SUS431不锈钢化学成分与力学性能详解

　　SUS431不锈钢（X20CrNi17-2/1.4057）全面技术解析

　　一、材料基本属性

　　SUS431是JIS标准中的马氏体-铁素体双相不锈钢，对应：

　　德标：X20CrNi17-2（1.4057）

　　美标：ASTM A276 Type 431

　　国标：2Cr17Ni2

　　该材料通过热处理可获得独特的性能组合，兼具马氏体钢的高强度和铁素体钢的耐蚀特性。

　　二、关键性能特点

　　1. 机械性能

　　强度等级：

　　退火态：650-850MPa

　　调质态：1000-1400MPa（高可达1600MPa）

　　硬度范围：

　　淬火态：HRC 50-54

　　回火态：HRC 28-50（可调）

　　延伸率：10-15%（回火态）

　　2. 物理特性

　　参数典型值

　　密度7.75 g/cm³

　　弹性模量215 GPa

　　热膨胀系数10.5×10⁻⁶/K (20-100℃)

　　磁导率有磁性

　　3. 耐腐蚀性能

　　耐蚀等级：

　　优于430（1.4016）

　　接近304（弱腐蚀环境）

　　耐点蚀指数：PREN≈19

　　耐应力腐蚀：优于普通马氏体钢

　　使用温度极限：

　　长期：400℃

　　短期：650℃

　　三、典型工业应用

　　1. 动力机械

　　汽轮机叶片

　　泵轴和阀杆

　　压缩机部件

　　2. 工具制造

　　手术器械

　　食品加工刀具

　　精密量具

　　3. 特殊领域

　　船舶轴系

　　化工阀门

　　核电紧固件

　　日本JIS标准SUS431

　　SUS431用作具有较高的耐硝酸及有机酸腐蚀的零件、容器和设备。

　　SUS431化学成分：

　　碳 C：0.11～0.17

　　硅 Si：≤0.80

　　锰 Mn：≤0.80

　　硫 S ：≤0.030

　　磷 P ：≤0.035

　　铬 Cr：16.00～18.00

　　镍 Ni：1.50～2.50

　　SUS431力学性能：

　　抗拉强度 σb (MPa)：淬火回火,≥1080

　　伸长率 δ5 ：淬火回火,≥10

　　冲击功 Akv (J)：淬火回火,≥39

　　硬度 ：退火,≤285HB

　　五、热处理工艺

　　1. 标准处理流程

　　退火：

　　780-820℃×2h→炉冷（硬度≤285HB）

　　淬火：

　　980-1050℃→油冷

　　回火：

　　低温回火：200-300℃（HRC48-52）

　　高温回火：600-650℃（HRC30-35）

　　2. 特殊处理

　　深冷处理：-70℃×4h→提升耐磨性

　　表面强化：

　　氮化处理：表面硬度≥1000HV

　　PVD涂层：TiN/TiCN

　　六、加工制造要点

　　1. 切削加工

　　粗加工：

　　刀具：涂层硬质合金

　　参数：Vc=30-45m/min，f=0.2-0.4mm/r

　　精加工：

　　刀具：CBN/陶瓷

　　参数：Vc=80-120m/min

　　2. 焊接工艺

　　焊接方法：

　　：GTAW（ER410NiMo焊丝）

　　次选：SMAW（E410NiMo焊条）

　　关键参数：

　　预热：250-300℃

　　层温：≤150℃

　　焊后：必须650℃×2h回火

　　七、材料对比

　　特性SUS431SUS420J2SUS304

　　强度★★★★★★★★★

　　耐蚀★★★★★★★★★

　　成本1.21.01.5

　　八、选型建议

　　佳应用场景

　　需要同时满足：

　　高强度（≥1000MPa）

　　中等耐蚀性

　　耐磨要求

　　典型工况：

　　酸性介质中的运动部件

　　食品级耐磨零件

　　高温高压阀门

　　使用注意事项

　　避免在含Cl⁻＞100ppm环境长期使用

　　焊接件必须进行焊后热处理

　　机加工时需充分冷却

　　建议每5000工作小时进行无损检测

　　SUS431特别适合作为420与304之间的性能/成本平衡选择，是要求强度与耐蚀性兼顾工况的理想材料解决方案。