1. Uvod
1.4122, obično referenciran svojom evropskom oznakom X39CrMo17-1, je martenzitni hrom nehrđajući čelik dizajniran da isporuči mješavinu tvrdoća, otpornost na habanje i razumne performanse korozije.
Zauzima praktičnu sredinu između alatnih čelika i nerđajućeg čelika otpornog na koroziju: očvršćava toplinskom obradom do visoke čvrstoće i otpornosti na habanje, ali nudi bolju otpornost na koroziju od mnogih ugljičnih čelika.
2. Šta je 1.4122 Nehrđajući čelik
1.4122 (takođe pozvan X39CrMo17-1) je a martenzitni hrom nehrđajući čelik — otvrdljiv, magnetna nerđajuća klasa dizajnirana da pruži ravnotežu visoka tvrdoća/otpornost na habanje i Umjerena otpornost na koroziju.
Inženjeri biraju 1.4122 za komponente koje zahtijevaju oštre ivice i izdržljive površine za rezanje (Pribor za jelo), precizna osovina i vretena, habajući dijelovi i određene komponente ventila ili pumpe gdje je umjerena otpornost na koroziju adekvatna.
Razlikuje se od austenitnih nerđajućih čelika (npr., 304) koji su nemagnetni i vrlo otporni na koroziju, i od feritnih razreda koji se ne očvršćuju gašenjem;
1.4122Definirajuća karakteristika je njegova martenzitna mikrostruktura nakon gašenja, koji proizvodi veliku tvrdoću i čvrstoću.
3. Hemijski sastav 1.4122 Nehrđajući čelik
Ispod je čist, profesionalna tabela koja prikazuje opsege hemijskog sastava za 1.4122 (X39CrMo17-1) nehrđajući čelik zajedno sa sažetim, inženjerski fokusiran opis uloge koju svaki element igra u ovoj leguri.
| Element | Domet (wt%) | Primarna uloga(s) — sažeto |
| C (Ugljik) | 0.33–0,45 | Glavno sredstvo za učvršćivanje — povećava tvrdoću martenzita i otpornost na habanje; smanjuje žilavost i zavarljivost na visokim nivoima. |
| CR (Hrom) | 16.5–17.5 | Pruža pasivnost korozije i doprinosi kaljenju i stvaranju karbida. |
| Mo (Molibdenum) | 0.80–1.30 | Poboljšava očvršćavanje, čvrstoća i otpornost na lokalnu koroziju. |
| U (Nikl) | ≤1.00 | Manja pomoć za čvrstoću; održali na niskom nivou kako bi zadržali martenzitni odgovor. |
| MN (Mangan) | ≤1,50 | Deoksidans i blago sredstvo za stvrdnjavanje. |
I (Silicijum) |
≤1.00 | Deoksidizator i skroman učvršćivač u čvrstoj otopini. |
| Str (Fosfor) | ≤0,04 | Nečistoća — održava se na niskom nivou kako bi se izbjeglo krhkost i gubitak zamora. |
| S (Sumpor) | ≤0.015 | Minimizirano (nije klasa slobodne obrade) jer smanjuje izdržljivost i performanse zamora. |
| FE (Gvožđe) | Ravnoteža | Matrični element — čini osnovu od martenzitnog čelika. |
| Elementi u tragovima (Od, V, Cu, N, itd.) | obično <0.05-0.20 | Mali efekti mikrolegiranja ili tramp elementi; može rafinirati zrno ili malo modificirati svojstva kada je prisutna. |
4. Mehanička svojstva od 1.4122 Nehrđajući čelik
Mehanička svojstva variraju u zavisnosti od stanja termičke obrade. Ispod su reprezentativni rasponi koji se koriste za vođenje dizajna.
| Stanje / tretman | Tvrdoća (HRC) | Zatezna čvrstoća (Uts, MPa) | 0.2% Dokaz / Prinos (MPa) | Izduženje (A, %) | Charpy v-zarez (cca., J) |
| Mekan / normaliziran (isporuka) | ~20–30 HRC | ~500–700 MPa | ~300–450 MPa | 10-18 % | 30–60 J |
| Ugašen & temperirano → ~40 HRC (tipičan inženjerski temperament) | ≈38–42 HRC | ~800–950 MPa | ~600–800 MPa | 8-12 % | 15-30 j |
| Ugašen & temperirano → ~48–52 HRC (visoka tvrdoća) | ≈48–52 HRC | ~1.000–1.300 MPa | ~800–1100 MPa | 3-8 % | 5-20 J |
| Maksimalno otvrdnjavanje (u blizini 55+ HRC) | >55 HRC | >1,300 MPa | visoko (približava UTS) | niska (<3 %)* | niska (<10 J) |
5. Magnetna i fizička svojstva 1.4122 Nehrđajući čelik
Razumijevanje magnetskih i fizičkih svojstava 1.4122 nerđajući čelik je kritičan za inženjere dizajna, posebno kada se specificiraju komponente za precizne mašine, alat, ili aplikacije gdje su toplinska ekspanzija i provodljivost bitni.
| Nekretnina | Tipična vrijednost | Inženjerske implikacije |
| Gustina | 7.75–7,80 g/cm³ | Proračuni težine, dinamičko opterećenje, Dizajn komponenata |
| Toplotna provodljivost | 19-24 w / m · K | Odvođenje topline, obrada i termičko izobličenje |
| Koeficijent toplotne ekspanzije | 10–11 ×10⁻⁶ /K | Dimenzijska stabilnost pod termičkim ciklusima |
| Specifična toplina | ~ 460 j / kg · K | Termičko upravljanje tokom obrade |
| Magnetno ponašanje | Ferromagnetic | Uzmite u obzir blizinu senzora, elektronske smetnje, magnetni sklop |
6. Otpornost na koroziju
1.4122 nerđajući čelik obezbeđuje Umjerena otpornost na koroziju, superiorniji od običnih ugljeničnih čelika, ali inferiorniji od austenitnih nerđajućih čelika.
Okruženje u kojem se ponaša prihvatljivo
- Svježa voda i blago oksidirajuće industrijske atmosfere
- Organske kiseline i blage hemijske sredine, kada je polirana ili pasivirana
Ograničenja
- Ne preporučuje se za okruženja bogate hloridom (morska voda, sari) gdje korozija udubljenja i pukotina postaje značajna.
- Lokalizirana otpornost na koroziju opada s povećanjem tvrdoće i kaljenja koji otkrivaju mikrostrukturne heterogenosti.
Površinska obrada i pasivizacija
- Poliranje do finog završetka i Hemijska pasivizacija (npr., tretman azotnom kiselinom) poboljšati performanse korozije jačanjem pasivnog filma.
- Premazi (Boje, oblaganje) ili katodna zaštita uobičajene su za dugi vijek trajanja u marginalnim okruženjima.
7. Toplinska obrada i otvrdnjavanje
Toplotni tretman krojenje je ključno za korištenje 1.4122 efikasno.
Tipičan raspored očvršćavanja
- Austenatiziranje: zagrijati do otprilike 980–1020 °C (tipičan raspon za martenzitne nehrđajuće čelike; tačna temperatura zavisi od veličine sekcije i kontrole peći) da se formira austenit.
- Gašenje: brzo hlađenje u ulju ili polimernom gašenju za transformaciju u martenzit. Može se koristiti gašenje vodom, ali povećava rizik od izobličenja i pucanja.
- Kaljenje: zagrijati do 150-600 ° C ovisno o potrebnoj konačnoj ravnoteži tvrdoća/žilavost.
Niže temperature otpuštanja daju veću tvrdoću i manju žilavost; viša temperatura daje manju tvrdoću, ali bolju duktilnost i otpornost na udar.
Reakcija na otvrdnjavanje
- Elementi koji formiraju karbide (CR, Mo) i sadržaj ugljika pokreću očvršćavanje. 1.4122 pokazuje dobar odziv omogućavajući dizajnerima da odaberu cikluse temperiranja za specifične mehaničke ciljeve.
Efekti
- Povećava se snaga dramatično nakon gašenja i temperiranja.
- Žilavost može se djelomično obnoviti kaljenjem; postoji dobro poznati kompromis između tvrdoće i žilavosti.
- Obratnost generalno se pogoršava nakon stvrdnjavanja; većina mašinske obrade se obavlja u žarenim ili delimično kaljenim uslovima.
8. Obradivost i izrada
Obratnost
- Srednje u žarenom stanju. U mekom stanju, 1.4122 mašine uporedive sa drugim martenzitnim vrstama sa odgovarajućim alatima i brzinama rezanja.
Koristite oštre alate velike brzine, adekvatna rashladna tečnost i konzervativni dodaci prilikom obrade očvrslih delova. - Loše kada se stvrdne. Tvrdoća >45 HRC značajno povećava habanje alata; brušenje i karbidni alati su tipični.
Zavarljivost
- Ograničen. Visoka ugljična i martenzitna struktura čine čelik osjetljivim na hladno pucanje izazvano vodonikom. Zavarivanje općenito zahtijeva:
-
- Zagrijati (npr., 150–250 °C u zavisnosti od debljine)
- Elektrode sa malo vodonika
- Kaljenje nakon zavarivanja ili PWHT za ublažavanje zaostalih naprezanja i omekšavanje HAZ-a
- Za kritične dijelove, zavarivanje se izbjegava ili se vrši termičkom obradom nakon zavarivanja.
Formiranje
- Hladno oblikovanje: ograničeno u očvrslom stanju; bolje je formirati u žarenom stanju, a zatim stvrdnuti.
- Vruće formiranje: može se koristiti unutar kontroliranih prozora, ali zahtijeva naknadnu toplinsku obradu da bi se vratila dizajnirana svojstva.
9. Prednosti i ograničenja
Prednosti od 1.4122 Nehrđajući čelik
- Dobra ublažavanja: mogu se termički obrađivati do širokog raspona vrijednosti tvrdoće i čvrstoće.
- Uravnotežena otpornost na koroziju: superiorniji od ugljeničnih čelika u mnogim okruženjima.
- Otpornost na habanje: pogodan za sečenje ivica, vratila i lagano opterećeni habajući dijelovi.
- Magnetski: korisno tamo gdje je potrebno feromagnetno ponašanje.
Ograničenja 1.4122 Nehrđajući čelik
- Ograničenja zavarljivosti — zahtijeva predgrijavanje i PWHT za kritične spojeve.
- Hladno oblikovanje: loše u očvrslom stanju; moraju se formirati u žarenom stanju.
- Granice korozije: ne preporučuje se za morsku vodu ili okruženja s visokim sadržajem klorida bez zaštitnih mjera.
- Mašinska obrada kada se stvrdne: visoko habanje alata, potreban poseban alat.
10. Industrijske primjene 1.4122 Nehrđajući čelik
1.4122 koristi se kada je kombinacija visoka površinska tvrdoća, otpornost na habanje, i umjerena otpornost na koroziju su obavezni:
- Pribor za jelo i hirurški alati: Noževi, makaze i brijači imaju koristi od ravnoteže između tvrdoće i nerđajućeg ponašanja.
- Mašinstvo: osovine, vretena, igle i mali zupčanici koji zahtijevaju preciznost, zadržavanje rubova i dobar vijek trajanja.
- Pumpe i ventili: stabljike, sjedišta i komponente izložene slatkoj vodi ili puferiranim tekućinama.
- Alati i kalupi: za obradu polimera i laku obradu alata gdje je otpornost na koroziju od pomoći u usporedbi s običnim alatnim čelicima.
- Druge niše upotrebe: ležajne utrke, male strukturne komponente, i određene pričvršćivače kod kojih su tvrdoća i magnetni odziv povoljni.
11. Poređenje sa srodnim nerđajućim čelicima
1.4122 (X39CrMo17-1) je a martenzitni hrom nerđajući čelik sa uravnoteženom tvrdoćom, Otpornost na koroziju, i svojstva habanja.
Za usmjeravanje odabira materijala, korisno je usporediti ga s drugim često korištenim martenzitnim i kromiranim nehrđajućim čelicima, uključujući 1.4034 (X46Cr13) i 1.4112 (X90CrMoV18).
| Nekretnina / Legura | 1.4122 (X39CrMo17-1) | 1.4034 (X46Cr13) | 1.4112 (X90CrMoV18) | Inženjerske napomene |
| Ugljik (C) | 0.36–0,44% | 0.42–0,50% | 0.85–0,95% | Ugljik kontrolira tvrdoću i otpornost na habanje; viši C povećava tvrdoću, ali smanjuje duktilnost. |
| Hrom (CR) | 16-18% | 16-18% | 16-18% | Krom pruža otpornost na koroziju; sva tri su martenzitne klase sa umjerenom otpornošću na koroziju. |
| Molibdenum (Mo) | 0.8-1,2% | 0–0,2% | 0.8-1,2% | Mo poboljšava otpornost na piting i opću otpornost na koroziju, posebno u 1.4122 i 1.4112. |
| Vanadijum (V) | Trag | Trag | 0.1-0,3% | V povećava tvrdoću i otpornost na habanje, koristi se u 1.4112 za alate koji se jako troše. |
| Zatezna čvrstoća (MPa) | 800-1100 (ugašen & kaljeno) | 700-1000 | 1000-1400 | 1.4112 je visokougljična klasa dizajnirana za maksimalno trošenje; 1.4122 balansira snagu i žilavost. |
Tvrdoća (HRC) |
50-55 | 48–52 | 56-60 | 1.4112 postiže veću tvrdoću zbog većeg ugljika; 1.4122 pogodan za alate i osovine. |
| Otpornost na koroziju | Umjeren | Umjeren | Umjereno do nizak | 1.4122Dodatak Mo poboljšava otpornost na blage oksidirajuće sredine 1.4034. |
| Obratnost | Umjeren | Dobro | Loš | Visoko ugljik 1.4112 teže se obrađuje; 1.4122 balansira obradivost i tvrdoću. |
| Tipične aplikacije | Pribor za jelo, alat, Pump osovine, ventili | Pribor za jelo, Hirurški instrumenti, Mehanički dijelovi | Alati koji se jako troše, Noževi, industrijske oštrice | Izbor zavisi od željene tvrdoće, Otpornost na koroziju, i ograničenja obrade. |
12. Zaključak
1.4122 (X39CrMo17-1) je praktičan martenzitni nehrđajući čelik koji pruža raznovrsnu kombinaciju tvrdoća, otpornost na habanje i umjerenu otpornost na koroziju.
Njegova sposobnost da se prilagodi toplinskom obradom čini ga izborom za pribor za jelo, osovine, dijelovi ventila i primjene alata gdje je potreban kompromis između ponašanja nehrđajućeg čelika i visoke tvrdoće.
FAQs
Za šta se može postići tipični raspon tvrdoće 1.4122 nehrđajući čelik?
U isporuci/omekšanom stanju oko 27–33 HRC. Nakon gašenja i temperiranja legura se može tipično prilagoditi ~40–55 HRC ovisno o temperaturi kaljenja i veličini presjeka.
Je 1.4122 nehrđajući čelik pogodan za upotrebu u morskoj vodi?
Ne — ima samo umjerenu otpornost na kloride. Za morsku vodu ili visoko korozivna okruženja, odaberite dupleks ili austenitne nerđajuće čelike sa vrhunskom otpornošću na točenje.
Mogu li zavariti 1.4122 Komponente od nehrđajućeg čelika?
Zavarivanje je moguće ali izazovno. Koristite prethodno zagrevanje, potrošni materijal sa malo vodonika i kaljenje nakon zavarivanja kako bi se izbjeglo pucanje i povratila žilavost.
Kako toplotna obrada utiče na žilavost?
Kaljenje na višim temperaturama poboljšava žilavost, ali smanjuje tvrdoću. Odaberite temperaturu kaljenja kako biste postigli potrebnu ravnotežu za opterećenja od zamora i udarca.
Ovisno o aplikaciji, 1.4034 može biti ekonomična zamjena za potrebe nižih performansi; 1.4112 ili drugi martenziti visokog C mogu se koristiti tamo gdje je potrebna ekstremna tvrdoća, ali imajte na umu razlike u koroziji i žilavosti.
