UGI 4057 AIR – Premium martensitischer Edelstahl für höchste Korrosionsbeständigkeit

UGI 4057 AIR – Martensitischer Edelstahl mit Nickelzusatz

UGI 4057 AIR ist ein martensitischer Edelstahl mit Nickelzusatz. Der Chromgehalt von 15 % gewährleistet eine höhere Korrosionsbeständigkeit als klassische martensitische Güten wie AISI 410 oder 420. Die Legierungsbalance (Cr, Ni, C) ist so abgestimmt, dass nach Austenitisierung eine nahezu vollständig martensitische Struktur (mit begrenzten Mengen an Restenaustenit und Delta-Ferrit) entsteht, die volle Festigkeit entwickelt. Der Werkstoff wird bevorzugt im vergüteten Zustand eingesetzt, der je nach Anlasstemperatur ein breites Eigenschaftsspektrum abdeckt.

Mikrostruktur & Reinheit

Im vergüteten Zustand liegt eine vollständig martensitische Struktur mit feinen Chromkarbiden vor. Delta-Ferrit wird durch Warmwalzen und Austenitisierung fast vollständig eliminiert (Delta-Anteil < 5 % garantiert). Die Mikroreinheit gemäß ASTM E45/A ist garantiert. Für Anwendungen mit erhöhter Reinheitsforderung steht UGI 4057 AIR auch als ESR-vergütete Version zur Verfügung.

Typ		A		B		C		D
Bewertung		Dünn	Dick	Dünn	Dick	Dünn	Dick	Dünn	Dick
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

UGI 4057 AIR ist bei Raumtemperatur bis 727 °C (Curie-Temperatur) ferromagnetisch. Die magnetischen Eigenschaften sind halbstark und werden durch Anlassen signifikant verändert (siehe Diagramm im Originaldatenblatt).

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Dichte	20 °C	7,71 g/cm³
	100 °C	7,69 g/cm³
	200 °C	7,66 g/cm³
	300 °C	7,64 g/cm³
	400 °C	7,60 g/cm³

Mechanisch

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Kerbschlagzähigkeit (Charpy-V)		25 J	min.
Elastizitätsmodul	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
Dehnung		14 %	min., Durchmesser ≤ 100 mm
Härte Brinell		235–285
Zugfestigkeit		800–950 MPa	Durchmesser ≤ 100 mm

Thermisch

Eigenschaft	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	10,6 × 10⁻⁶ 1/K	20–100 °C
	11,2 × 10⁻⁶ 1/K	20–200 °C
	11,7 × 10⁻⁶ 1/K	20–300 °C
	12,1 × 10⁻⁶ 1/K	20–400 °C
Spezifische Wärmekapazität	460 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	25 W/(m·K)

Elektrisch

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

Chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Element	Wert	Bemerkung
Kohlenstoff	0,12–0,20
Chrom	15,0–17,0
Kupfer	0,5	max.
Mangan	1,0	max.
Molybdän	0,30	max.
Nickel	2,0–3,0
Phosphor	0,025	max.
Silizium	1,0	max.
Schwefel	0,005	max.

Technologische Eigenschaften

Anwendungsbereiche

Hochbeanspruchte Bauteile, bei denen gute Korrosionsbeständigkeit konstruktiv relevant ist: Flugzeugbeschläge, Pumpenwellen, Ventilteile. Erfüllt auch die Anforderungen der EN 10272 für Druckbehälter.

Korrosionsbeständigkeit

Diese Legierung besitzt gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und zählt zu den besten Standard-Martensitgüten; nur strukturell gehärtete Güten wie UGIMA® 4542 weisen höhere Beständigkeit auf (unter martensitischen Güten). Beständig gegen bestimmte Erdöl- und organische Produkte.

Medium	Verhalten / Einsatz
Salpetersäure	GUT
Phosphorsäure	Eingeschränkter Einsatz
Schwefelsäure	Eingeschränkter Einsatz
Essigsäure	Eingeschränkter Einsatz
Natriumcarbonat	MITTEL
NaCl (Salznebeltest)	MITTEL
Feuchte Atmosphäre	GUT
Meerwasser	Eingeschränkter Einsatz

Hinweis: Die Korrosionsbeständigkeit hängt von vielen Faktoren ab (Chloridkonzentration, Oxidationsmittel, Temperatur, pH, Bewegung, Oberflächenzustand). Beim Salznebeltest (ISO 9227) sind Vorsichtsmaßnahmen zu beachten (z. B. keine Etiketten auf Proben).

Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung von UGI 4057 AIR besteht aus zwei Stufen:

1. Austenitisierung: Auflösung des Kohlenstoffs zur Bildung eines harten, übersättigten Martensits. Temperaturbereich 950–1030 °C, Haltezeit ≥ 30 min. Abkühlung schnell genug zur Vermeidung von Korngrenzausscheidungen (schlecht für Zähigkeit), aber nicht zu schnell (Verzugsrissgefahr). Ölhärtung (mäßig drastisch) oder Luftabkühlung je nach Bauteilgröße.
2. Anlassen: Einstellung der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit/Zähigkeit-Kompromiss). Einfach- oder Doppelanlassen je nach Kundenspezifikation. Dank geringem Restenaustenitgehalt nach Austenitisierung sind beide Wege möglich.
   Empfohlene Anlasswege für QT900:
   – 640 °C / 4 h / Luft + 610 °C / 4 h / Luft (Doppelanlassen)
   – 650 °C / 4 h / Luft (Einfaches Anlassen)

Weichglühen / Erweichung: Vollweichglühen wegen langer Abkühlzeiten unpraktisch. Stattdessen:
– Austenitisierung bei eher niedriger Temperatur (800 °C, 2 h) zur Kugelung der Karbide, Ofenkühlung bis 600 °C, dann Luft.
– Hochtemperaturanlassen bei 680–700 °C / 4 h / Luft.

Warmumformung

Schmieden geeignet. Langsam auf 850 °C, dann zügig auf 1150–1180 °C aufheizen. Schmieden zwischen 1180 °C und 950 °C. Nach dem Schmieden Spannungsarmglühen bei 200 °C oder Erweichung bei 750–850 °C oder Härten und Anlassen.

Lieferprogramm

Produkt	Profil	Oberfläche	Toleranz	Größe (mm)
Stab	Rund	Warmgewalzt, entzundert	k13–k12	22–115
		Gedreht
		Glattgedreht / Geschält & poliert	h11–h10 / h9	22–115
		Zentrisch geschliffen	h9–h8–h7	5–115
		Kaltgezogen	h9	5–21

Schweißen

Bei Einhaltung von Vorsichtsmaßnahmen in vergütetem, gehärtetem oder erweichtem Zustand mit den meisten Lichtbogen- und Widerstandsschweißverfahren verschweißbar.

Zur Vermeidung von Kaltrißen: Vorwärmen auf 200–300 °C, Zwischentemperatur ≥ 200 °C. Nach dem Schweißen Anlassen bei 650 °C erforderlich.

Zusatzwerkstoff: Ähnliche Zusammensetzung wie Basismetall (falls Schweißnaht gleiche mechanische Eigenschaften braucht). Alternativ AWS E/ER310 (austenitisch).

Schutzgas MIG: Ar + 1–3 % CO₂ oder O₂. Wasserstoffhaltige Gase vermeiden. Stabelektroden vor dem Schweißen trocknen.