Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Leistung unter schwierigen Bedingungen ist Nitronic 60 in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Petrochemie, der Medizintechnik und anderen Sektoren zu einer beliebten Wahl geworden. Dieser Artikel bietet eine umfassende Einführung in den Edelstahlwerkstoff Nitronic 60, einschließlich seiner chemischen Zusammensetzung, Eigenschaften (Härte, Dichte, Bearbeitbarkeit, Streckgrenze usw.), Äquivalente, CNC-Bearbeitung, Anwendungen und Vergleiche mit 316 und anderen Edelstahlwerkstoffen.
Was ist Nitronic 60-Material?
Nitronic 60, bekannt unter UNS S21800, ist ein stickstofflegierter austenitischer Edelstahl. Sein offizieller Handelsname ist Nitronic 60, und er wird manchmal auch 21CN-22Mn-5 genannt. Er wurde von Allegheny Ludlum (jetzt ATI Allegheny Ludlum) entwickelt, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit als herkömmliche rostfreie Stähle der 300er-Serie zu bieten und gleichzeitig die gute Formbarkeit und Schweißbarkeit austenitischer rostfreier Stähle beizubehalten.
Nitronic 60 Chemische Zusammensetzung
Die chemische Zusammensetzung ist der Schlüssel zu den Eigenschaften von Nitronic60. Laut Suchergebnissen umfasst die chemische Zusammensetzung von Nitronic60 typischerweise:
- Kohlenstoff (C): ≤0,07 %
- Chrom (Cr): 21,0 – 23,0 %
- Nickel (Ni): 19,0–21,0 %
- Molybdän (Mo): 4,5 – 5,5 %
- Stickstoff (N): 0,20–0,40 %
- Mangan (Mn): ≤1,0 %
- Silizium (Si): ≤0,50 %
- Phosphor (P): ≤0,04 %
- Schwefel (S): ≤0,01 %
Die Zugabe von Stickstoff trägt zur Verbesserung der Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei und verringert gleichzeitig die Neigung zur interkristallinen Korrosion.
Nitronic 60 Physikalische Eigenschaften
Die physikalischen Eigenschaften von Nitronic60 sind wie folgt
- Dichte: 7,62 g/cm3
- Schmelzpunkt: ca. 1390°C
- Wärmeleitfähigkeit: ca. 15,1 W/m·K bei 100°C
- Wärmeausdehnungskoeffizient: ca. 16,0 x 10^-6/°C im Bereich von 20-100°C
- Elastizitätsmodul: ca. 200 GPa
- Poissonzahl: ca. 0,3
Nitronic 60 Mechanische Eigenschaften
Die typischen mechanischen Eigenschaften von Nitronic60 sind wie folgt:
- Zugfestigkeit (UTS): 724 MPa (105 ksi)
- Streckgrenze (0,2 % PS): 379 MPa (55 ksi)
- Dehnung: 35%
- Flächenreduzierung: 55 %
- Härte: HBR 85
Nitronic 60 – Hauptvorteile (Härte, Streckgrenze, Fressen)
Nitronic 60 gilt vor allem aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften als das härteste Material: Streckgrenze, Fressfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. Diese Eigenschaften machen Nitronic 60 zu einer ausgezeichneten Wahl für Spezialanwendungen, bei denen normaler Edelstahl versagen könnte. Daher möchten wir sie hier ausführlicher besprechen:
Härte von Nitronic 60
Die Härte von Nitronic 60 kann je nach Wärmebehandlung und Arbeitsbedingungen variieren. Im geglühten Zustand beträgt die Härte von Nitronic 60 normalerweise etwa:
– Rockwell B Härte: ca. 95 HRB
– Brinellhärte: ca. 170-200 HB
Die Härte kann durch Kaltverformung und Kaltverfestigung erhöht werden.
Streckgrenze von Nitronic 60
Die Streckgrenze von Nitronic 60 hängt auch von der Form und Behandlung des Stahls ab. Im Allgemeinen beträgt die Streckgrenze im geglühten Zustand:
Streckgrenze (0,2 % Verformung): ca. 50.000 – 60.000 psi (345 – 415 MPa)
Unter kaltverformten Bedingungen kann diese Festigkeit höher sein, wobei die Streckgrenzen diese typischen Werte übersteigen können.
Abriebfestigkeit von Nitronic 60
Eine der wichtigsten Eigenschaften von Nitronic 60 ist seine Beständigkeit gegen Abrieb. Abrieb ist eine Form von Verschleiß, die durch die Haftung zwischen Gleitflächen entsteht. Nitronic 60 weist außergewöhnliche Eigenschaften gegen Abrieb auf und eignet sich daher hervorragend für Anwendungen, bei denen Metall-Metall-Verschleiß ein Problem darstellt, wie zum Beispiel:
- Wellenschutzhülsen
- Ventilschäfte
- Verbindungselemente
- Buchsen
Diese Beständigkeit ist auf die einzigartige chemische Zusammensetzung zurückzuführen, insbesondere auf den höheren Silizium- und Mangangehalt, der die Selbstschmierfähigkeit und Härte des Materials verbessert.
Korrosionsbeständigkeit von Nitronic 60
Ein weiteres Merkmal, das Nitronic 60 Edelstahl zu einem Hochleistungsmaterial macht, ist seine überragende Korrosionsbeständigkeit. Er widersteht Erosion durch korrosive Medien wie Säuren, Basen und Chloride und ist daher in der chemischen, maritimen und pharmazeutischen Industrie äußerst nützlich. Diese Eigenschaft verlängert die Lebensdauer des Materials, verringert den Wartungs- und Austauschbedarf und senkt die Kosten.
Hohe Temperaturstabilität von Nitronic 60
Nitronic 60-Edelstahl weist in Hochtemperaturumgebungen eine hervorragende Leistung auf und behält seine Materialeigenschaften. Dies macht ihn zur idealen Wahl für Hochtemperaturanwendungen wie Wärmetauscher, Ofenvorrichtungen und Gasturbinenkomponenten. Seine hohe Temperaturstabilität bedeutet, dass er auch bei extremen Temperaturen seine Festigkeit und Leistung behält, was für viele technische Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
Nitronic 60 Bearbeitbarkeit
Die Bearbeitbarkeit von Nitronic 60 ist mit der von konventionellem austenitischem Edelstahl vergleichbar, aufgrund der höheren Härte können jedoch schärfere Werkzeuge oder niedrigere Schnittgeschwindigkeiten erforderlich sein. Die Bearbeitbarkeit ist jedoch bei den folgenden Teilen immer noch ausgezeichnet:
- Gute Formbarkeit – Aufgrund seiner austenitischen Struktur verfügt Nitronic60 über eine hervorragende Formbarkeit und eignet sich für die Herstellung komplexer Teile.
- Hervorragende Schweißbarkeit – Nitronic60 behält nach dem Schweißen seine gute Korrosionsbeständigkeit und neigt weniger zur Bildung von Wärmeeinflusszonenrissen.
- Hohe Festigkeit – Der Stickstofflegierungseffekt erhöht die Festigkeit von Nitronic60, während die gute Duktilität erhalten bleibt.
CNC -Bearbeitung Nitronic 60
Die Bearbeitung von Nitronic 60 kann aufgrund seiner Härte und Kaltverfestigungseigenschaften eine Herausforderung sein. Hier sind einige Erkenntnisse aus unserer Erfahrung mit diesem Material:
1. Vorbereitung für die Bearbeitung
Vor der Bearbeitung ist es wichtig, das Material richtig einzurichten. Wenn Sie beispielsweise ein 2,356 Zoll langes Teil bearbeiten, können Sie das Material bis auf etwa 2,75 Zoll vom Spannfutter ausdehnen, um ausreichend Platz für das Werkzeug zu schaffen, ohne dass es zu Kollisionen kommt.
2. Bearbeitungsparameter
Bei den ersten Erfahrungen mit Nitronic 60 waren vorsichtige Geschwindigkeiten von etwa 175-200 SFM (Oberflächenfuß pro Minute) erforderlich. Dank der Weiterentwicklung der Werkzeugtechnologie und technischer Anpassungen können jetzt jedoch Geschwindigkeiten von 400-500 SFM erreicht werden, was eine effizientere Bearbeitung ermöglicht, ohne die Integrität des Teils zu beeinträchtigen.
3. Bohren und Fertigstellen
Das Senken des SFM während des Bohrens (z. B. auf etwa 350 SFM) hilft dabei, die Hitze und den Verschleiß der Einsätze zu kontrollieren. Für Schlichtvorgänge wie das Erstellen bestimmter Durchmesser oder Gewinde sind genaue Anpassungen und Kontrollen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Spezifikationen eingehalten werden. Beispielsweise kann ein Schlichtdurchgang um etwa 15 Tausendstel Zoll reduziert werden, um den gewünschten Durchmesser zu erreichen. Dabei wird sichergestellt, dass der Werkzeugdruck für qualitativ hochwertige Ergebnisse konstant bleibt.
4. Qualitätskontrolle
Nach der Bearbeitung ist es wichtig, das Teil mit geeigneten Werkzeugen zu prüfen, z. B. mit Ringlehren für Gewinde und Mikrometer für Innendurchmesser. Diese Prüfungen helfen zu bestätigen, dass die Teile die engen Anforderungen an geometrische Bemaßung und Toleranz (GD&T) erfüllen.
5. Zweite Operation (Op2)
Bei Teilen mit engen Toleranzen sind oft zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich. Um beispielsweise sicherzustellen, dass die im ersten Arbeitsgang bearbeiteten Merkmale perfekt mit denen im zweiten Arbeitsgang übereinstimmen, sind eine präzise Einrichtung und Echtzeitanpassungen auf der Grundlage von Messungen erforderlich.
6. Letzte Schritte
Nach Abschluss der Bearbeitungsprozesse, einschließlich Bohren, Gewindeschneiden und Ausbohren, sind Endkontrollen unerlässlich. Dazu kann die Verwendung einer Koordinatenmessmaschine (KMG) gehören, um die Abmessungen zu überprüfen und sicherzustellen, dass das Teil alle angegebenen Toleranzen einhält.
Nitronic 60 Anwendungen
Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften und seiner Beständigkeit gegen Abrieb wird Nitronic 60 in zahlreichen Industrieprodukten und Anwendungen eingesetzt, darunter:
Luft- und Raumfahrtindustrie
Hohe Temperaturbeständigkeit: Nitronic 60 weist eine gute Leistung in Umgebungen mit hohen Temperaturen auf und eignet sich daher für kritische Komponenten in Flugzeugtriebwerken und Raumfahrzeugen.
Verschleißfestigkeit: In stark beanspruchten Bereichen von Flugzeugen, wie etwa Fahrwerken und Lagern, ist Nitronic 60 aufgrund seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit das bevorzugte Material.
Öl- und Erdgasindustrie
Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Nitronic 60 ist besonders wichtig beim Umgang mit korrosiven Substanzen wie Schwefelwasserstoff.
Anwendungen: Wird bei der Herstellung von Ventilen, Pumpen und Pipelines bei der Öl- und Gasförderung und -verarbeitung verwendet, insbesondere auf Offshore-Plattformen und in Umgebungen mit hohem Schwefelgehalt.
Medizinische Geräte
Biokompatibilität: Aufgrund seiner Biokompatibilität eignet sich Nitronic 60 für die Herstellung medizinischer Geräte wie chirurgischer Instrumente und Implantate.
Verschleißfestigkeit: Die Verschleißfestigkeit spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung medizinischer Geräte, deren Präzision und Funktionalität über die Zeit erhalten bleiben muss.
Automobilbau
Hochfeste Bauteile: Nitronic 60 wird zur Herstellung hochbelasteter Automobilteile wie Zahnräder und Wellen verwendet.
Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit: Diese Eigenschaften machen Nitronic 60 zur idealen Materialwahl in Automotoren und Abgassystemen.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Korrosionsbeständigkeit und Hygiene: Bei der Verarbeitung säurehaltiger und alkalischer Lebensmittel sorgt die Korrosionsbeständigkeit von Nitronic 60 für die Langzeitstabilität und Hygienesicherheit der Geräte.
Fortschritte in der Materialwissenschaft
Forschung und Innovation: Wissenschaftler erforschen, wie die Leistung von Nitronic 60 durch Feinabstimmung der Legierungszusammensetzungen und fortschrittliche Wärmebehandlungsverfahren weiter verbessert werden kann.
Neue Anwendungsbereiche: Mit dem technologischen Fortschritt kann Nitronic 60 möglicherweise in weiteren aufstrebenden Bereichen Anwendung finden, beispielsweise in der erneuerbaren Energietechnik und in der Hightech-Industrie.
Nitronic 60 Produkte (Teile)
Hier sind einige der wichtigsten Produkte und Formen, in denen Nitronic 60 normalerweise erhältlich ist:
- Helicoils (Gewindeeinsätze) – Dies ist eine Art Gewindeeinsatz, der verwendet wird, um stärkere Gewinde in Metall und anderen Materialien zu erzeugen. Er ist besonders nützlich bei Materialien, die nicht von Natur aus stark genug sind, um ein Gewinde zu halten, oder bei Anwendungen, bei denen Gewinde starkem Verschleiß ausgesetzt sind. Daher werden Nitronic 60 Helicoils häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Öl- und Gasindustrie, der Schifffahrt und in medizinischen Geräten verwendet.
- Befestigungselemente (Bolzen, Muttern und Schrauben) – Diese Befestigungselemente profitieren von der Beständigkeit von Nitronic 60 gegen Fressen und Spannungsrisskorrosion, was sie ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen macht.
- Befestigungselemente (Bolzen und Gewindestangen) – werden häufig in der Petrochemie, der Luft- und Raumfahrt sowie im Meeresbereich verwendet, wo höchste Leistung erforderlich ist.
- Bleche und Platten – Werden in Anwendungen eingesetzt, die flache Oberflächen mit hoher Korrosionsbeständigkeit erfordern. Nützlich bei der Herstellung von Automobilventilen, industriellen Verarbeitungsgeräten und elektrischen Außengehäusen.
- Ventilschäfte und -sitze – Die Abriebfestigkeit von Nitronic 60 ist besonders wertvoll für Ventilkomponenten, die einen reibungslosen Betrieb ohne Schmierung in korrosiven Umgebungen erfordern.
- Kugelhähne – Insbesondere bei Anwendungen mit aggressiven Medien.
- Draht – Wird zum Schweißen von Nitronic 60-Materialien und zur Herstellung von Netzen oder Filtern verwendet. Wird auch in Federn und anderen Komponenten verwendet, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
- Pumpenwellen – Werden in Pumpenwellen verwendet, bei denen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind, um sowohl physikalischen Belastungen als auch korrosiven Flüssigkeiten standzuhalten.
- Verschleißringe und Buchsen – Diese Pumpenkomponenten profitieren von der hohen Verschleißfestigkeit von Nitronic 60, was die Lebensdauer von Pumpensystemen verlängert.
- Schiffsketten und -beschläge – Bei Ankersystemen und Decksbeschlägen sorgt die Korrosionsbeständigkeit für Langlebigkeit und Zuverlässigkeit.
- Nahtlose und geschweißte Rohre und Schläuche – Zu den Anwendungen gehören chemische und petrochemische Verarbeitungsanlagen. Wird oft in Komponenten der Zellstoff- und Papierindustrie verwendet.
- Schmiedeteile – Sonderformen für Spezialkomponenten. Werden in Industriemaschinen und hochfesten Anwendungen verwendet.
- Mixer, Klingen und Schneider – Die Korrosionsbeständigkeit von Nitric 60 stellt sicher, dass es Lebensmittel nicht verunreinigt und Reinigungschemikalien standhält.
- Spezialkomponenten – Entwickelt für spezielle Anwendungen, bei denen die einzigartigen Eigenschaften von Nitronic 60, wie beispielsweise Verschleiß-, Fress- und Korrosionsbeständigkeit, erforderlich sind.
Nitronic 60-Äquivalente Materialien
Obwohl es aufgrund der einzigartigen Zusammensetzung und Eigenschaften keine genauen Entsprechungen zu Nitronic 60 gibt, gibt es mehrere andere Materialien mit ähnlichen Merkmalen, die je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung in Betracht gezogen werden könnten:
- Edelstahl AISI 316 : Obwohl AISI 316 nicht so verschleißfest wie Nitronic 60 ist, bietet es eine gute Korrosionsbeständigkeit und wird häufig in der chemischen Industrie und im Schiffbau verwendet. Es ist leichter verfügbar und könnte für weniger anspruchsvolle Anwendungen in Betracht gezogen werden.
- 17-4 PH-Edelstahl : Dies ist ein martensitischer, ausscheidungshärtender Edelstahl, der eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit, guter Korrosionsbeständigkeit und guten mechanischen Eigenschaften bei Temperaturen bis zu 600 °F (316 °C) bietet.
- Edelstahl AISI 304 : Ähnlich wie AISI 316, aber im Allgemeinen weniger korrosionsbeständig. Dies ist ein weiterer häufig verwendeter austenitischer Edelstahl.
- Duplex-Edelstahl (z. B. 2205) : Dieser bietet eine höhere Festigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit als die meisten standardmäßigen austenitischen Güten wie 304 und 316. Er könnte eine sinnvolle Alternative in Umgebungen sein, in denen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von größter Bedeutung sind.
- Custom 450 und Custom 455 : Dies sind martensitische rostfreie Stähle, die ausgehärtet wurden. Sie bieten gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Festigkeit bei ausgezeichneter Zähigkeit.
Nitronic 60 vs. 304/360 Edelstahl, Unterschiede zwischen ihnen
Nitronic 60 ist ein austenitischer Edelstahl, der für seine überlegene Festigkeit und ausgezeichnete Verschleiß- und Fressfestigkeit im Vergleich zu anderen Edelstählen wie 304 und 316 bekannt ist. Hier ist ein detaillierter Vergleich von Nitronic 60 mit diesen und anderen häufig verwendeten Edelstählen:
Nitronic 60 vs. Edelstahl 304
- Korrosionsbeständigkeit: Sowohl Nitronic 60 als auch 304 weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, aber 304 ist in chloridhaltigen Umgebungen im Allgemeinen anfälliger für Lochfraß und Korrosion. Nitronic 60 bietet in verschiedenen korrosiven Umgebungen eine bessere Gesamtbeständigkeit.
- Festigkeit und Härte: Nitronic 60 weist eine erheblich höhere Streckgrenze auf, die fast doppelt so hoch ist wie die von 304, wodurch es sich besser für Anwendungen eignet, bei denen Haltbarkeit sowie Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit erforderlich sind.
- Beständigkeit gegen Abrieb: Nitronic 60 ist selbst bei minimaler Schmierung äußerst beständig gegen Abrieb, was ein erheblicher Vorteil gegenüber Edelstahl 304 ist. Dies macht es ideal für Anwendungen mit wiederholter Montage und Demontage.
- Kosten: Edelstahl 304 ist im Allgemeinen günstiger und leichter erhältlich als Nitronic 60.
Nitronic 60 vs. Edelstahl 316
- Korrosionsbeständigkeit: Sowohl 316 als auch Nitronic 60 bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, wobei 316 aufgrund seines Molybdänzusatzes in stark korrosiven Umgebungen wie Meeresumgebungen vorzuziehen ist. Nitronic 60 ist jedoch besser für Umgebungen geeignet, in denen sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
- Festigkeit und Härte: Ähnlich wie beim Vergleich mit 304 weist Nitronic 60 eine höhere Festigkeit und Härte als 316 auf und ist daher besser für Anwendungen mit hoher Beanspruchung geeignet.
- Beständigkeit gegen Festfressen: Nitronic 60 übertrifft 316 hinsichtlich der Beständigkeit gegen Festfressen, was bei Anwendungen wie Gewindekomponenten von entscheidender Bedeutung ist.
- Kosten: 316 ist im Allgemeinen teurer als 304, aber je nach Form und gekaufter Menge normalerweise weniger teuer als Nitronic 60.
Allgemeiner Vergleich mit anderen rostfreien Stählen
- Haltbarkeit: Nitronic 60 zeichnet sich durch seine Kombination aus Festigkeit, Duktilität und Haltbarkeit im Vergleich zu anderen rostfreien Stählen aus, die oft in einem Bereich hervorragende Leistungen erbringen, in anderen jedoch zu wünschen übrig lassen.
- Anwendungsspezifität: Während die rostfreien Stähle 304 und 316 vielseitig sind und in einem breiten Anwendungsbereich eingesetzt werden, wird Nitronic 60 häufig für spezielle Anwendungen gewählt, bei denen hohe Festigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit entscheidend sind.
- Magnetische Eigenschaften: Wie die meisten austenitischen Edelstähle ist Nitronic 60 nicht magnetisch, was bei Anwendungen von Vorteil ist, bei denen magnetische Störungen vermieden werden müssen.
Insgesamt bietet Nitronic 60 Vorteile, die herkömmlicher Edelstahl nicht bieten kann. Dies macht es besonders wertvoll in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt, der Automobilindustrie und allen Branchen, in denen zuverlässige Leistung unter rauen Bedingungen erforderlich ist. Wenn Sie nach hochwertigen Nitronic 60-Bearbeitungsteilen suchen, kontaktieren Sie uns jetzt!
