SUS431 roestvrij staal: samenstelling, warmtebehandeling en toepassingen

SUS431 is een martensitisch roestvast staal gespecificeerd in JIS G4303 voor staven, dat hoge sterkte combineert met betere corrosieweerstand en taaiheid dan de martensitische kwaliteiten van gewoon chroom. Het bepalende kenmerk is de opzettelijke toevoeging van nikkel: 1,25 tot 2,50 procent nikkel stabiliseert het austeniet tijdens de warmtebehandeling, produceert een volledige martensitische transformatie bij het afschrikken en verfijnt de passieve oxidelaag.

Graadidentiteit en standaardequivalenten

SUS431 komt overeen met UNS S43100, AISI Type 431 en EN 1.4057 met de staalnaam X17CrNi16-2 in Europese normen. Het Chinese equivalent onder GB/T 1220 is 1Cr17Ni2. Merk op dat EN 1.4542 een andere kwaliteit is: het is het precipitatiehardende staal X5CrNiCuNb16-4, vaak beschreven als 17-4 PH, en is geen vervanging voor 431. Productvormen vallen onder JIS G4303 voor staven, ASTM A276 en A479 voor staven en vormen, en ASTM A240 voor plaat.

Chemische samenstelling volgens JIS G4303

Element	Inhoud (gew.%)
Koolstof, max	0.20
Silicium, max	1.00
Mangaan, max	1.00
Fosfor, max	0.040
Zwavel, max	0.030
Chroom	15.00–17.00
Nikkel	1.25–2.50
Ijzer	Evenwicht

Warmtebehandeling en mechanische eigenschappen

De kwaliteit wordt gegloeid geleverd voor bewerking en vervolgens gehard en getemperd voor gebruik. Het gloeien wordt uitgevoerd rond 680-700 C met luchtkoeling. Het verharden bestaat uit austenitiseren bij 950-1050 C, gevolgd door afschrikken met olie, waardoor martensiet ontstaat met aanvaardbare vervorming.

Minimale koeling-en-temperatie volgens JIS G4303:

Eigendom	Waarde
Treksterkte, min (MPa)	1080
0,2% proefspanning, min (MPa)	860
Verlenging, min (%)	10
Impactenergie, min (J)	39
Hardheid, max (HB), gehard en getemperd	302
Hardheid, max (HB), gegloeid	285

De tempertemperatuur regelt de sterkte-taaiheidsbalans. Bij een lage temperatuur van rond de 200-350 C blijft de kracht bijna maximaal; een hoge temperatuur rond 600 C herstelt de taaiheid en taaiheid bij verminderde sterkte. Temperen in het middengebied, ruwweg 400-550 C, wordt over het algemeen vermeden omdat dit zowel de corrosieweerstand als de slagvastheid kan verminderen.

Corrosiebestendigheid en zijn grenzen

Nikkel verbetert de dichtheid en hechting van de oxidefilm, dus SUS431 is beter bestand tegen milde atmosferische corrosie, zoet water, strooizout en verdunde organische zuren dan nikkel-vrije martensitische kwaliteiten. Het is niet geschikt voor onderdompeling in zeewater, sterke chloriden of oxiderende zuren. In de geharde toestand is de corrosieweerstand iets lager dan in de gegloeide toestand, en onderdelen die de beste corrosieprestaties nodig hebben, moeten na de bewerking laag getemperd en gepassiveerd worden.

Lassen en fabricage

SUS431 is lasbaar wanneer het onderdeel wordt gelast voordat het definitief is uitgehard. Voorverwarmen op 150-200 C om koudescheuren te voorkomen, gebruik 431-bijpassend of 309-type austenitische vulstof waar ductiliteit belangrijk is, en tempereer na het lassen op 200-300 C om de restspanning te verminderen. Lassen na de laatste warmtebehandeling verzacht de door hitte beïnvloede zone en moet worden vermeden bij dragende verbindingen. Voor luchtvaart- en veiligheidskritische bevestigingsmiddelen is niet-destructief onderzoek de standaardpraktijk na de laatste warmtebehandeling.

Typische toepassingen zijn onder meer zeer sterke bevestigingsmiddelen en tapeinden, pompassen en klepstelen, turbinebladen, propellerassen, machine-gereedschapsassen, ophangings- en stuurcomponenten en geharde hardware die bestand moet zijn tegen milde corrosie.

Veelgestelde vragen

Is SUS431 hetzelfde als AISI 431?

Ja. SUS431 is de JIS-aanduiding; AISI 431 en UNS S43100 zijn de equivalente Amerikaanse aanduidingen voor dezelfde samenstelling.

Wat is de juiste Europese aanduiding voor 431?

EN 1.4057, met de staalnaam X17CrNi16-2. EN 1.4542, soms als equivalent aangehaald, is feitelijk de precipitatiehardende kwaliteit X5CrNiCuNb16-4 en mag niet als vervanging worden gebruikt.

Kan SUS431 worden gebruikt in maritieme omgevingen?

Alleen bij milde blootstelling, zoals spat-vrije kustlucht of af en toe strooizout. Continue onderdompeling in zeewater veroorzaakt putcorrosie en spleetcorrosie; gebruik hiervoor 316, duplex of super-austenitische kwaliteiten.

Welke tempertemperatuur moet worden gekozen?

Voor maximale sterkte, tempereer bij 200-350 C. Voor taaiheid, tempereer rond 600 C en accepteer de sterktevermindering. Vermijd het bereik van 400-550 C, waar de corrosieweerstand en slagvastheid beide kunnen verslechteren.

Is SUS431 magnetisch?

Ja. Als martensitische kwaliteit is het onder alle omstandigheden sterk magnetisch, wat handig is voor magnetische inspectie en voor toepassingen die een magnetische respons vereisen.

Hoe verhoudt SUS431 zich tot SUS304?

SUS431 biedt grofweg het dubbele van de treksterkte van gegloeid SUS304, maar een lagere ductiliteit en een veel lagere corrosieweerstand in chloriden. SUS304 is austenitisch, niet-magnetisch en vervormbaar; SUS431 is de technische keuze wanneer sterkte en slijtvastheid domineren en de omgeving mild is.