409c不锈钢性能

牌号：409钢种

一般介绍及应用（General description and applications）

409（UNS S40900）钢种是耐热铁素体不锈钢，用以保证汽车排气部件具有良好的耐氧化和腐蚀性。1961年开发出这种合金用作汽车的消音器，从那以后这种通用的不锈钢被用于汽车的管道歧管、排气管、催化转换器、消音器和尾管。409钢种突出的可成形性、可焊性和耐腐蚀性已使其在其他许多地方得到广泛的应用，例如涵洞、家用加热炉、汽车恒温器、燃料过滤器变压器外壳和农场装备。

409（UNS S40900）铁素体不锈钢在大多地方使用良好，但在有些工业应用场合的焊接热影响区会产生晶间腐蚀。该合金Ti和Nb含量的配比十分仔细，能抗可能在焊接热影响区或母体金属在其他受热情况下发生的敏感性和晶间腐蚀。氮化钛表面缺陷少是该合金的另一特点。稳定元素配比平衡可以达到最佳的可焊接性而在焊接后不用以退火来恢复延性。其可成形性和韧性也有所提高。

409HP（USN S40930）合金是一种有专利权的不锈钢化学成分。和其他409合金一样， 11 ％的Cr含量使其耐蚀性比碳钢大大加强。该合金有足够的抗氧化性和耐蚀性，是汽车排放系统应用方面的极佳选择。而热端排放可能要用Cr含量为18 ％的合金。409HP合金良好的可加工性，也有利于在汽车以外方面的应用。

化学成分 (Composition)

物理性能（Physical properties）

409HP合金的特点是在正常的加工温度下为单相铁素体微型结构，其中沉积了散射的Ti和Nb碳氮化物。对其化学成分的配比很仔细，避免在退火温度中或在焊接的热影响区形成奥氏体和随之形成马氏体。许多铁素体长期置于700－1100℉（370－590℃）温度范围后会脆化。在温度约为885℉（475℃）时这种脆化速度最快，经常称之为“885℉（475℃）脆化”。这是由称作α’马氏体的富Cr 第二相的沉积引起的。885℉（475℃）脆化的速率极大程度取决于合金的Cr含量。Cr含量小于12 ％，很少出现885℉（475℃）脆化。

机械性能（Mechanical properties）常温 (Room temperature)

高温（Elevated temperature）

应力断裂（Stress rupture ）

409 和439合金在1200℉（649℃）时断裂数据相近，而439合金在特殊应力下抗断裂时间稍微长些。而由于439合金Cr 含量较高，在1500℉（816℃）下应力为1500psi(10.3 MPa)或更低时，它的抗断裂时间较长。

图1. 铁素体钢种AL409HP TM 和439应力断裂性能的比较

疲劳（Fatigue ）

退火后的409合金钢带的弯曲疲劳试验表明1000万次循环的疲劳（持久）极限为30，000－34，000 psi 。这和其他表明铁素体不锈钢的持久极限的典型值为其抗拉强度50－55 ％的数据是一致的。

韧性 （Toughness ）

和其他铁素体不锈钢一样，在冲击负荷下，温度下降时会经历从延性向脆性的转变。“延性－脆性转变温度”（DBTT ）是许多因素的函数，包括热处理、微型结构、应力状态、加载速率缺口尖锐度、厚度及材料的均匀性。通常，厚度在3/16” （4.77 mm ）及以上的409不锈钢板，其DBTT 值为高于室温，即150－250℉ （66－121℃），表明板材可能因出现脆裂而难以加工。409HP 薄板【3/16” （4.77

mm）】显示出相当接近或低于室温的DBTT值。

0.079” (2 mm) 的409HP合金，其纵向和横向的DBTT都为-50℉(-46℃)。该值大大低于典型的加工和使用温度，表明是以延性方式加工的。可预计更薄的板材或带材有更低的DBTT值。

耐蚀性（Corrosion resistance）

409合金的Cr含量为11 ％，与碳钢相比，其耐蚀性有相当大的提高。但与其他Cr含量、特别是Mo含量较高的高价不锈钢相比，它的耐蚀性比较低。尽管如此，该合金在许多汽车及非汽车的应用场合可提供充分的耐腐蚀和氧化性。

大气（Atmospheric）

在大气中其耐蚀性比碳钢好。

氯化物(chlorides)

与其他铁素体不锈钢相比，在含氯化物的环境里，409合金有极佳的抗应力腐蚀裂纹的性能。然而如图2数据所示，一般来说在氯化物存在之处，409合金耐点蚀和缝隙腐蚀的能力极低。

（图2 不锈钢的耐点蚀性）

409合金易受点蚀，表明即使在低氯化物的水里，其碎裂的可能值相对较低。Cr含量较高的合金，如439铁素体钢或304奥氏体钢，它们的Cr含量都为18 ％，它们的耐点蚀和缝隙腐蚀的性能要好的多，也就是碎裂的可能值较高。含有较高Cr并含Mo的444合金（18Cr-2Mo），在氯化物存在之处的耐点蚀和缝隙腐蚀性能更高。

一般腐蚀（General corrosion）

在表中所列的环境中439和304不锈钢表现出有用的耐蚀性，而409合金仅在磷酸环境中的腐蚀率是可以接受的。它只适用于浓度和/或温度较低的或其他腐蚀液溶。建议要求用特殊环境的数据或合金试样来确定409合金是否适用。

汽车排气系统环境 (Automotive exhaust system environments)

采用两种模拟汽车排放系统情况的腐蚀试验来比较409钢种和其他铁素体合金的性能。

A．排放系统冷凝液腐蚀试验

该试验设计成模拟在汽车排放系统内部形成的

冷凝液的作用。试样放于细长形1升烧杯里，

装有100 ml 模拟的排放系统冷凝液，由水和以

下成分组成：

1000 ppm 氯化物离子

2000 ppm 碳酸盐离子

3740 ppm 铵离子

5000 ppm 硫酸盐离子

100 ppm 硝酸盐离子

pH 8.7 – 8.9

合金试验浸入装有溶液的烧杯内，然后经受可控的温度周期，包括：

（a）在一小时内从室温加热到482°F

（250°C）。

（b）在482°F （250°C）保温2小时。

（c）在3小时内冷却到室温。

由于最初试验溶液在6小时试验循环后只剩余一种固体残渣，在烧杯里再加入100ml 试验溶液并重复试验。经过10、20、30、40等次循环的试样清洗成金属原样并称重。图3为409合金重量损失数据（腐蚀）与AL 409 HP TM及439合金类似数据的比较。

图3循环排放系统冷凝液的腐蚀

图3数据显示，在循环冷凝液腐蚀试验里409HP的耐蚀性稍优于标准的409钢种。439钢种