Vše o oceli 440 (vlastnosti, pevnost a použití)

Průvodce

Christian Cavallo

Sdílet:
Fyzikální vlastnosti oceli 440
Corrosion resistance & temperature effects
Mechanické vlastnosti
Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.
Použití oceli 440
Summary
Sources:
Other Steel Articles

Sdílet:

Kovy, které jsou charakterizovány jako ocel, představují rozmanitou třídu materiálů, které jsou nedílnou součástí moderní společnosti. Ocel je slitina, která vzniká kombinací železa s uhlíkem a také dalšími prvky, které jí dodávají bezkonkurenční pevnost. Od svých počátků na počátku 20. století se ocel rozrostla do stovek typů, z nichž každý má svůj jedinečný profil materiálu. Aby pomohly tyto oceli uspořádat, The American Iron & Steel Institute (AISI) a Society of Automotive Engineers (SAE) rozlišily určité typy ocelí a tento článek se bude zabývat třídou ocelí z nerezových ocelí nebo těch, které jsou odolnější vůči skvrnám, korozi a rzi. Tato třída nerezových ocelí je známá jako oceli 440 a díky své tvrdosti a odolnosti proti opotřebení je velmi oblíbeným materiálem. Tento článek se bude zabývat charakteristikou, vlastnostmi materiálu a použitím oceli 440, aby čtenáři pochopili, kde ji lze použít a jak nejlépe tento kov použít.

Fyzikální vlastnosti oceli 440

Ocel 440 patří mezi nerezové oceli nebo ty legované oceli, které obsahují minimálně 10 % chromu, což těmto slitinám propůjčuje zvýšenou odolnost proti korozi. AISI vytvořila třímístný index pro pojmenování nerezových ocelí (na rozdíl od typických čtyřmístných názvů, které se dávají ostatním, nerezovým ocelím; více informací naleznete v našem článku o druzích ocelí), kde první číslice představuje typ oceli a legujících prvků. Nerezové oceli byly také označeny na základě jejich molekulární struktury, kdy nerezové oceli mohou být austenitické, feritické, martenzitické nebo duplexní typy. Rozdíly mezi těmito typy spočívají ve struktuře jejich krystalové mřížky, která dává nerezovým ocelím určité výhodné pracovní vlastnosti, jako je zvýšená tvrdost, kujnost nebo odolnost proti lomu. Další informace o nerezových ocelích naleznete v našem souvisejícím článku, který popisuje typy a třídy těchto kovů.

Nerezové oceli třídy 4xx jsou legovány chromem a mají feritickou nebo martenzitickou strukturu. Ocel 440 ve skutečnosti označuje čtyři typy oceli: 440A, 440B, 440C a 440F, které se liší pouze podle obsahu uhlíku ve svém složení. Všechny typy oceli 440 jsou oblíbenou volbou, ale ocel 440C je ze všech čtyř nejoblíbenější, protože má nejvyšší tvrdost. Níže uvádíme chemické složení jednotlivých typů:

Společné prvky všech ocelí 440:

16-18 % chromu
1 % manganu
1 % křemíku
0.75% Molybdenum
0.04% Phosphorus
0.03% sulfur
Some percentage of Carbon

440A steel

0.6-0.75% Carbon

440B steel

0.75-0.95% Carbon

440C and 440F steels

0.95-1.20% Carbon

All 440 steels are hardenable, meaning they gain additional strength via heat treatment, and they are considered a high carbon alloy steel. When strengthened using this process, 440 steels are the hardest of all the stainless steels, making them both abrasion-resistant as well as corrosion-resistant. When in its soft „annealed“ state, 440 steel is easily worked, machined, and manipulated into shape, where it can then be hardened and gain the increased strength for which it is known.

Corrosion resistance & temperature effects

While most stainless steels are resistant to rusting, 440 steels are slightly less corrosion resistant. Je to důsledek její martenzitické struktury, která zvyšuje její tvrdost, ale ponechává ji otevřenější vůči korozi než austenitické a feritické nerezové oceli. To neznamená, že ocel 440 snadno rezaví, protože je odolnější proti korozi než většina ocelí, ale pochopte, že by neměla být vybírána čistě pro svou odolnost proti korozi.

Je také důležité vědět, že oceli 440 nepracují dobře při extrémních teplotách. Při vysokých teplotách ztrácejí pevnost, protože se přepouštějí a stávají se měkčími, a při teplotě nižší než 0o C ztrácejí tažnost. Tato skutečnost je důležitá pro všechny konstruktéry, kteří chtějí tuto ocel použít ve zvláště náročných podmínkách, protože ocel 440 by pravděpodobně nebyla nejlepší volbou.

Mechanické vlastnosti

Níže uvedená tabulka 1 uvádí některé důležité mechanické vlastnosti oceli 440. Je důležité si uvědomit, že každá směs slitin si drží své vlastní jedinečné hodnoty a tyto hodnoty kolísají v závislosti na úpravě zpevněním. Table 1 shows values for AISI 440 stainless steel, which is closest to 440C steel:

Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.

Mechanical Properties	Metric	English
Ultimate Tensile Strength	1750 MPa	254000 psi
Tensile Yield Strength	1230 MPa	186000 psi
Hardness (Rockwell)
Modulus of Elasticity	200 GPa	29000 ksi
Charpy Impact	19.0 J	14.0 ft-lb

440 steel has impressively high strengths, as can be seen through its ultimate and tensile yield strengths. Tyto míry pocházejí z experimentálních napěťových zkoušek, při nichž je vzorek oceli 440 axiálně roztažen a jeho deformace v závislosti na napětí je vynesena na křivku. Mez kluzu je maximální napětí, kterému je vzorek vystaven, než se plasticky (nebo trvale) zdeformuje, a mez pevnosti je maximální napětí, kterému je vzorek vystaven, než se zlomí. Tyto míry jsou užitečné v konstrukčních aplikacích, kde se materiál nesmí pod velkou zátěží trvale deformovat, a v aplikacích s vysokým namáháním, kde nesmí dojít k selhání.

Tvrdost materiálu je srovnávací míra toho, jak obtížné je poškrábat, vyleptat nebo poškodit povrch materiálu. Existuje mnoho stupnic, například populární Brinellova, Vickersova a Mohsova stupnice tvrdosti, ale ocel se nejčastěji třídí na základě Rockwellovy stupnice tvrdosti. Ocel 440 má tvrdost podle Rockwella 58, což je považováno za poměrně tvrdé. Pro srovnání, tvrdé oceli používané pro ostří nožů mají tvrdost 60, takže je zřejmé, že ocel 440 je poměrně odolná vůči povrchovým deformacím.

Modul pružnosti je měřítkem toho, jak materiál reaguje při pružné neboli netrvalé deformaci. Vysoký modul pružnosti znamená, že k roztažení materiálu je zapotřebí vysoké napětí, což si lze představit jako zvýšenou tuhost. Ocel 440 má vysoký modul pružnosti, což znamená, že nepodléhá snadno namáhání, a proto je celkově tuhým materiálem.

Zkouška rázem v tahu určuje množství energie absorbované materiálem při extrémních podmínkách, tj. při lomu nebo vysoké deformaci. Těžké kyvadlo se vychýlí do vroubkovaného zkušebního vzorku oceli, kde měřidlo ukáže, kolik energie v joulech materiál absorbuje. Obecně platí, že vysokopevnostní materiály nebudou snadno absorbovat mnoho energie, protože se místo toho jednoduše zlomí (nezapomeňte, že křehkost roste s pevností). Výsledkem je, že většina ocelí má relativně nízké Charpyho rázové skóre, a u oceli 440 tomu není jinak. Je to další ukázka tuhosti a pevnosti ocelí 440, protože při úderu kyvadla Charpyho zkoušky absorbují pouze méně než 20 joulů energie.

Použití oceli 440

Ocel 440 najdete ve většině strojírenských dílen, protože je to kov, který se po vyžíhání snadno obrábí, a přesto je po tepelném zpracování pevný a pružný. Tento materiál je mimořádně vhodný pro součásti, které musí relativně dobře odolávat korozi a přitom se neopotřebovávat při opakovaném používání. Je to skvělá ocel pro ostří nožů, protože její tvrdost a zároveň tvarovatelnost vyniká při použití pro kuchyňské příbory. There are some other notable applications of 440 steel, listed below:

Mold and dies
Valve components
Instruments/measurement devices
Textile components
Ball bearings

to name but a few.

Summary

This article presented a brief summary of the properties, strength, and applications of 440 steel. For information on other products, consult our additional guides or visit the Thomas Supplier Discovery Platform to locate potential sources of supply or view details on specific products.

Sources:

https://www.academia.edu
http://web.mit.edu/1.51/www/pdf/chemical.pdf
http://www.astmsteel.com/product/440c-stainless-steel-aisi/
https://continentalsteel.com/stainless-steel/grades/alloy-440/
http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=704ebd5797b944898f5cf39260fecce0
https://www.yorksaw.com/rockwell-hardness/
http://www.materials.unsw.edu.au/tutorials/online-tutorials/1-charpy-impact-test