanballen und manuelle Eingriffe vermeidet.

Beim axialen Bohren mit zwei verschiedenen Bohrern (GÜHRING Vollhartmetall, ISCAR Wendeschneidplatte) ermöglicht UGIMA® 4511 ca. 25 % höhere Produktivität durch kürzere, leichter abzuführende Späne. Beim Abstechen wurde die Maschinenleistungsgrenze erreicht, sodass keine Differenzierung möglich war.

Wärmebehandlung

Zur Wiederherstellung der Duktilität nach Kaltverformung kann UGIMA® 4511 bei 750–850 °C geglüht und an der Luft gekühlt werden.

Warmumformung

Durch die rein ferritische Struktur besitzt UGIMA® 4511 ausgezeichnete Warmumformeigenschaften bei allen Temperaturen. Schmieden oder Walzen ist zwischen 800 °C und 1150 °C möglich. Die Aufheiztemperatur darf 1150 °C nicht überschreiten, um übermäßiges Kornwachstum zu vermeiden.

Lieferprogramm

Produkt	Form	Oberfläche	Toleranz	Dimension (mm)
Stäbe	Rund	Gewalzt, entzundert	k13–k12	Ø 22–71
		Gedreht	10+11	Ø 22–70
		Geschliffen	7+8+9+Optionen	Ø 2–70
		Gezogen	9	Ø 2–30
		Schwarz	±1 % Ø	Ø 23–73
Vierkant	Quadrat			50–120

Weitere Optionen auf Anfrage.

Schweißen

Dank Niob-Stabilisierung ist UGIMA® 4511 wie Standard-1.4511 mit den meisten Lichtbogenverfahren (MIG/WIG mit/ohne Zusatzwerkstoff, E-Hand, Plasma), Laser, Widerstand (Punk/Naht), Reib- oder Elektronenstrahlschweißen verschweißbar.

Keine Wärmebehandlung vor oder nach dem Schweißen, um Ferritkornwachstum zu vermeiden. Als Zusatzwerkstoff wird für homogene ferritische Struktur ein stabilisierter ferritischer Draht (z. B. Exhaust F1 / 1.4509) empfohlen. Bei dicken Schweißnähten (≥ 3 mm) wird austenitischer Zusatzwerkstoff (ER308L(Si) / 1.4316) bevorzugt, um Versprödung durch Kornwachstum auszuschließen.

Schutzgas: MIG – Ar (+ He) + 1–3 % O₂ oder CO₂; WIG – Ar (+ He). Wasserstoff und Stickstoff im Schutzgas vermeiden.