Minden a 440 acélról (tulajdonságok, szilárdság és felhasználás)

Útmutatók

Christian Cavallo

Megosztás:
A 440-es acél fizikai tulajdonságai
Corrosion resistance & temperature effects
Mechanikai tulajdonságok
Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.
A 440-es acél alkalmazásai
Summary
Sources:
Other Steel Articles

Megosztás:

Az acélként jellemzett fémek az anyagok változatos osztályát alkotják, amelyek a modern társadalom szerves részét képezik. Az acél egy ötvözet, amely a vas és a szén, valamint más elemek kombinálásával készül, amelyek páratlan szilárdságot biztosítanak neki. A 20. század eleji kezdetek óta az acél több száz típusra szaporodott, amelyek mindegyike egyedi anyagprofilokkal rendelkezik. Ezen acélok rendszerezésének segítésére az Amerikai Vas & Acél Intézet (AISI) és az Autóipari Mérnökök Társasága (SAE) megkülönböztetett bizonyos acélfajtákat, és ez a cikk a rozsdamentes acélok vagy a foltoknak, korróziónak és rozsdának jobban ellenálló acélok egyik osztályát vizsgálja. Ez a rozsdamentes acélosztály a 440-es acélok néven ismert, és keménységének és kopásállóságának köszönhetően rendkívül népszerű anyag. Ez a cikk a 440-es acél jellemzőit, anyagi tulajdonságait és alkalmazásait vizsgálja, hogy az olvasók megértsék, hol használható, és hogyan lehet a legjobban alkalmazni ezt a fémet.

A 440-es acél fizikai tulajdonságai

A 440-es acél a rozsdamentes acélok vagy azon ötvözött acélok közé tartozik, amelyek legalább 10% krómot tartalmaznak, ami ezeket az ötvözeteket fokozott korrózióállósággal ruházza fel. Az AISI egy háromjegyű elnevezési indexet hozott létre a rozsdamentes acélok számára (szemben a többi, nem rozsdamentes acélra jellemző négyjegyű elnevezéssel; további információkért lásd az acélfajtákról szóló cikkünket), ahol az első számjegy az acél típusát és az ötvözőelemeket jelöli. A rozsdamentes acélokat a molekulaszerkezetük alapján is megnevezték, ahol a rozsdamentes acélok lehetnek ausztenites, ferrites, martenzites vagy duplex típusok. Az e típusok közötti különbségek a kristályrácsszerkezetükben rejlenek, amelyek a rozsdamentes acéloknak bizonyos előnyös megmunkálási tulajdonságokat kölcsönöznek, mint például a megnövekedett keménység, alakíthatóság vagy törésállóság. A rozsdamentes acélokkal kapcsolatos további információkért olvassa el kapcsolódó cikkünket, amely e fémek típusait és minőségeit ismerteti.

A rozsdamentes acélok 4xx osztályát krómmal ötvözik, és ferrites vagy martenzites szerkezetűek. A 440-es acél valójában négyféle acéltípusra utal: 440A, 440B, 440C és 440F acél, amelyek csak az összetételükben lévő széntartalom alapján különböznek egymástól. A 440-es acél minden típusa népszerű választás, de a 440C acél a legnépszerűbb a négy közül, mivel ez rendelkezik a legnagyobb keménységgel. Az alábbiakban bemutatjuk az egyes típusok kémiai összetételét:

A 440-es acélok közös elemei:

16-18% króm
1% mangán
1% szilícium
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. Ez martenzites szerkezetének eredménye, amely növeli a keménységét, de nyitottabbá teszi a korrózióra, mint az ausztenites és ferrites rozsdamentes acélokat. Ez nem jelenti azt, hogy a 440-es acél könnyen rozsdásodik, mivel a legtöbb acélnál korrózióállóbbak, de értse meg, hogy nem szabad pusztán a rozsdaállósága miatt választani.

Azt is fontos tudni, hogy a 440-es acélok nem működnek jól szélsőséges hőmérsékleten. Magas hőmérsékleten veszítenek szilárdságukból, mert túlságosan megedződnek és lágyabbá válnak, 0o Celsius fok alatti hőmérsékleten pedig elveszítik alakíthatóságukat. Ez a tény fontos minden olyan tervező számára, aki ezt az acélt különösen zord környezetben szeretné alkalmazni, mivel a 440-es acél valószínűleg nem lenne a legjobb választás.

Mechanikai tulajdonságok

A lenti 1. táblázat a 440-es acél néhány fontos mechanikai tulajdonságát mutatja be. Fontos megjegyezni, hogy minden ötvözetkeverék saját egyedi értékeket tartogat, és ezek az értékek az erősítő kezeléstől függően ingadoznak. 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. Ezek a mérőszámok kísérleti feszültségvizsgálatokból származnak, ahol a 440-es acélból készült mintát tengelyirányban széthúzzák, és az alakváltozását a feszültség függvényében egy görbén ábrázolják. A folyáshatár az a maximális feszültség, amelyet a próbadarab a plasztikus (vagy tartós) deformáció előtt elviselhet, a szakítószilárdság pedig az a maximális feszültség, amelyet a próbadarab a törés előtt elvisel. Ezek a mérőszámok hasznosak a szerkezeti alkalmazásokban, ahol az anyagnak nem szabad tartósan deformálódnia nagy súly alatt, és a nagy igénybevételű alkalmazásokban, ahol nem szabad meghibásodni.

Az anyag keménysége annak összehasonlító mérőszáma, hogy mennyire nehéz megkarcolni, megmarni vagy megsérteni egy anyag felületét. Számos skála létezik, például a népszerű Brinell-, Vickers- és Mohs-keménységi skála, de az acélt leggyakrabban a Rockwell-keménységi skála alapján osztályozzák. A 440-es acél Rockwell-keménysége 58, ami elég keménynek számít. Összehasonlításképpen, a pengék éléhez használt kemény acélok keménysége 60-as, így egyértelmű, hogy a 440-es acél meglehetősen rugalmas a felületi deformációval szemben.

A rugalmassági modulus annak mérése, hogy egy anyag hogyan reagál rugalmasan, azaz nem tartósan deformálódva. A magas rugalmassági modulus azt jelenti, hogy az anyag nyújtásához nagyfokú feszültségre van szükség, amit úgy lehet elképzelni, mintha megnövekedett merevséggel rendelkezne. A 440 acélnak magas a rugalmassági modulusa, ami azt jelenti, hogy nem könnyen enged a feszültség hatására, és mint ilyen, összességében merev anyaggá teszi.

A kemény ütésvizsgálat azt határozza meg, hogy egy anyag mekkora energiát nyel el szélsőséges körülmények között, azaz törés vagy nagy igénybevétel esetén. Egy nehéz ingát belelendítünk egy rovátkolt acél próbadarabba, ahol egy mérőműszer megmutatja, hogy mennyi energiát nyel el az anyag joule-ban kifejezve. Általában a nagy szilárdságú anyagok nem szívesen nyelnek el sok energiát, mivel ehelyett egyszerűen eltörnek (ne feledjük; a törékenység a szilárdsággal együtt nő). Ennek eredményeképpen a legtöbb acél viszonylag alacsony Charpy-ütési pontszámmal rendelkezik, és a 440-es acélok sem különböznek ettől. Ez egy újabb példája a 440-es acélok merevségének és szilárdságának, mivel csak kevesebb mint 20 Joule energiát nyelnek el, amikor a Charpy teszt ingája megüti őket.

A 440-es acél alkalmazásai

A 440-es acél a legtöbb gépműhelyben megtalálható, mivel lágyítva könnyen megmunkálható fém, hőkezelve azonban erős és rugalmas. Ez az anyag kivételesen jó olyan alkatrészekhez, amelyeknek viszonylag jól ellen kell állniuk a korróziónak, ugyanakkor ismételt használat során sem kopnak. Nagyszerű acél a késélekhez, mivel keménysége, ugyanakkor alakíthatósága kiválóan használható konyhai evőeszközökhöz. 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