Aperam MA5 | Nitrox (Нитрокс) - нержавеющая сталь

Aperam MA5 | Nitrox (Нитрокс) - мартенситная нержавеющая сталь с высокой степенью твердости и улучшенной стойкостью к коррозии для ножевых лезвий и режущих инструментов. В отличие от существующих на рынке предложений стали, содержащих легирующие элементы, такие как молибден, вольфрам и ванадий, компания Aperam разработала марку с подобными свойствами, скорректировав добавление элементов, которые менее чувствительны к колебаниям цен (азот, хром).

Сталь Nitrox (от автора: Nitro x, Nitro-x) отлично подходит для клинков, ножей, предназначенных для резки продуктов, требующих высокой коррозионной стойкости. Nitrox обладает достаточно высокой способностью к закалке. Сталь также применяется для производства механических деталей, промышленных лезвий, режущих инструментов и прочего.

В классических мартенситных нержавеющих сталях высокая твердость, обеспечивающая хорошую режущую кромку, достигается благодаря высокому содержанию углерода.

Однако, увеличение содержания углерода усложняет и делает неполным растворение карбидов хрома во время термической обработки. Присутствие грубых первичных карбидов и обеднение мартенситной матрицы хромом негативно влияют на стойкость к коррозии и качество поверхности после полировки.

Обычно для марок стали с высоким содержанием углерода стойкость к коррозии улучшают добавлением молибдена, но этот элемент очень дорогой по сравнению с хромом.

Оптимальная твердость и стойкость к коррозии для марки стали MA5 достигается путем добавления значительного количества другого элемента - азота. Азот обладает двойным преимуществом: он твердеет, как и углерод (который он может частично заменить), и одновременно улучшает стойкость к коррозии. Кроме азота, увеличение содержания хрома обеспечивает очень хорошую коррозионную стойкость без добавления молибдена.

Эта марка стали соответствует следующим нормативным документам:

• Паспорт безопасности материала (MSDS) от Stainless Europe: нержавеющие стали (Европейская Директива 2001/58/EC).
• Европейская Директива 2013/28/UE по утилизации транспортных средств и приложению II к ней от 27 июня 2002 года.
• Стандарт NFA 36 711 «Нержавеющая сталь, предназначенная для контакта с пищевыми продуктами, товарами и напитками для потребления человеком и животными» (сталь не для упаковки).
• Стандарт NSF/ANSI 51 для «Материалов для пищевого оборудования» и требованиям F.D.A. (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) по материалам, которые контактируют с пищей.
• Французский Декрет № 92-631 от 8 июля 1992 года и Регламент № 1935/2004 Европейского Парламента и Совета от 27 октября 2004 года по материалам и изделиям, предназначенным для контакта с пищей.
• Французский Министерский указ от 13 января 1976 года, касающийся материалов и изделий из нержавеющей стали, которые контактируют с пищевыми продуктами.
• Рекомендация EDQM (Европейский директорат по качеству лекарственных средств и здравоохранения): публикация «Металлы и сплавы, используемые в материалах и изделиях, которые контактируют с пищевыми продуктами - Практическое руководство для производителей и регулирующих органов - 1-е издание 2013 года».

Основные характеристики

Основные характеристики стали MA5:

• Способность к упрочнению до высокого уровня при умеренной температуре аустенитизации (стандартная термическая обработка).
• Возможность дополнительного упрочнения с помощью криогенной обработки после закалки (улучшенная термическая обработка).
• Хорошая ударопрочность после отпуска при низких температурах.
• Очень высокая стойкость к коррозии.

Сферы применения Марка стали MA5 рекомендована для следующих применений:

• Лезвия для ножей и различной кухонной утвари для приготовления пищи (средний и высший ценовой сегмент).
• Лезвия для промышленного оборудования.
• Режущие инструменты.
• Механические детали и другие инструменты.

Физические свойства

• Плотность (4 °C) - 7.7;
• Температура плавления (°C) - 1400;
• Удельная теплоемкость (cДж/кг·K) при 20 °C - 460;
• Коэффициент теплопроводности (Вт/м·K)
  • при 20 °C - 30;
  • при 200 °C - 31;
• Средний коэффициент расширения (10⁻⁶ /K)
  • при 20-200 °C - 11;
  • при 20-400 °C - 12;
• Удельное электрическое сопротивление (Ом·м) при 20 °C - 6.2⋅10^-7;
• Относительная магнитная проницаемость (H=800 А/м) при 20 °C - 700;
• Модуль Юнга (ГПа) при 20 °C - 215;

Механические свойства

После отжига (состояние поставки)
В соответствии с ISO 6892-1, Часть 1
Образец перпендикулярно к направлению прокатки.
Lo: 80 мм (толщина < 3 мм), 5.65 √ So (толщина ≥ 3 мм).

▸ ⁽¹⁾ Предел прочности при растяжении (Rm) ▸ ⁽²⁾ Предел текучести (Rp _0,2 ) ▸ ⁽³⁾ Относительное удлинение (A)▸

¹⁾ Значения не гарантируются, так как были получены после термической обработки в лаборатории с учетом температуры металла, а не температуры печи.

Влияние температуры аустенитизации на твердость стали MA5.

Сталь марки MA5 достигает максимальной твердости при аустенитизации при 1025 °C после закалки до 20 °C и отпуска при 180 °C. При таких условиях обработки, которые называются стандартными, поскольку их легко применить на промышленном оборудовании, сталь MA5 имеет более высокий уровень твердости, чем стали марок 1.4034 и 1.4116 (см. график слева).

При температурах аустенитизации, выше 1025 °C, твердость стали MA5 снижается. Это происходит из-за избыточного количества остаточного аустенита, что является результатом высокого содержания хрома в этой марке стали, который снижает температуру Mf ниже комнатной.

Для дополнительного упрочнения необходимо продолжить растворение карбидов хрома, повышая температуру аустенитизации, а также провести криогенную обработку при температуре ниже Mf, чтобы обеспечить полное превращение аустенита в мартенсит. Благодаря криогенной обработке при -80 °C после закалки, максимальная твердость достигается при аустенитизации при 1075 °C. Этот улучшенный метод позволяет увеличить твердость примерно на 3 HRC по сравнению со стандартным методом, что позволяет стали MA5 сохранять более высокий уровень твердости, чем марки 1.4034 и 1.4116, после аналогичной обработки (см. график справа).

Целью отпуска является уменьшение хрупкости сырого материала после закалки за счет снятия остаточных напряжений и допущения очень ограниченного повторного выделения мелких карбидов и нитридов хрома. Улучшение хрупкости контролируется измерением ударной вязкости с помощью испытания на удар по методу Шарпи. Значительное улучшение наступает только начиная с температуры отпуска 180 °C.

Чем меньше углерода содержит марка стали, тем значительнее это улучшение, поэтому марка MA5 имеет более высокую ударную вязкость, чем марки 1.4034 и 1.4116 (график слева).

Твердость падает с увеличением температуры отпуска для углеродных марок стали, в то время как для азотной марки MA5 она сначала растет, а затем снижается - что возвращает ее после отпуска при 180 °C к тому же уровню твердости, что и в сыром закаленном состоянии (график справа).

Следовательно, отпуск при 180 °C является оптимальным для MA5, поскольку он достаточно улучшает ударопрочность, не ухудшая уровень твердости по сравнению с сырым закаленным состоянием.

Стойкость к коррозии