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UGI®347H / UGI®4550: Nb-stabilisierter austenitischer Stahl für 450–850 °C Anwendungen

UGI®347H / UGI®4550 ist ein niob-stabilisierter austenitischer Edelstahl, der speziell für den Einsatz bei hohen Temperaturen (bis 850 °C) entwickelt wurde. Im Temperaturbereich von 450 bis 850 °C weist UGI®347H / UGI®4550 bessere mechanische Eigenschaften und eine höhere Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion auf als 304/1.4301.

Mikrostruktur: Die Mikrostruktur von UGI®347H / UGI®4550 besteht aus einer austenitischen Matrix. Niob liegt in Form von Karbidausscheidungen oder Niobnitriden vor. Je nach Durchmesser kann etwas Restferrit verbleiben. Ein Beispiel der Mikrostruktur finden Sie auf der Materialseite.

Eigenschaften

Allgemein

Eigenschaft Wert
Dichte 7,9 g/cm³

Mechanisch

Eigenschaft Temperatur Wert Bemerkung
Charpy-Schlagzähigkeit, Kerbschlagbiegeversuch -196 °C 80 J min.
20 °C 100 J min.
Elastizitätsmodul 20 °C 200 GPa
100 °C 194 GPa
200 °C 186 GPa
300 °C 179 GPa
400 °C 172 GPa
500 °C 165 GPa
Dehnung 40 % min.
Härte, Brinell 230,0 [-] max., HBW
Zugfestigkeit 540,0 – 740,0 MPa

Thermisch

Eigenschaft Wert Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient 0,000016 1/K 20 bis 100 °C
0,0000165 1/K 20 bis 200 °C
0,000017 1/K 20 bis 300 °C
0,0000175 1/K 20 bis 400 °C
0,000018 1/K 20 bis 500 °C
Spezifische Wärmekapazität 500 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit 15 W/(m·K)

Elektrisch

Eigenschaft Wert
Elektrischer Widerstand 7,3e-07 Ω·m

Chemische Zusammensetzung

Element Gehalt Bemerkung
Kohlenstoff 0,04 – 0,06 %
Chrom 17,0 – 19,0 %
Kupfer 0,75 max.
Mangan 0,5 – 2,0 %
Molybdän 0,70 max.
Nickel 9,0 – 11,0 %
Niob 0,4 – 1,0 % max. & min: 10×C
Phosphor 0,035 max.
Silizium 0,2 – 0,75 %
Schwefel 0,015 max.

Technologische Eigenschaften

Eigenschaft Details
Anwendungsbereiche
  • Dehnungsfugen und Ausrüstungen für die Hochtemperatur-Prozessindustrie
  • Kessel- und Verbrennungsanlagenkomponenten
  • Hochtemperatur-Filterelemente
  • Bauteile für den heißen Teil der Abgasführung
  • Flugzeugtriebwerkskomponenten
Kaltumformung

Ziehen – Profilieren – Umformen

UGI®347H / UGI®4550 eignet sich für die Umformung durch die üblichen Kaltumformverfahren, ähnlich wie die meisten austenitischen Edelstähle. Es lässt sich leicht strecken und ziehen, bis der Querschnitt um bis zu 80 % reduziert ist.

Kaltfließpressen

Durch die Anwesenheit von Niob besitzt UGI®347H eine feinkörnige Struktur, die diesen Werkstoff besonders für das Kalt- oder Warmfließpressen geeignet macht. Seine feine, regelmäßige Struktur ermöglicht eine gleichmäßige Verformung beim Kaltfließpressen.

Korrosionseigenschaften

UGI®347H besitzt eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion, die besser ist als die von 1.4301 (AISI 304). Es ist besonders geeignet für Anwendungen im Temperaturbereich zwischen 450 °C und 850 °C.

Lochkorrosion

Lochkorrosionspotenzial-Messungen werden in unserem Labor in einer 5 % NaCl-Umgebung (50 g/L, 0,86 M) bei pH 6,6 und 35 °C gemäß ISO 15158 durchgeführt. Das Lochkorrosionspotenzial von UGI®347H ist ähnlich dem eines Standard-austenitischen Stahls (für 5 mm Draht in Längsrichtung):

Güte Lochkorrosionspotenzial nach ISO 15158
UGI®347H 240 ± 20 mV/SCE
Cr = 18 %; Ni = 9 %; S = 60 ppm
1.4301
220 ± 5 mV/SCE

Interkristalline Korrosion: Durch das Niob besteht ein deutlich geringeres Risiko der Versensitisierung gegenüber interkristalliner Korrosion im Vergleich zu Standard-1.4301-austenitischen Stählen; die maximale Betriebstemperatur in trockener Luft beträgt 850 °C, sinkt jedoch bei Anwesenheit korrosiver Verbindungen in der Luft wie Wasserdampf oder Schwefelverbindungen.

Spannungsrisskorrosion: Wie die Familie der Standard-1.4301/1.4307-Austenite ist UGI®347H ab ca. 50 °C anfällig für spannungsrisskorrosion durch Chloridionen.

Allgemeine Zerspanbarkeit

Drehen

Die Zerspanbarkeit von UGI®347H / UGI®4550 ähnelt der eines niedrig-schwefeligen 304/1.4301-Stahls. In Bezug auf Werkzeugverschleiß müssen die Schnittbedingungen (Geschwindigkeit und/oder Vorschub) im Vergleich zu einem niedrig-schwefeligen 304/1.4301-Stahl um ca. 10 bis 15 % reduziert werden, um die gleiche Standzeit zu erhalten. Beim Spanbruchverhalten ist UGI®347H / UGI®4550 einem niedrig-schwefeligen 304/1.4301 sehr ähnlich.

Wärmebehandlung

Lösungseinglühen

Diese Wärmebehandlung umfasst das Halten einer hohen Temperatur zwischen 1000 und 1100 °C, gefolgt von Luft- oder Wasserkühlung. Diese Behandlung, das Lösungseinglühen genannt, beseitigt alle Spuren der Verfestigung und verleiht dem Stahl seine niedrigsten mechanischen Eigenschaften.

Stabilisierungsglühen

Eine als Stabilisierung bekannte Behandlung kann durchgeführt werden, indem der Kohlenstoff und Stickstoff vollständig als Nb(C,N) ausgefällt werden, z. B. für das Schweißen. Dies verbessert die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion. Die Behandlung kann bei 815 °C bis 870 °C für mindestens 5 Minuten pro mm Wanddicke erfolgen, gefolgt von Ofen- oder Luftkühlung (Empfehlung ASTM A182).

Warmumformung

Schmieden

UGI®347H / UGI®4550 kann ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen geschmiedet werden. Ein Aufheiztemperatur zwischen 1150 °C und 1250 °C und eine Endschmiedetemperatur vorzugsweise über 950 °C werden empfohlen. Wie bei allen austenitischen Edelstahlgüten ist die zur Verformung erforderliche Kraft hoch (weit höher als bei Kohlenstoffstählen).

Bauteile können an der Luft oder im Wasser abgekühlt werden.

Sonstiges

Verfügbare Produkte:

Produkt Form Oberfläche Toleranz Abmessung
Stab Rund Gewalzt, entzundert 12 bis 13 22 bis 130 mm
Rund Gedreht, poliert 9 bis 11 22 bis 130 mm
Rund Gezogen 8 bis 9 1,8 bis 55 mm
Rund Geschliffen 6 bis 9 1,5 bis 80 mm
Sechskant Gezogen 11 3 bis 55 mm
Draht Rund Beizt 5,0 bis 32 mm
Ziehdraht Rund Unpoliert 0,5 bis 16 mm
Profil Blank 2 bis 70 mm²

Andere Formate: Bitte kontaktieren Sie den Lieferanten.

Schweißen

Wie bei vielen austenitischen Güten gibt es keine besonderen Schwierigkeiten beim Schweißen von UGI®347H / UGI®4550 mit den meisten Lichtbogenschweißverfahren (mit oder ohne Zusatzwerkstoff): Widerstandsschweißen, Elektronenstrahlschweißen, Reibschweißen, Laserstrahlschweißen usw. Autogenschweißen wird nicht empfohlen.

Wenn Zusatzwerkstoff erforderlich ist, sollte ein zu UGI®347H / UGI®4550 homogenes Füllprodukt verwendet werden, z. B. UGIWELD™ 347 (WIG/E-Hand) oder 347M (MIG), das der Schweißnaht die gleichen Korrosionsbeständigkeitseigenschaften verleiht wie dem Grundwerkstoff.

Bei MIG- oder WIG-Schweißen darf das argonbasierte Schutzgas (das teilweise durch Helium ersetzt werden kann) kein Stickstoff enthalten, da sonst die Gefahr besteht, dass die Schweißnaht nicht mehr mit Nb stabilisiert ist und ihre interkristalline Korrosionsbeständigkeit bei Hochtemperaturanwendung verliert.

Eine Wärmebehandlung zur Ausfällung von Niob-Karbonitrid (ca. 850 °C, siehe Abschnitt „Stabilisierung“) wird für Schweißbereiche empfohlen, wenn Baugruppen bei hohen Temperaturen eingesetzt werden.

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