1. Perkenalan
1.4762 baja tahan karat—juga dikenal sebagai X10CrAlSi25 dalam bahasa DIN/EN dan AISI 446 atau UNS S44600 dalam standar Amerika—mewakili paduan feritik yang dioptimalkan untuk layanan suhu tinggi.
Ini menggabungkan peningkatan kromium, aluminium, dan tingkat silikon untuk mencapai ketahanan oksidasi dan stabilitas termal yang luar biasa.
Dalam artikel ini, kami menganalisis 1.4762 dari metalurgi, mekanis, kimia, ekonomis, lingkungan, dan perspektif berorientasi aplikasi.
2. Perkembangan Sejarah & Standardisasi
Awalnya dikembangkan pada tahun 1960an untuk mengatasi kegagalan dini pada komponen tungku, 1.4762 muncul sebagai alternatif yang hemat biaya dibandingkan paduan berbasis nikel.
- Transisi DIN ke EN: Pertama kali distandarisasi sebagai DIN X10CrAlSi25, itu kemudian bermigrasi ke EN 10088-2:2005 sebagai kelas 1.4762 (X10CrAlSi25).
- Pengakuan ASTM: Komunitas AISI/ASTM mengadopsinya sebagai AISI 446 (S44600 AS) di bawah ASTM A240/A240M untuk bejana tekan dan lembaran serta pelat suhu tinggi.
- Ketersediaan Global: Hari ini, produsen baja besar di Eropa dan Asia memasok 1.4762 dalam bentuk mulai dari lembaran dan strip hingga tabung dan batangan.
3. Komposisi Kimia & Yayasan Metalurgi
Kinerja suhu tinggi yang luar biasa 1.4762 baja tahan karat berasal langsung dari bahan kimianya yang telah disetel dengan baik.
Secara khusus, kromium yang tinggi, tingkat aluminium dan silikon dikombinasikan dengan batasan ketat pada karbon, nitrogen dan kotoran lainnya untuk menyeimbangkan ketahanan oksidasi, kekuatan mulur dan fabrikasi.
| Elemen | Isi Nominalnya (wt %) | Fungsi |
|---|---|---|
| Cr | 24.0–26.0 | Membentuk skala Cr₂O₃ yang berkesinambungan, penghalang utama terhadap serangan suhu tinggi. |
| Al | 0.8–1.5 | Mempromosikan pembentukan Al₂O₃ padat di bawah pemanasan siklik, mengurangi spalasi skala. |
| Dan | 0.5–1.0 | Meningkatkan daya rekat kerak dan meningkatkan ketahanan terhadap atmosfer karburasi. |
C |
≤ 0.08 | Tetap rendah untuk meminimalkan presipitasi kromium karbida pada batas butir. |
| M N | ≤ 1.0 | Bertindak sebagai deoxidizer dalam pembuatan baja dan mengontrol pembentukan austenit selama pemrosesan. |
| P | ≤ 0.04 | Dibatasi untuk menghindari segregasi fosfida, yang menggerogoti baja feritik. |
| S | ≤ 0.015 | Minimalkan untuk mengurangi inklusi sulfida, sehingga meningkatkan keuletan dan ketangguhan. |
| N | ≤ 0.03 | Dikendalikan untuk mencegah pengendapan nitrida yang dapat mengganggu ketahanan mulur. |
Filosofi Desain Paduan.
Transisi dari nilai feritik sebelumnya, insinyur meningkatkan Cr di atas 24 % untuk mengamankan film pasif yang kuat dalam gas pengoksidasi.
Sementara itu, penambahan 0,8–1,5 % Al mewakili perubahan yang disengaja: sisik alumina melekat lebih kuat daripada kromia ketika bagian-bagiannya berputar 600 ° C dan 1 100 ° C..
Silikon semakin menambah efek ini, menstabilkan lapisan oksida campuran dan mencegah masuknya karbon yang dapat melemahkan komponen di lingkungan kaya hidrokarbon.
4. Fisik & Sifat mekanis dari 1.4762 Baja tahan karat
Sifat fisik
| Milik | Nilai |
|---|---|
| Kepadatan | 7.40 g/cm³ |
| Rentang leleh | 1 425–1 510 ° C. |
| Konduktivitas termal (20 ° C.) | ~ 25 W·m⁻¹·K⁻¹ |
| Kapasitas panas spesifik (20 ° C.) | ~ 460 J·kg⁻¹·K⁻¹ |
| Koefisien ekspansi termal | 11.5 × 10⁻⁶ K⁻¹ (20–800 °C) |
| Modulus elastisitas (20 ° C.) | ~ 200 IPK |
- Kepadatan: Pada 7.40 g/cm³, 1.4762 beratnya sedikit lebih ringan daripada banyak jenis austenitik, sehingga mengurangi massa komponen tanpa mengorbankan kekakuan.
- Konduktivitas termal & Kapasitas Panas: Dengan konduktivitas dekat 25 W·m⁻¹·K⁻¹ dan kapasitas panas sekitar 460 J·kg⁻¹·K⁻¹,
paduan menyerap dan mendistribusikan panas secara efisien, yang membantu mencegah titik panas pada lapisan tungku. - Ekspansi termal: Tingkat ekspansi yang moderat memerlukan kehati-hatian dalam perakitan yang beroperasi antara suhu kamar dan 800 ° C.; mengabaikan hal ini dapat menyebabkan tekanan termal.
Sifat Mekanik Suhu Kamar
| Milik | Nilai yang Ditentukan |
|---|---|
| Kekuatan tarik | 500–600MPa |
| Kekuatan luluh (0.2% mengimbangi) | ≥ 280 MPa |
| Perpanjangan saat istirahat | 18–25 % |
| Kekerasan (Brinell) | 180–220HB |
| Ketangguhan Dampak Charpy (−40 °C) | ≥ 30 J |
Kekuatan Suhu Tinggi & Resistensi Creep
| Suhu (° C.) | Kekuatan tarik (MPa) | Kekuatan luluh (MPa) | Kekuatan Pecahnya Creep (100 000 H) (MPa) |
|---|---|---|---|
| 550 | ~ 300 | ~ 150 | ~ 90 |
| 650 | ~ 200 | ~ 100 | ~ 50 |
| 750 | ~ 150 | ~ 80 | ~ 30 |
Kelelahan dan Perilaku Bersepeda Termal
- Kelelahan Siklus Rendah: Tes mengungkapkan batas daya tahan di sekitar 150 MPa dan 20 °C selama 10⁶ siklus. Lebih-lebih lagi, struktur butiran halus matriks feritik menunda inisiasi retakan.
- Bersepeda Termal: Paduan ini tahan terhadap keropos kerak melalui ratusan siklus pemanasan-pendinginan antara suhu lingkungan dan suhu 1 000 ° C., berkat lapisan oksida yang diperkaya alumina.
5. Korosi & Resistensi oksidasi
Perilaku Oksidasi Suhu Tinggi
1.4762 mencapai stabilitas skala yang luar biasa dengan membentuk struktur oksida dupleks:
- Alumina Bagian Dalam (Al₂o₃) Lapisan
-
- Pembentukan: Antara 600–900 °C, aluminium berdifusi keluar untuk bereaksi dengan oksigen, menghasilkan yang tipis, lapisan Al₂O₃ yang kontinu.
- Keuntungan: Alumina melekat kuat pada substrat, sangat mengurangi spalasi kerak akibat siklus termal.
- Kromia Luar (Cr₂O₃) dan Campuran Oksida
-
- Pembentukan: Kromium di permukaan teroksidasi menjadi Cr₂O₃, yang melapisi dan memperkuat alumina.
- Sinergi: Bersama, kedua oksida memperlambat oksidasi lebih lanjut dengan membatasi masuknya oksigen dan difusi keluar logam.
Ketahanan Korosi Berair
Meskipun baja feritik umumnya mengikuti austenitik di lingkungan klorida, 1.4762 bekerja dengan baik di media netral hingga agak asam:
| Lingkungan | Perilaku 1.4762 |
|---|---|
| Air tawar (pH 6–8) | Pasif, korosi seragam minimal (< 0.02 mm/y) |
| Encerkan Asam Sulfat (1 wt %, 25 ° C.) | Tingkat serangan seragam ~ 0.1 mm/y |
| Larutan Klorida (NaCl, 3.5 wt %) | Resistensi lubang setara dengan PRE ≈ 17; tidak ada yang retak 50 ° C. |
6. Pembuatan, Pengelasan & Perlakuan panas
Pengelasan
- Metode: CEKCOK (GTAW) dan pengelasan plasma lebih disukai untuk meminimalkan masukan panas dan menghindari pengerasan butiran.
Penggunaan logam pengisi yang serasi (MISALNYA., ER409Cb) atau 309L untuk sambungan berbeda. - Tindakan pencegahan: Panaskan terlebih dahulu hingga 150–200°C untuk bagian yang tebal (>10 mm) untuk mengurangi laju pendinginan dan mencegah transformasi martensit, yang dapat menyebabkan keretakan.
Anil pasca pengelasan pada suhu 750–800°C meningkatkan keuletan.
Pembentukan dan Pemesinan
- Pembentukan dingin: Daktilitas yang baik memungkinkan pembengkokan dan penggulungan sedang, meskipun pengerasan kerja kurang terasa dibandingkan pada baja austenitik.
Springback harus diperhitungkan dalam desain perkakas. - Bekerja panas: Tempa atau gulung pada suhu 1000–1200°C, dengan pendinginan cepat untuk menghindari pembentukan fase sigma (yang menggerus paduan pada suhu 800–900°C).
- Pemesinan: Kemampuan mesin yang moderat karena struktur feritiknya; menggunakan baja berkecepatan tinggi (HSS) alat dengan sudut rake positif dan cairan pendingin yang melimpah untuk mengatur evakuasi chip.
Perlakuan panas
- Anil: Menghilangkan stres pada suhu 700–800°C selama 1–2 jam, diikuti dengan pendingin udara, untuk menghilangkan tegangan sisa dari fabrikasi dan mengembalikan stabilitas dimensi.
- Tidak Ada Pengerasan: Sebagai baja feritik, itu tidak mengeras melalui pendinginan; peningkatan kekuatan bergantung pada pengerjaan dingin atau modifikasi paduan (MISALNYA., menambahkan titanium untuk pemurnian butiran).
7. Rekayasa Permukaan & Lapisan Pelindung
Untuk memaksimalkan masa pakai di lingkungan termal yang agresif, para insinyur menerapkan perawatan dan pelapisan permukaan yang ditargetkan 1.4762 baja tahan karat.
Perawatan Pra-Oksidasi
Sebelum menempatkan komponen ke dalam layanan, pra-oksidasi yang terkendali menciptakan kestabilan, oksida yang melekat erat:
- Proses: Panaskan komponen hingga 800–900 °C di udara atau atmosfer kaya oksigen selama 2–4 jam.
- Hasil: Skala dupleks Al₂O₃/Cr₂O₃ yang seragam terbentuk, mengurangi perolehan massa awal hingga 40 % selama yang pertama 100 jam layanan.
- Keuntungan: Insinyur mengamati a 25 % penurunan skala spalasi selama siklus termal yang cepat (800 °C ↔ 200 ° C.), sehingga memperpanjang interval perawatan.
Aluminisasi Difusi
Aluminisasi difusi memasukkan aluminium ekstra ke wilayah dekat permukaan, membangun penghalang alumina yang lebih tebal:
- Teknik: Paket sementasi—komponen berada dalam campuran bubuk aluminium, penggerak (NH₄Cl), dan pengisi (Al₂o₃)—pada 950–1 000 °C selama 6–8 jam.
- Data kinerja: Pameran kupon yang diolah 60 % perolehan massa oksidasi yang lebih sedikit pada 1 000 °C berakhir 1 000 jam dibandingkan dengan bahan yang tidak diolah.
- Pertimbangan: Oleskan ledakan pasir pasca-lapisan (Ra ≈ 1.0 µm) untuk mengoptimalkan kepatuhan lapisan dan meminimalkan tekanan termal.
Lapisan Keramik dan Logam
Ketika suhu layanan melebihi 1 000 °C atau ketika erosi mekanis menyertai oksidasi, pelapis overlay memberikan perlindungan tambahan:
| Jenis Hamparan | Ketebalan Khas | Jangkauan Layanan (° C.) | Keuntungan Utama |
|---|---|---|---|
| Keramik Al₂O₃ | 50–200 μm | 1 000–1 200 | Kelambanan yang luar biasa; penghalang termal |
| NiCrAlY Metalik | 100–300 μm | 800–1 100 | Skala alumina yang dapat menyembuhkan diri sendiri; keuletan yang baik |
| Paduan Entropi Tinggi | 50–150 μm | 900–1 300 | Ketahanan oksidasi yang unggul; CTE yang disesuaikan |
Pelapis Cerdas yang Muncul
Penelitian mutakhir berfokus pada pelapisan yang beradaptasi dengan kondisi layanan:
- Lapisan Penyembuhan Diri: Gabungkan aluminium atau silikon mikroenkapsulasi yang terlepas ke dalam retakan, mereformasi oksida pelindung di tempat.
- Indikator Termokromik: Sematkan pigmen oksida yang berubah warna ketika suhu kritis terlampaui, memungkinkan inspeksi visual tanpa pembongkaran.
- Lapisan Atas Rekayasa Nano: Memanfaatkan film keramik berstrukturnano (< 1 µm) untuk memberikan ketahanan oksidasi dan perlindungan keausan dengan bobot tambahan minimal.
8. Aplikasi 1.4762 Baja tahan karat
Peralatan Tungku dan Perawatan Panas
- Tabung bercahaya
- Balasan
- Tungku meredam
- Kotak anil
- Dukungan elemen pemanas
Industri Petrokimia
- Tabung reformis
- Komponen tungku perengkahan etilen
- Baki dan penyangga katalis
- Pelindung panas di lingkungan karburasi/sulfidasi
Sistem Pembangkit Listrik dan Insinerasi
- Tabung superheater
- Saluran gas buang
- Lapisan ketel
- Saluran gas buang
Pengolahan Logam dan Serbuk
- Baki sintering
- Panduan pertempuran
- Jaringan pendukung
- Perlengkapan suhu tinggi
Manufaktur Kaca dan Keramik
- Perabotan tempat pembakaran
- Nozel pembakar
- Perangkat keras isolasi termal
Aplikasi Otomotif dan Mesin
- Manifold buang tugas berat
- Modul EGR
- Rumah turbocharger
9. 1.4762 vs.. Paduan Suhu Tinggi Alternatif
Di bawah ini adalah tabel perbandingan komprehensif yang menggabungkan karakteristik kinerja 1.4762 baja tahan karat terhadap paduan suhu tinggi alternatif: 1.4845 (AISI 310S), 1.4541 (Aisi 321), Dan Inconel 600.
| Milik / Kriteria | 1.4762 (Aisi 446) | 1.4845 (AISI 310S) | 1.4541 (Aisi 321) | Inconel 600 (AS N06600) |
|---|---|---|---|---|
| Struktur | Feritik (BCC) | Austenitic (FCC) | Austenitic (Yang distabilkan) | Austenitic (Di dalam pangkalan) |
| Elemen Paduan Utama | Kr ~25%, Al, Dan | Kr ~25%, pada ~20% | Kr ~17%, Pada ~9%, Dari | Pada ~72%, Kr ~16%, Fe ~8% |
| Suhu Penggunaan Berkelanjutan Maks | ~950°C | ~1050°C | ~870°C | ~1100°C |
| Resistensi oksidasi | Bagus sekali (Cr₂O₃ + Al₂o₃) | Sangat bagus (Cr₂O₃) | Bagus | Bagus sekali |
| Ketahanan Karburisasi | Tinggi | Sedang | Rendah | Sangat tinggi |
Ketahanan Kelelahan Termal |
Tinggi | Sedang | Sedang | Bagus sekali |
| Kekuatan Merayap @ 800 ° C. | Sedang | Tinggi | Rendah | Sangat tinggi |
| Retak korosi stres (SCC) | Tahan | Rentan terhadap klorida | Rentan terhadap klorida | Sangat tahan |
| Kemampuan Kerja Dingin | Terbatas | Bagus sekali | Bagus sekali | Sedang |
| Kemampuan las | Sedang (Panaskan lebih dulu) | Bagus sekali | Bagus sekali | Bagus |
| Kompleksitas Fabrikasi | Sedang | Mudah | Mudah | Sedang hingga kompleks |
| Biaya | Rendah | Tinggi | Sedang | Sangat tinggi |
| Aplikasi Terbaik Cocok | Udara pengoksidasi/karburasi, bagian tungku | Komponen bersuhu tinggi bertekanan | Terbentuk, bagian bersuhu lebih rendah yang dilas | Tekanan kritis & korosi, >1000 ° C. |
10. Kesimpulan
1.4762 baja tahan karat (X10CrAlSi25, Aisi 446) memadukan desain paduan ekonomis dengan oksidasi suhu tinggi dan kinerja mulur yang luar biasa.
Dari sudut pandang metalurgi, kimia Cr-Al-Si yang disetel dengan cermat mendukung skala pelindung yang stabil.
Secara mekanis, itu mempertahankan kekuatan dan keuletan yang cukup hingga 650 °C untuk sebagian besar aplikasi industri.
Secara lingkungan, kemampuan daur ulangnya yang tinggi sejalan dengan tujuan keberlanjutan, sementara keunggulan biaya dibandingkan paduan nikel menarik bagi proyek-proyek dengan anggaran terbatas.
Melihat ke depan, inovasi dalam penguatan skala nano, pembuatan aditif,
dan pelapis cerdas berjanji untuk meningkatkan kinerjanya lebih jauh lagi, memastikan itu 1.4762 tetap menjadi pilihan resmi untuk layanan suhu tinggi.
Pada INI, Kami siap untuk bermitra dengan Anda dalam memanfaatkan teknik canggih ini untuk mengoptimalkan desain komponen Anda, pilihan materi, dan alur kerja produksi.
memastikan bahwa proyek Anda berikutnya melebihi setiap tolok ukur kinerja dan keberlanjutan.
