Alles over 440 staal (eigenschappen, sterkte en toepassingen)

Gidsen

Christian Cavallo

Delen:
Fysische eigenschappen van 440 staal
Corrosion resistance & temperature effects
Mechanische eigenschappen
Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.
Toepassingen van 440 staal
Summary
Sources:
Other Steel Articles

De metalen die worden gekarakteriseerd als staal vormen een diverse klasse materialen die een integraal onderdeel vormen van de moderne samenleving. Staal is een legering die wordt gemaakt door ijzer te combineren met koolstof en andere elementen die het een ongeëvenaarde sterkte geven. Sinds zijn ontstaan in het begin van de 20e eeuw zijn er honderden soorten staal ontstaan, elk met zijn eigen unieke materiaalprofiel. Om deze staalsoorten te helpen organiseren, hebben The American Iron & Steel Institute (AISI) en de Society of Automotive Engineers (SAE) bepaalde staalsoorten onderscheiden, en dit artikel zal een staalklasse verkennen van de roestvrije staalsoorten of die welke beter bestand zijn tegen vlekken, corrosies en roest. Deze klasse van roestvrij staal is bekend als het 440-staal, en het is een zeer populair materiaal dankzij zijn hardheid en slijtvastheid. Dit artikel zal de kenmerken, materiaaleigenschappen en toepassingen van 440 staal onderzoeken, zodat lezers kunnen begrijpen waar het kan worden gebruikt en hoe dit metaal het beste kan worden toegepast.

Fysische eigenschappen van 440 staal

440 staal maakt deel uit van de roestvrije staalsoorten of die gelegeerde staalsoorten die minimaal 10% chroom bevatten, waardoor deze legeringen een verhoogde weerstand tegen corrosie hebben. De AISI heeft een drie-cijferige naamgevingsindex voor de roestvrije staalsoorten gecreëerd (in tegenstelling tot de typische vier-cijferige namen die aan andere, niet roestvrije staalsoorten worden gegeven; zie ons artikel over de staalsoorten voor meer informatie), waarbij het eerste cijfer de staalsoort en de legeringselementen weergeeft. De roestvrije staalsoorten zijn ook aangeduid op basis van hun moleculaire structuur, waarbij roestvrije staalsoorten austenitisch, ferritisch, martensitisch, of duplex kunnen zijn. De verschillen tussen deze soorten liggen in hun kristalroosterstructuren, die de roestvrije staalsoorten bepaalde gunstige bewerkingskenmerken geven, zoals een grotere hardheid, smeedbaarheid of breukvastheid. Voor meer informatie over roestvrij staal, zie ons verwant artikel dat de soorten en kwaliteiten van deze metalen beschrijft.

De 4xx klasse van roestvrij staal zijn gelegeerd met chroom en zijn ferritisch of martensitisch van structuur. 440 staal verwijst eigenlijk naar vier soorten staal: 440A, 440B, 440C en 440F staal, die alleen verschillen op basis van het niveau van koolstof in hun samenstelling. Alle soorten 440-staal zijn populaire keuzes, maar 440C-staal is de meest populaire van de vier, omdat het de hoogste hardheid heeft. Hieronder vindt u de chemische samenstelling van elk type:

Gemeenschappelijke elementen in alle 440-staalsoorten:

16-18% chroom
1% mangaan
1% silicium
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. Dit is het resultaat van zijn martensitische structuur, die zijn hardheid verhoogt, maar het meer open laat voor corrosie dan austenitische en ferritische roestvaste staalsoorten. Dit wil niet zeggen dat 440 staal gemakkelijk roest, aangezien het corrosiebestendiger is dan de meeste staalsoorten, maar begrijp wel dat het niet puur om zijn roestbestendigheid moet worden gekozen.

Het is ook belangrijk te weten dat 440 staal niet goed werkt bij extreme temperaturen. Ze verliezen hun sterkte bij hoge temperaturen omdat ze over temperen en zachter worden, en ze verliezen hun taaiheid bij een temperatuur onder 0o Celsius. Dit feit is belangrijk voor elke ontwerper die dit staal in bijzonder zware omgevingen wil toepassen, aangezien 440-staal waarschijnlijk niet de beste keuze zou zijn.

Mechanische eigenschappen

Tabel 1, hieronder, toont enkele belangrijke mechanische eigenschappen van 440-staal. Het is belangrijk op te merken dat elk legeringsmengsel zijn eigen unieke waarden heeft, en dat deze waarden fluctueren op basis van de versterkingsbehandeling. 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. Deze maten zijn afkomstig van experimentele stresstests, waarbij een staalspecimen van 440 staal axiaal uit elkaar wordt getrokken en de rek ten opzichte van de spanning op een kromme wordt uitgezet. De vloeispanning is de maximale hoeveelheid spanning die een proefstuk kan ondergaan voordat het plastisch (of permanent) vervormt, en de treksterkte is de maximale spanning die het proefstuk ondervindt voordat het breekt. Deze maatstaven zijn nuttig in structurele toepassingen, waar een materiaal niet permanent mag vervormen onder intens gewicht, en in hoge-stress toepassingen waar geen falen mag optreden.

Materiaalhardheid is een vergelijkende maatstaf van hoe moeilijk het is om het oppervlak van een materiaal te bekrassen, te etsen, of te beschadigen. Er zijn vele schalen, zoals de populaire Brinell-, Vickers- en Mohs-hardheidsschalen, maar staal wordt het vaakst ingedeeld op basis van de Rockwell-hardheidsschaal. 440 staal heeft een Rockwell hardheid van 58, wat als behoorlijk hard wordt beschouwd. Ter vergelijking: hard staal dat wordt gebruikt voor de randen van lemmeten heeft een hardheid van 60, dus het is duidelijk dat 440 staal vrij goed bestand is tegen oppervlaktevervorming.

De elasticiteitsmodulus is een maat voor hoe een materiaal reageert terwijl het elastisch is, of niet-permanent vervormt. Een hoge elasticiteitsmodulus betekent dat er een hoge spanning nodig is om een materiaal uit te rekken, wat kan worden gezien als een materiaal met een grotere stijfheid. Staal 440 heeft een hoge elasticiteitsmodulus, wat betekent dat het niet gemakkelijk onder spanning bezwijkt, waardoor het over het geheel genomen een stijf materiaal is.

Slagproeven bepalen de hoeveelheid energie die door een materiaal wordt geabsorbeerd wanneer het onder extreme omstandigheden wordt gebruikt, d.w.z. bij breuk of bij hoge belasting. Een zware slinger wordt in een ingekerfd proefstuk van staal geslingerd, waarbij een meter aangeeft hoeveel energie, in Joule, door het materiaal wordt geabsorbeerd. In het algemeen zullen materialen met een hoge sterkte niet gemakkelijk veel energie absorberen, omdat zij in plaats daarvan eenvoudigweg zullen breken (denk eraan: brosheid neemt toe met de sterkte). Als gevolg daarvan hebben de meeste staalsoorten een relatief lage Charpy-slagscore, en 440-staalsoorten zijn niet anders. Het is nog een andere illustratie van de stijfheid en sterkte van 440 staal, aangezien zij slechts minder dan 20 Joule energie absorberen wanneer zij door de Charpy testpendel worden geraakt.

Toepassingen van 440 staal

440 staal is te vinden in de meeste machinewerkplaatsen, aangezien het een gemakkelijk te bewerken metaal is wanneer het is uitgegloeid en toch sterk en veerkrachtig is wanneer het een warmtebehandeling heeft ondergaan. Dit materiaal is uitzonderlijk goed voor componenten die vrij goed corrosie moeten weerstaan en toch niet onder herhaald gebruik moeten slijten. Het is een uitstekend staal voor mesranden, aangezien het door zijn hardheid maar toch vervormbaarheid uitblinkt bij gebruik voor keukenbestek. 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

Delen: