Нержавеющая сталь 410 - это термообрабатываемая мартенситная нержавеющая сталь, которая по своим характеристикам и стоимости находится между углеродистой сталью и 304/316. В этом руководстве объясняется, что такое 410/CA15, каковы ее основные свойства, как она сравнивается с 304 и 316 и когда она является правильным выбором для насосов, клапанов и компонентов турбин.
Что такое нержавеющая сталь 410?
Нержавеющая сталь 410 это типичная мартенситная нержавеющая сталь, обозначаемая как 410 / UNS S41000 в соответствии со стандартами AISI. Она содержит примерно 11,5-13,5% хрома и может подвергаться термообработке (закалке и отпуску) для достижения высокой прочности и твердости при сохранении умеренной коррозионной стойкости.
В литейной промышленности деформируемая нержавеющая сталь марки 410 обычно соответствует литейному классу CA15 (ASTM A743 / A217 / A487). Будучи термообрабатываемым железохромовым сплавом, CA15 при закалке обеспечивает механические свойства, близкие к свойствам инженерных легированных сталей, что делает его предпочтительным материалом для деталей насосов и клапанов, турбин и механических трансмиссий.
Химический состав нержавеющей стали 410
На основании общепринятых стандартов и спецификаций, типичный химический состав нержавеющей стали 410 (включая литейный эквивалент CA15) выглядит следующим образом:
| Элемент | Типичное содержание (масс.%) | Роль и влияние |
| Cr (хром) | 11.5 - 13.5 | Обеспечивает базовую устойчивость к коррозии и окислению |
| C (углерод) | 0.05 - 0.15 | Определяет уровень закалочной твердости и прочности |
| Ni (никель) | ≤ 0.75 | Немного повышает прочность и коррозионную стойкость |
| Mn (марганец) | ≤ 1.0 | Раскислитель, улучшает прокаливаемость и литейные свойства |
| Si (кремний) | ≤ 1.0 | Раскислитель, улучшает текучесть расплавленной стали |
| P (фосфор) | ≤ 0.04 | Элемент примеси, строго контролируется |
| S (сера) | ≤ 0.03 | Высокие уровни снижают прочность и коррозионную стойкость |
| Fe (железо) | Баланс | Основной металл |
410 - это высокохромистый, среднеуглеродистый сплав с низким содержанием никеля. Такой состав является основной причиной того, что он поддается термообработке и является экономически эффективным, но ограничен в экстремальных условиях коррозии.
Характеристики нержавеющей стали 410
Механические и физические свойства
| Категория | Недвижимость | Отожженное состояние (типичное) | Закаленные и отпущенные (как правило) |
| Механические | Прочность на разрыв (UTS) | 480 - 550 МПа | 650 - 850 МПа |
| Предел текучести (YS) | 275 - 350 МПа | 450 - 600 МПа | |
| Твердость | 180 - 220 HBW | 35 - 45 HRC | |
| Удлинение | 20 - 25 % | 12 - 18 % | |
| Физическая | Плотность | 7,75 г/см³ | 7,75 г/см³ |
| Температура плавления | 1425 - 1510 °C | 1425 - 1510 °C | |
| Теплопроводность (при 100°C) | 24,9 Вт/м-К | 24,9 Вт/м-К | |
| Коэфф. теплового расширения | 9,9 x 10-⁶ /K | 9,9 x 10-⁶ /K |
Устойчивость к коррозии
410 демонстрирует хорошую стойкость в атмосферных условиях, пресной воде, масле и большинстве мягких промышленных сред, значительно превосходя углеродистую сталь. Однако по сравнению с аустенитными марками, такими как 304 и 316, ее стойкость является умеренной. Она подвержена точечной и щелевой коррозии в среде с высоким содержанием солей, сильных кислот или в морской среде.
Возможность термообработки
Одной из его самых сильных сторон является способность достигать широкого диапазона прочности и твердости путем "отжига → закалки → отпуска". Его конечные характеристики в значительной степени зависят от температуры отпуска, что делает его универсальным для различных инженерных требований.
Сварка и обрабатываемость
410 обладает умеренной свариваемостью, но чувствителен к растрескиванию из-за своей воздушной закалки. Обычно требуется предварительный нагрев до 200-300°C, а затем послесварочная термическая обработка (PWHT) для устранения хрупкого мартенсита. Что касается механической обработки, то в отожженном состоянии она хорошо обрабатывается, однако после закалки значительно увеличивается износ инструмента.
Экономическая эффективность
Благодаря минимальному содержанию никеля и молибдена, 410 обычно более экономичен, чем 304 или 316. Она предлагает наилучшее соотношение цены и качества для применений, требующих высокой механической прочности и базовой защиты от ржавчины.
Применение нержавеющей стали 410
Нержавеющая сталь 410 / CA15 обычно используется в следующих областях:
- Насосы и клапаны: Насосные валы, штоки клапанов, седла, внутренняя отделка и корпуса клапанов.
- Энергия и турбины: Лопатки газовых/паровых турбин, сопла, износостойкие кольца и крепеж.
- Механическая трансмиссия: Валы, муфты, зубчатые заготовки и втулки.
- Промышленные инструменты: Ножницы, промышленные ножи и медицинские/хирургические инструменты.
Для таких применений обычно требуется сочетание высокой несущей способности, износостойкости и умеренной защиты от коррозии.
Сравнение: Нержавеющая сталь 410 и 304
Если 304 - это "универсальная" нержавеющая сталь, то 410 - это "функциональный" высокопрочный сплав.
- Структура: 410 - мартенситный (закаливаемый); 304 - аустенитный (не закаливаемый при нагреве).
- Устойчивость к коррозии: 304 превосходит по качеству благодаря более высокому содержанию хрома и никеля.
- Прочность и твердость: 410 становится намного тверже и прочнее после закалки, что делает его лучшим для изготовления износостойких деталей.
- Магнетизм: 410 - магнитный; 304 - обычно немагнитный.
Совет по выбору: Используйте 304 для тяжелых в коррозионном отношении или сварных конструкций. Используйте 410 для деталей, требующих высокого крутящего момента, твердости или износостойкости.
Сравнение: Нержавеющая сталь 410 и 316
316 - это усовершенствованная версия 304 с добавлением молибдена для работы в экстремальных условиях.
- Устойчивость к коррозии: 316 - это стандарт для морской и химической среды. В таких условиях 410 ржавеет.
- Механические свойства: 316 отличается пластичностью и прочностью, но не имеет такой высокой твердости, как закаленная 410.
- Стоимость: 316 значительно дороже из-за содержания никеля и молибдена.
Совет по выбору: Используйте 316 для морской воды или сильного химического воздействия. Используйте 410/CA15 для механических компонентов в более мягких средах, где приоритетом являются стоимость и прочность.
Ржавеет ли нержавеющая сталь 410?
410 содержит около 12% хрома, что позволяет ему образовывать базовую пассивную пленку. Он хорошо противостоит ржавчине в сухом воздухе и пресной воде.
Тем не менее, на 410 может появиться ржавчина или точечная коррозия при следующих условиях:
- Экстремальные среды: Воздействие соляного тумана, высокой влажности или сильных кислот.
- Неправильная термическая обработка: Отпуск при температурах от 450°C до 550°C вызывает "обеднение хромом" по границам зерен, что значительно снижает коррозионную стойкость.
- Загрязнение поверхности: Остаточные частицы железа, образовавшиеся в результате пескоструйной обработки или отсутствия пассивации.
Является ли нержавеющая сталь 410 магнитной?
Да, нержавеющая сталь 410 является сильный магнит. Как мартенситная сталь, ее кристаллическая структура (кубоцентрированная кубическая) естественно ферромагнитна. Это отличает ее от аустенитных сталей серии 300.
Магнитность не означает, что это "поддельная" нержавеющая сталь. Напротив, ее магнетизм - это функциональное преимущество, позволяющее Контроль магнитных частиц (MPI) для обнаружения дефектов поверхности в процессе литья.
Заключение и рекомендации
Нержавеющая сталь 410 (CA15) - идеальное решение для высокопрочных компонентов, работающих в умеренно агрессивных средах. Она является экономически выгодным средним вариантом между углеродистой сталью и дорогими аустенитными сплавами, такими как 316.
Если вы рассматриваете отливки из нержавеющей стали 410/CA15 для своих проектов по производству насосов, клапанов или турбин, не стесняйтесь присылать свои чертежи нашей команде инженеров. Мы можем предоставить профессиональный выбор материала, консультации по термообработке и индивидуальные решения по литью.
