1.4028 不锈钢具有以下性能:
力学性能:抗拉强度在淬火回火状态下为 800-1000MPa,屈服强度淬火回火状态下≥600MPa,伸长率淬火回火状态下≥10%,硬度 HRC 一般为 45-51,退火状态下 HB 硬度小于 235。其强度较高,能承受较大拉力,同时具有一定的延伸能力,兼具硬度与韧性,适用于制造承受高负荷的零部件。
耐腐蚀性:铬含量在 12%-14%,使其在大气、水以及一些弱腐蚀介质中,有较好的耐蚀性,能抵御一定程度的化学侵蚀。在中等、非含氯介质中具有足够的抵抗力,在超过 600°C 的氧化气氛中展现出良好的耐腐蚀性。不过,在强酸、强碱等环境中,耐腐蚀性会有一定局限性。
加工性能:退火状态下,具有良好的机械加工性能,可进行车削、铣削、钻孔、冲压等多种加工操作,也可通过锻造或热加工改变形状。可焊性尚可,可以采用常见的焊接方法进行焊接,但因碳含量较高,焊接时需控制温度和冷却速度,防止产生裂纹。
物理性能:密度约 7.72g/cm³,热导率约 30W/m・K,弹性模量 215GPa,线性膨胀系数 10.5×10⁻⁶K⁻¹。
1.4028 不锈钢具有较好的耐磨性,原因如下:
高硬度:1.4028 不锈钢属于马氏体不锈钢,经过合适的热处理后,其硬度可达到较高水平,一般淬火回火后硬度 HRC 可达 45 - 51 左右。高硬度使得材料表面能够抵抗磨损颗粒的切削和刮擦,减少因摩擦导致的材料损失,从而提高耐磨性。
合金元素的作用:其主要合金元素铬(Cr)含量在 12% - 14%,铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,同时也有助于形成坚硬的氧化膜,这层氧化膜可以在一定程度上隔离金属基体与磨损介质的直接接触,减少磨损。此外,碳(C)含量在 0.26% - 0.35%,较高的碳含量可增加钢的强度和硬度,进一步提升耐磨性。
在实际应用中,1.4028 不锈钢常用于制造需要一定耐磨性的零部件,如热油泵轴、液压机阀、阀座、气缸套等。不过,其耐磨性也并非,在一些极端磨损条件下,如高负荷、高滑动速度以及存在尖锐磨损颗粒的环境中,可能仍需要采取额外的表面处理措施(如氮化、镀硬铬等)来进一步提高其耐磨性能。
1.4028 不锈钢属于马氏体不锈钢,在切削加工时易产生加工硬化、刀具磨损快等问题,可通过以下方式改善其切削加工性能:
刀具选择与处理
刀具材料:选用红硬性好、耐磨性高、强度和韧性足够的刀具材料。硬质合金刀具是比较常用的选择,如钨钴类(YG)硬质合金刀具,像 YG8 等,它的韧性较好,适合粗加工;对于精加工,可选用钨钛钴类(YT)硬质合金刀具,如 YT15,其硬度和耐热性较高。涂层刀具也是不错的选择,如 TiN(氮化钛)涂层刀具,能显著提高刀具的耐磨性和切削性能,降低切削力和切削温度。
刀具几何参数:合理选择刀具的几何参数能改善切削条件。增大前角可减小切削变形和切削力,但前角过大容易导致刀具强度降低,一般前角可选取 5° - 15°;适当减小后角能增强刀具刃口强度,但后角过小会增加刀具与工件之间的摩擦,后角通常取 6° - 12°;主偏角可根据工件形状和加工要求选择,一般在 45° - 90° 之间。
刀具刃磨质量:刀具刃口锋利和表面质量。刀具刃口的粗糙度应控制在较低水平,刃口要平整、无崩刃现象。定期对刀具进行刃磨和重磨,以保持良好的切削性能。
切削参数优化
切削速度:根据刀具材料和工件材料的特性选择合适的切削速度。一般来说,对于硬质合金刀具,切削速度可控制在 50 - 100m/min 之间。如果切削速度过高,会导致刀具磨损加剧和加工硬化现象加重;切削速度过低,则会降低加工效率。
进给量:进给量不宜过大,以免产生较大的切削力和切削热,导致刀具磨损和加工表面质量下降。通常进给量可选择在 0.1 - 0.3mm/r 之间。在粗加工时,可适当取较大的进给量以提高加工效率;在精加工时,应减小进给量以加工精度和表面质量。
切削深度:切削深度应根据工件的加工余量和刀具的强度来确定。一般粗加工时切削深度可在 0.5 - 2mm 之间,精加工时切削深度可控制在 0.1 - 0.5mm 之间。避免过大的切削深度,以免增加切削力和刀具负荷。
切削液使用
切削液类型:选择合适的切削液能有效降低切削温度、减少刀具磨损、提高加工表面质量。对于 1.4028 不锈钢的切削加工,可选用含有极压添加剂的乳化液或合成切削液。极压添加剂能在高温高压下形成牢固的润滑膜,减少刀具与工件之间的摩擦和磨损。
切削液供给方式:采用有效的切削液供给方式,确保切削液能够充分到达切削区域。常见的供给方式有浇注法、高压喷射法等。高压喷射法能将切削液以较高的压力和流量喷射到切削区域,更好地起到冷却和润滑作用,尤其适用于高速切削和深孔加工等情况。
工件预处理
热处理:对 1.4028 不锈钢进行适当的热处理可以改善其切削加工性能。例如,进行退火处理,降低材料的硬度和强度,消除内应力,使材料的组织更加均匀,从而减少切削力和刀具磨损。退火温度一般在 750 - 850℃之间,保温一段时间后缓慢冷却。
表面处理:去除工件表面的氧化皮、锈迹等杂质,切削加工的顺利进行。可以采用机械打磨、酸洗等方法进行表面处理。
加工工艺优化
合理安排加工工序:采用粗加工和精加工分开的方式,行粗加工去除大部分加工余量,然后进行精加工以加工精度和表面质量。在粗加工时,可采用较大的切削参数以提高加工效率;在精加工时,采用较小的切削参数以获得良好的加工表面。
避免加工硬化:在切削过程中,尽量避免多次重复切削同一部位,以免产生严重的加工硬化现象。如果需要进行多次切削,可适当调整切削方向和切削参数。
1.4028 不锈钢的焊接性能有一定特点,在焊接时需要采取适当的措施来焊接质量,以下是具体介绍:
焊接特点
热影响区淬硬倾向大:1.4028 不锈钢含碳量较高,在焊接过程中,热影响区容易出现淬硬现象,形成马氏体组织。这会使热影响区的硬度增加,塑性和韧性下降,从而增大了焊接接头产生裂纹的倾向。
易产生冷裂纹:由于热影响区淬硬倾向大,加上焊接应力的作用,在焊接后冷却过程中,容易产生冷裂纹。特别是在焊接厚板或拘束度较大的结构时,冷裂纹的敏感性更高。
焊接工艺要点
焊接方法:可采用多种焊接方法,如手工电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等。手工电弧焊操作灵活,适用于各种位置的焊接;钨极氩弧焊焊接质量高,适用于薄板和对焊接质量要求较高的场合;熔化极气体保护焊生产,适用于中厚板的焊接。
焊接材料选择:应选择与母材成分相匹配的焊接材料,以焊接接头的力学性能和耐腐蚀性。一般来说,可选用含铬、镍等合金元素较高的焊条或焊丝,如 E410 - 16、ER410 等。
焊前预热:为了降低焊接接头的冷却速度,减少热影响区的淬硬倾向和焊接应力,焊前需要进行预热。预热温度通常在 150 - 300℃之间,具体温度应根据焊件的厚度、结构形式和焊接环境等因素来确定。
焊接参数控制:焊接时应采用较小的焊接电流和较慢的焊接速度,以减少焊接热输入。同时,要控制好电弧长度和焊接角度,焊缝成型良好。多层多道焊时,要注意层间温度的控制,层间温度不宜过高,一般应控制在预热温度范围内。
焊后热处理:焊后及时进行热处理,有助于消除焊接应力,改善焊接接头的组织和性能,降低冷裂纹的产生风险。常用的热处理方法有回火,回火温度一般在 650 - 750℃之间,保温时间根据焊件的厚度和尺寸来确定。
如果在焊接过程中能够严格遵循上述工艺要点,1.4028 不锈钢可以获得良好的焊接质量和性能可靠的焊接接头。
1.4028 不锈钢,也被称为 X30Cr13,是一种马氏体铬不锈钢。以下是其相关介绍:
化学成分:碳(C)含量在 0.26%-0.35%,硅(Si)含量≤1.00%,锰(Mn)含量≤1.50%,硫(S)含量≤0.030%,磷(P)含量≤0.040%,铬(Cr)含量在 12.00%-14.00%。较高的碳含量赋予了它较高的强度和硬度,而铬元素则是其具有一定耐腐蚀性的主要元素。
力学性能:经过淬火回火处理后,抗拉强度≥800MPa,条件屈服强度在淬火回火状态下,能达到一定水平。其硬度较高,耐磨性较好,适用于制造需要承受较大压力和摩擦的零部件。
耐腐蚀性:1.4028 不锈钢的耐腐蚀性相对中等。在室温下,它对某些碳酸盐、醋酸盐和氢氧化物有较好的耐受性。但在高回火或退火状态下,其耐腐蚀性会降低。它在中等、非含氯介质中具有足够的抵抗力,在超过 600°C 的氧化气氛中展现出良好的耐腐蚀性,并且在淬火和回火状态下,通过抛光表面可以获得佳的耐腐蚀性。
应用领域:常用于制造医疗器械、测量器械、热油泵轴、液压机阀、阀座、气缸套、弹簧、刀具、模具等。在医疗领域,可用于制造一些非关键的手术器械;在工业领域,可用于制造承受一定压力和磨损的机械零件。
加工与处理:锻造温度范围在 1100°C - 800°C,锻造后需进行淬火处理。软退火时,需加热到 745 - 820°C 并在空气中逐渐冷却;硬化处理则是加热到 950 - 1050°C,然后在油或空气中淬火;回火温度在 625 - 724°C。
1.4028 属于马氏体不锈钢,其历史与不锈钢的发展历程紧密相关。
1912 年,德国化学家本诺・斯特劳斯开始系统研究铬对钢材性能的影响,发现铬处理后的钢材样品在潮湿环境下能保持光亮,无锈斑。1913 年,英国科学家亨利・布里尔利在寻找耐磨合金钢时,发现编号 1008 号样品含有 12.8% 的铬和 0.24% 的碳,不仅硬度惊人,还能在潮湿环境中保持光亮,这成为了不锈钢的雏形。1916 年,布里尔利获得英国技术专利,开始大量生产不锈钢。
此后,科学家们不断改进不锈钢的配方,20 世纪初期,法国冶金学家莱昂・吉列特深入研究过铬钢的配比,为后来的研究提供了宝贵数据。20 世纪中叶,美国科学家在研究高温涡轮发动机材料时发现,加入钛和钼的配方可以显著提升不锈钢的耐热性和强度。
1.4028 不锈钢在这一发展过程中逐渐形成特定的成分标准和性能特点。它在 20 世纪得到了广泛的应用和发展,由于其具有较高的强度、硬度和一定的耐腐蚀性,被用于制造各种需要耐磨、耐蚀性能的零部件,如热油泵轴、液压机阀、阀座、气缸套和弹簧等,也常用来制造测量器械和医用工器具等。