UGI® 4539
UGI® 4539 ist ein austenitischer Stahl, der für eine hohe Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Schwefelsäure, in einer Vielzahl von (chemischen) Prozessumgebungen ausgelegt ist. Die Kombination aus hohem Chrom- und Nickelgehalt, gepaart mit Zusätzen von Molybdän, gewährleistet eine gute bis ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
Es hat ein vollaustenitisches Gefüge.
Diese Sorte ist unter allen Bedingungen nicht magnetisch und hat eine ausgezeichnete Schweißbarkeit und Formbarkeit. Die austenitische Struktur verleiht dieser Sorte auch eine hervorragende Zähigkeit, sogar bis zu kryogenen Temperaturen.
Eigenschaften
Allgemeines
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 8 g/cm³ |
Mechanisch
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Kommentar |
|---|---|---|---|
| Charpy-Schlagenergie, V-Kerbe | 100J | Min. | |
| Elastizitätsmodul | 100 °C | 190 GPa | |
| 200 °C | 180 GPa | ||
| 300 °C | 172 GPa | ||
| 400 °C | 165 GPa | ||
| 500 °C | 158 GPa | ||
| Dehnung | 35 % | ||
| Härte, Brinell | 230,0 | max. | |
| Zugfestigkeit | 530,0 - 730,0 MPa |
Thermisch
| Eigenschaft | Temperatur | Wert | Kommentar |
|---|---|---|---|
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 0,000014 1/K | 20 bis 100 °C | |
| 0,000016 1/K | 20 bis 200 °C | ||
| 0,000018 1/K | 20 bis 300 °C | ||
| 0,00002 1/K | 20 bis 400 °C | ||
| 0,000022 1/K | 20 bis 500 °C | ||
| Spezifische Wärmekapazität | 100 °C | 485 J/(kg·K) | |
| 200 °C | 515 J/(kg·K) | ||
| 300 °C | 545 J/(kg·K) | ||
| 400 °C | 570 J/(kg·K) | ||
| 500 °C | 590 J/(kg·K) | ||
| Wärmeleitfähigkeit | 100 °C | 14 W/(m·K) | |
| 200 °C | 16 W/(m·K) | ||
| 300 °C | 18 W/(m·K) | ||
| 400 °C | 20 W/(m·K) | ||
| 500 °C | 22 W/(m·K) |
Elektrik
| Eigenschaft | Temperatur | Wert |
|---|---|---|
| Elektrischer Widerstand | 100 °C | 0,00000099 Ω·m |
| 200 °C | 0,00000107 Ω·m | |
| 300 °C | 0,00000113 Ω·m | |
| 400 °C | 0,00000115 Ω·m | |
| 500 °C | 0,00000117 Ω·m |
Chemische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Kommentar |
|---|---|---|
| Kohlenstoff | 0,02 | max. |
| Chrom | 19,0 - 21,0 % | |
| Kupfer | 1,0 - 2,0 % | |
| Mangan | 2.0 | max. |
| Molybdän | 4,0 - 5,0 % | |
| Nickel | 23,0 - 28,0 % | |
| Stickstoff | 0,1 | max. |
| Phosphor | 0,035 | max. |
| Silizium | 0,7000000000000001 | max. |
| Schwefel | 0,015 | max. |
Technologische Eigenschaften
| Eigenschaft | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Anwendungsbereiche |
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| Kaltumformung | UGI® 4539 ist ziemlich dehnbar und formt sich leicht. Die hohe Festigkeit des stark stickstoff- und molybdänhaltigen UGI® 4539 wird deutlich, wenn die Spannungs-Dehnungs-Kurven dieser Güten mit den austenitischen Standardgüten 304/304L verglichen werden.
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| Korrosionseigenschaften |
Obwohl es ursprünglich für seine gleichmäßige Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure entwickelt wurde, weist es auch eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Umgebungen auf. Sein PREN*-Wert zwischen 33 und 38 weist darauf hin, dass das Material eine gute Lochkorrosionsbeständigkeit gegenüber warmem Meerwasser und anderen Umgebungen mit hohem Chloridgehalt aufweist.
*Die Temperaturgrenze kann auch durch die Oberfläche beeinflusst werden:Rauhigkeit …
Örtliche Korrosion Lochkorrosion:Chloridionen im neutralen oder sauren Milieu begünstigen den lokalen Abbau der Passivschicht. Infolgedessen können sich Loch- und Spaltkorrosion ausbreiten und Korrosionsausfälle verursachen. Der PREN-Wert kann für grobe Vergleiche verschiedener Qualitäten verwendet werden. Zuverlässiger ist es jedoch, die Güten nach der kritischen Lochfraßtemperatur (CPT) zu ordnen. Es stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, zum Beispiel ASTMG 150 mit einer 1 M NaCl-Lösung (35 000 ppm Chloridionen). Die CPT-Werte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
*(%Cr+3,3*%Mo+16*%N) **Der CPT kann auch durch die Oberfläche beeinflusst werden:Rauheit …
Interkristalline Korrosion:UGI® 4539 hat einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt. Das bedeutet, dass bei normaler Wärmebehandlung und beim Schweißen das Risiko einer Karbidausscheidung sehr gering ist. Das Risiko einer interkristallinen Korrosion nach gewöhnlicher Wärmebehandlung und Schweißung wird dadurch eliminiert.
Spannungskorrosion:Aufgrund seines hohen Nickel- und Molybdängehalts ist UGI® 4539 sehr beständig gegen Spannungsrisskorrosion in Chloridlösungen oder konzentrierten Hydroxidlösungen und in schwefelwasserstoffreichen Umgebungen (Öl- und Gasmarkt). Das folgende Diagramm stellt für verschiedene Typen den Bereich der Rissbeständigkeit in Abhängigkeit von Temperatur und H₂S-Druck dar:Die Grenze für UGI® 4539 ist in Blau auf dem Diagramm auf der rechten Seite der Materialseite dargestellt.
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| Allgemeine Bearbeitbarkeit | Wie andere austenitische Stähle ist UGI® 4539 zäh und neigt zur Kaltverfestigung. Außerdem wird sein Schwefelgehalt niedrig gehalten. All dies macht es weniger bearbeitbar als die Sorten 410 und 304. Mit der richtigen Wahl der Werkzeug- und Maschinendaten lassen sich darauf jedoch voll zufriedenstellende Bearbeitungsergebnisse erzielen.
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| Wärmebehandlung |
Lösungsglühen Optimale mechanische und fertigungstechnische Eigenschaften werden nach einem Lösungsglühen im Temperaturbereich von 1060°C – 1150°C mit anschließender schneller Abkühlung an Luft oder Wasser erreicht. Die Einwirkung von Temperaturen im Bereich von 600 °C – 900 °C muss minimiert werden, um die Bildung von spröden und weniger korrosionsbeständigen intermetallischen Phasen zu verhindern. Härten UGI® 4539 kann nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden, aber es kann durch Kaltverformung gehärtet werden.
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| Warmumformung |
Schmieden UGI® 4539 wird normalerweise auf 1150 – 1180 °C vorgewärmt, wobei das Schmieden zwischen 1180 und 950 °C stattfindet. Nach dem Schmieden muss das geschmiedete Bauteil schnell an der Luft oder im Wasser abgekühlt werden, wenn keine Gefahr des Verzugs besteht.
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| Andere |
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| Oberflächenbehandlung |
Beizen Dieser Vorgang ist notwendig, wenn beim Erhitzen oxidierte Oberflächen vorhanden sind. Es muss ein Säurebad verwendet werden:Salzsäure oder Schwefelsäure oder gemischte Nitro-Flusssäuren. Das Erwärmen des Bades (z. B. auf 50 °C) verkürzt die Tauchzeit. Abschließend ist es unbedingt erforderlich, die Oberflächen gründlich zu spülen.
Passivierung Edelstähle, insbesondere solche mit hohem Chrom-/Molybdängehalt, müssen in der Regel nicht passiviert werden, da sich der Passivfilm an der Luft spontan bildet und nach 24 Stunden eine gewisse Stabilität erreicht. Andererseits können Edelstähle durch Kontakt mit Kohlenstoffstählen oder niedriglegierten Stählen verunreinigt werden:Dieses Phänomen wird als Eisenverunreinigung bezeichnet. In diesem Fall ist eine Passivierung mit Salpetersäure für 30 Minuten bei Umgebungstemperatur erforderlich. Als abschließende Behandlung ist eine Oberflächenspülung oder gar Oberflächenneutralisation unerlässlich.
Elektropolieren Für UGI® 4539 können die üblichen Molybdän-Austenitstahl-Elektropolierbedingungen verwendet werden
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| Schweißen |
UGI® 4539 zeigt beim Schweißen aufgrund seines vollaustenitischen Erstarrungsgefüges eine Neigung zur Heißrissbildung. Trotzdem ist es mit allen gängigen Schweißverfahren auf SS-Austeniten gut schweißbar. Schweißen ohne Zusatzwerkstoff wird nicht empfohlen, da dies die Neigung zur Heißrissbildung fördert. Bei der Verwendung von passenden Zusatzwerkstoffen ist darauf zu achten, dass die Wärmeeinbringung auf geringe Werte begrenzt wird, die zu einer schlechten Verschweißung führen können. Auch Pendelbewegungen beim Schweißen müssen vermieden werden, um den Wärmeeintrag zu minimieren. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist nicht erforderlich, und selbst große Abschnitte sind aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts nach dem Schweißen beständig gegen interkristalline Korrosion.
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Metall