耐熱鐵素體409HP
一般介紹及應(yīng)用（General description and applications） 409（UNS S40900）鋼種是耐熱鐵素體不銹鋼，用以保證汽車排氣部件具有良好的耐氧化和腐蝕性。1961 年開(kāi)發(fā)出這種合金用作汽車的消音器，從那以后這種通用的不銹鋼被用于汽車的管道歧管、排氣管、催化轉(zhuǎn)換器、消音器和尾管。409 鋼種突出的可成形性、可焊性和耐腐蝕性已使其在其他許多地方得到廣泛的應(yīng)用，例如涵洞、家用加熱爐、汽車恒溫器、燃料過(guò)濾器變壓器外殼和農(nóng)場(chǎng)裝備。 409（UNS S40900）鐵素體不銹鋼在大多地方使用良好，但在有些工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的焊接熱影響區(qū)會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。該合金Ti 和Nb 含量的配比十分仔細(xì)，能抗可能在焊接熱影響區(qū)或母體金屬在其他受熱情況下發(fā)生的敏感性和晶間腐蝕。氮化鈦表面缺陷少是該合金的另一特點(diǎn)。穩(wěn)定元素配比平衡可以達(dá)到最佳的可焊接性而在焊接后不用以退火來(lái)恢復(fù)延性。其可成形性和韌性也有所提高。
409HP（USN S40930）合金是一種有專利權(quán)的不銹鋼化學(xué)成分。和其他409 合金一樣，11 ％的Cr 含量使其耐蝕性比碳鋼大大加強(qiáng)。該合金有足夠的抗氧化性和耐蝕性，是汽車排放系統(tǒng)應(yīng)用方面的極佳選擇。而熱端排放可能要用Cr 含量為18 ％的合金。409HP 合金良好的可加工性，也有利于在汽車以外方面的應(yīng)用。 化學(xué)成分 (Composition) 機(jī)械性能： 物理性能（Physical properties）
409HP 合金的特點(diǎn)是在正常的加工溫度下為單相鐵素體微型結(jié)構(gòu)，其中沉積了散射的Ti 和Nb 碳氮化物。對(duì)其化學(xué)成分的配比很仔細(xì)，避免在退火溫度中或在焊接的熱影響區(qū)形成奧氏體和隨之形成馬氏體。許多鐵素體長(zhǎng)期置于700－1100℉（370－590℃）溫度范圍后會(huì)脆化。在溫度約為885℉（475℃）時(shí)這種脆化速度最快，經(jīng)常稱之為“885℉（475℃）脆化”。這是由稱作α’馬氏體的富Cr第二相的沉積引起的。885℉（475℃）脆化的速率極大程度取決于合金的Cr 含量。Cr 含量小于12％，很少出現(xiàn)885℉（475℃）脆化。 應(yīng)力斷裂（Stress rupture） 409 和439 合金在1200℉（649℃）時(shí)斷裂數(shù)據(jù)相近，而439 合金在特殊應(yīng)力下抗斷裂時(shí)間稍微長(zhǎng)些。而由于439 合金Cr 含量較高，在1500℉（816℃）下應(yīng)力為1500psi(10.3 MPa)或更低時(shí)，它的抗斷裂時(shí)間較長(zhǎng)。 疲勞（Fatigue） 退火后的409 合金鋼帶的彎曲疲勞試驗(yàn)表明1000 萬(wàn)次循環(huán)的疲勞（持久）極限為30，000－34，000 psi。這和其他表明鐵素體不銹鋼的持久極限的典型值為其抗拉強(qiáng)度50－55 ％的數(shù)據(jù)是一致的。 韌性 （Toughness） 和其他鐵素體不銹鋼一樣，在沖擊負(fù)荷下，溫度下降時(shí)會(huì)經(jīng)歷從延性向脆性的轉(zhuǎn)變。“延性－脆性轉(zhuǎn)變溫度”（DBTT）是許多因素的函數(shù)，包括熱處理、微型結(jié)構(gòu)、應(yīng)力狀態(tài)、加載速率缺口尖銳度、厚度及材料的均勻性。通常，厚度在3/16” （4.77mm）及以上的409 不銹鋼板，其DBTT 值為高于室溫，即150－250℉ （66－121℃），表明板材可能因出現(xiàn)脆裂而難以加工。409HP 薄板【3/16” （4.77mm）】顯示出相當(dāng)接近或低于室溫的DBTT 值。0.079” (2 mm) 的409HP 合金，其縱向和橫向的DBTT 都為-50℉(-46℃)。該值大大低于典型的加工和使用溫度，表明是以延性方式加工的。可預(yù)計(jì)更薄的板材或帶材有更低的DBTT 值。
耐蝕性（Corrosion resistance）
409 合金的Cr 含量為11 ％，與碳鋼相比，其耐蝕性有相當(dāng)大的提高。但與其他Cr 含量、特別是Mo 含量較高的高價(jià)不銹鋼相比，它的耐蝕性比較低。盡管如此，該合金在許多汽車及非汽車的應(yīng)用場(chǎng)合可提供充分的耐腐蝕和氧化性。 大氣（Atmospheric） 在大氣中其耐蝕性比碳鋼好。 氯化物(chlorides)
雙重的穩(wěn)定性允許使用含Ti 低的地材料使與Ti 有關(guān)的表面缺陷降至最低。添加Nb 保證了作為Ti 和Nb 碳氮化物的C 和N 的沉淀，從而阻止引起敏感性和可能的晶間腐蝕性的碳氮化鉻的沉淀。36 爐409 合金用于研究穩(wěn)定性要求。每一爐都含有足夠的Ti 以滿足ASTM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)409 鋼種穩(wěn)定性的要求，即Ti≥6×C。除Ti 之外，有11 爐還含有作為穩(wěn)定元素的Nb。與其他鐵素體不銹鋼不同，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的ASTM方法來(lái)檢測(cè)Cr 含量為11 ％ 的鐵素體合金Cr 的貧化和敏感性。ASTM A763 中確實(shí)有關(guān)于Cr 含量高的合金的測(cè)試，但要求太嚴(yán)，不適用于409 合金。 抗氧化性（Oxidation resistance） 數(shù)據(jù)表明在約為1400°F（760°C），Cr 含量為11 ％的AL409HP 有極好的抗氧化性。在較高的溫度中其高起鱗速率和材料的損失不令人滿意。 加工（Fabrication） 409HP 合金易于采用適用于其他不銹鋼和低碳鋼的普通的標(biāo)準(zhǔn)方法成形、機(jī)加工和焊接。 可成形性（Formability）
409HP 合金的可成形性和成形方法與低碳鋼非常相同。409HP 合金（及其他409 變種）和碳鋼為鐵素體材料，即具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這些材料可成形的冶金因素非常相似。例如，作為衡量加工淬硬性和拉伸成形性的應(yīng)變硬化指數(shù)“n” 值，退過(guò)火的409HP 合金落在0.22－0.25 范圍內(nèi)，這些也是低碳鋼的典型值，表明409HP 的拉伸成形性與低空隙的碳鋼相似。 409HP 合金的深沖性能也和用于深沖的碳鋼相似。其板帶的平均應(yīng)變比落在1.2－1.6 范圍內(nèi)，表明深沖性能很好，與碳鋼的深沖質(zhì)量相似。由于409HP 板材的DBTT 可能大于室溫，有必要在嚴(yán)格的成形、彎曲或沖壓前加熱到300－500°F。成形半徑大以及充分去除切邊的毛刺也有利于成形。 （UNSS40900）和409 HPTM（UNSS40930）鋼種板帶的FLD已經(jīng)發(fā)現(xiàn)409 合金在加工汽車排放系統(tǒng)方面有廣泛的用途。象對(duì)低碳鋼那樣對(duì)板材制品進(jìn)行常規(guī)的彎曲、剪切、下料、沖壓和打孔。零件經(jīng)拉拔或拉深成形為相當(dāng)復(fù)雜的形狀。409HP 合金焊管按照加工碳鋼管的方法進(jìn)行常規(guī)的彎曲、凸緣、擴(kuò)徑或減徑。現(xiàn)在已能采用液壓成形法成功地將409HP 合金制作成理想的形狀。 機(jī)加工（Machining）
409HP 合金的機(jī)加工性能更接近于碳鋼而不是300 系列奧氏體不銹鋼。建議409HP 合金的機(jī)加工速度為牌號(hào)為B－112 碳鋼、一種經(jīng)常用作標(biāo)準(zhǔn)的易切削鋼的60 ％、409HP 合金微型結(jié)構(gòu)里的碳氮化鈦和鈮堅(jiān)硬微粒會(huì)使工具的磨損速度比加工碳鋼快。 焊接（Welding）
通常用于焊接碳鋼的一般方法能容易地焊接409HP 合金，包括高頻、電阻焊、GTAW 或TIG、GMAW 或MIG、電子束和激光等焊接技術(shù)。雖然常用自熔焊接，在制管時(shí)經(jīng)常用409Cb 作為焊接的填充金屬。409Cb 填充金屬化學(xué)成分的配比要非常小心，避免焊接熔敷中的馬氏體，它在汽車排放系統(tǒng)冷凝液那樣的酸性環(huán)境里，比409HTM 母體的腐蝕更大。同樣，也適合用奧氏體不銹鋼填充金屬409HP合金本身以及和碳鋼或奧氏體不銹鋼地焊接。還可以考慮用Ni 基合金填充金屬焊接AL409HP 因?yàn)樗鼈兊臒崤蛎浶愿鼮榻咏?/span>GTMA 和GMA 焊接過(guò)程中要用普通的惰性氣體屏蔽（Ar 或He）。由于409HP（UNSS40930）合金配比好的化學(xué)成分以及Ti 和Nb 的穩(wěn)定性在焊接熱影響區(qū)的金屬母體保持了耐蝕性和機(jī)械性能，保證焊接沒(méi)有摻雜C 和N。采取適當(dāng)?shù)夭襟E使焊接處保持清潔可避免摻雜C，適當(dāng)?shù)赜枚栊詺怏w（如Ar 或He）屏蔽可避免摻雜N。 釬焊（Brazing）
和標(biāo)準(zhǔn)的409（UNSS40900）合金相比，409HP（UNSS40930）的化學(xué)成分在可釬焊性方面有兩個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)。第一，Ti 含量低的409HP 合金具有將妨礙釬焊合金親水性的氧化鈦降至最低的優(yōu)點(diǎn)。第二，409HP（UNSS40930）合金的Nb 含量結(jié)合低Ti 含量具有極佳的穩(wěn)定性，在釬焊周期中有很強(qiáng)的。 可用性（Availability） 409HP（UNSS40930）不銹鋼產(chǎn)品形狀可以為板材、帶材和薄板。也可以用這種合金制作管材。
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