Norma SEW 390:1991-11 – stale niemagnetyczne

SEW 390 – stale niemagnetyczne: wybrane gatunki, właściwości i zastosowania

SEW 390:1991-11 jest niemiecką specyfikacją techniczną dotyczącą stali niemagnetycznych. Jej tytuł brzmi Nichtmagnetisierbare Stähle – Technische Lieferbedingungen, czyli „Stale niemagnesujące się – techniczne warunki dostawy”. Opisuje grupę materiałów, których istotnym parametrem jest bardzo mała względna przenikalność magnetyczna, a jednocześnie określony poziom wytrzymałości, plastyczności i przydatności do zastosowań konstrukcyjnych.

SEW 390 nie oznacza jednego gatunku stali ani jednej klasy odporności na korozję. Obejmuje zarówno wysokomanganowe stale austenityczne, wybierane przede wszystkim ze względu na właściwości magnetyczne i wytrzymałość, jak również specjalne stale chromowo-niklowe i chromowo-niklowo-molibdenowe, łączące niemagnetyczność z odpornością na wymagające środowiska pracy.

Materiały tej grupy stosuje się w elektrotechnice, budowie generatorów i urządzeń pomiarowych, przemyśle maszynowym, stoczniowym oraz w konstrukcjach specjalnych. Ich dobór zależy od wymaganej przenikalności magnetycznej, właściwości mechanicznych, możliwości wytwarzania i środowiska eksploatacji.

Pobierz opis w pdf

SEW 390 – wybrane gatunki stali niemagnetycznych

Poniżej zestawiono szerszy przekrój gatunków spotykanych w dokumentacji SEW 390 i w zestawieniach stali niemagnetycznych. Zamiast ograniczać wykaz do stali 1.3964 i 1.3974, uwzględniono stale manganowe, chromowo-manganowe, chromowo-niklowe oraz wysokostopowe materiały specjalne.

Pozostałe oznaczenia występujące w zestawieniach stali niemagnetycznych

W szerszych katalogach i starszych opracowaniach materiałowych spotyka się również gatunki 1.3819 (X50MnCrV20-14), 1.3941 (X4CrNi18-13), 1.3951 (X2CrNiMoN22-15), 1.3953 (X2CrNiMo18-15) i 1.3958 (X5CrNi18-11). Występują w powiązanych wykazach materiałów niemagnetycznych, a część z nich również w odrębnych specyfikacjach WL. Nie należy mieszać wydań i zakresów różnych dokumentów, dlatego ujęto je osobno.

Podział stali niemagnetycznych SEW 390 według składu i właściwości

Stale wysokomanganowe – 1.3805, 1.3813, 1.3817 i 1.3818

Wysoka zawartość manganu (Mn) stabilizuje strukturę austenityczną i umożliwia uzyskanie niskiej przenikalności magnetycznej bez konieczności stosowania znacznych ilości niklu. Chrom i azot pełnią dodatkowe funkcje stopowe, a w zależności od gatunku możliwe jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości w wyniku obróbki plastycznej.

Materiały tej grupy są istotne wszędzie tam, gdzie najważniejsze są właściwości niemagnetyczne i odporność na obciążenia mechaniczne, a nie wysoka odporność na wodę morską czy agresywne chemikalia. Warto odróżnić je od typowych stali nierdzewnych, pomimo austenitycznej mikrostruktury.

1.3805 – X35Mn21 / X35Mn18

Stal 1.3805 jest klasyczną wysokostopową stalą manganową przeznaczoną na niemagnetyczne elementy konstrukcyjne. Jej podstawową zaletą jest możliwość uzyskania niskiej przenikalności magnetycznej w połączeniu z przydatnością do obciążonych konstrukcji. Nie jest jednak materiałem wybieranym do agresywnych środowisk korozyjnych. W procesach skrawania wymaga technologii odpowiedniej do stali austenitycznych umacniających się podczas obróbki.

1.3813 – X40MnCrN19

Stal 1.3813 łączy wysoki udział manganu z dodatkiem chromu i azotu. Przeznaczona jest na niemagnetyczne części maszyn, elementy łączące oraz podzespoły narażone na obciążenia mechaniczne. W porównaniu ze stanem po obróbce cieplnej, odkształcenie na zimno może zwiększać granicę plastyczności i wytrzymałość materiału. Gatunek występuje m.in. w dokumentacji wałów, sworzni i elementów maszyn elektrycznych.

1.3816 – X8CrMnN18-18

1.3816 jest stalą chromowo-manganową zawierającą azot. Strukturę austenityczną uzyskuje się tu przede wszystkim za pomocą odpowiedniego bilansu manganu, chromu i azotu. Stal jest stosowana w konstrukcjach, dla których kluczowe są właściwości niemagnetyczne. Jej przydatność do środowisk korozyjnych należy rozpatrywać odrębnie od stali wysokoniklowych i molibdenowych.

1.3817 – X40MnCr18

1.3817 to wysokostopowa stal manganowo-chromowa stosowana do wybranych części aparatury oraz budowy maszyn. W stanie obrobionym cieplnie dla wyrobów o odpowiednim przekroju spotyka się wytrzymałość na rozciąganie rzędu 750–950 MPa. Właściwości mechaniczne nie oznaczają jednak automatycznie wysokiej odporności na korozję: to przede wszystkim materiał konstrukcyjny o wymaganych cechach magnetycznych.

1.3818 – X55MnCrN18-4

1.3818 jest wysokomanganową stalą austenityczną z dodatkiem chromu i azotu, przeznaczoną do elementów wysoko obciążonych. Wśród zastosowań wymienia się elementy generatorów i maszyn elektrycznych, w których ważne jest ograniczenie wpływu materiału na pole magnetyczne. Przy obróbce konieczne jest uwzględnienie dużej wytrzymałości i tendencji do umacniania odkształceniowego.

Stale chromowo-niklowe i chromowo-niklowo-manganowe – 1.3945, 1.3949 i 1.3962

W tej grupie istotne są dodatki chromu (Cr) i niklu (Ni), które współtworzą strukturę austenityczną oraz wpływają na odporność korozyjną. Mangan i azot umożliwiają dalszą modyfikację właściwości mechanicznych i stabilności austenitu. W zależności od gatunku materiał może pełnić funkcję stali konstrukcyjnej, materiału na elementy elektryczne albo stali specjalnej o podwyższonej odporności na korozję.

1.3945 – X2CrNiN18-11

Stal 1.3945 należy do austenitycznych stali chromowo-niklowych z dodatkiem azotu. W stosunku do klasycznych gatunków Cr-Ni dodatek azotu zwiększa możliwości uzyskania korzystnej wytrzymałości przy zachowaniu mikrostruktury austenitycznej. Materiał jest interesujący dla wyrobów wymagających połączenia niemagnetyczności, plastyczności i odpowiednich cech konstrukcyjnych.

1.3949 – X5MnCrNiN18-13

1.3949 to stal o wysokiej zawartości manganu, z chromem, niklem i azotem. Może być dobierana do konstrukcji niemagnetycznych narażonych na większe obciążenia niż typowe elementy z miękkiej stali austenitycznej. Nie jest jednak automatycznym odpowiednikiem 1.3964; różnice składu wpływają zarówno na właściwości mechaniczne, jak i zachowanie w środowiskach korozyjnych.

1.3962 – X15CrNiMn12-10

Gatunek 1.3962 jest specjalną stalą austenityczną chromowo-niklowo-manganową, znaną z zastosowań elektrotechnicznych. Wykorzystuje się ją między innymi jako materiał na drut do opasek wirników i inne elementy maszyn elektrycznych, w których potrzebna jest wysoka wytrzymałość oraz mała przenikalność magnetyczna. Właściwości zależą od postaci wyrobu i stanu obróbki plastycznej.

Stale specjalne odporne na korozję – 1.3914, 1.3952, 1.3964 i 1.3974

Wysokostopowe stale austenityczne oparte na układzie Cr-Ni-Mo-N oferują znacznie większe możliwości zastosowania w środowiskach korozyjnych. Molibden (Mo) i azot zwiększają odporność na lokalne formy korozji, a kontrolowana zawartość innych dodatków pozwala utrzymać odpowiednią strukturę austenityczną. Materiały tego typu mają znaczenie w przemyśle morskim i przy produkcji części okrętowych.

1.3914 – X2CrNiMnMoNNb21-15-7-3

Stal 1.3914 jest wysokostopowym materiałem Cr-Ni-Mn-Mo-N-Nb, przeznaczonym do konstrukcji wymagających niemagnetyczności i dużej odporności korozyjnej. Stosowana jest w wybranych urządzeniach chemicznych i petrochemicznych oraz w konstrukcjach stoczniowych. Łączy stabilną strukturę austenityczną, dobrą odporność na korozję międzykrystaliczną i możliwość wykonywania połączeń spawanych według kwalifikowanej technologii.

1.3952 – X2CrNiMoN18-14-3

1.3952 to niskowęglowa stal austenityczna chromowo-niklowo-molibdenowa z dodatkiem azotu. Dzięki obecności molibdenu wykazuje zwiększoną odporność na korozję lokalną w porównaniu ze stalami Cr-Ni bez molibdenu. Materiał jest wykorzystywany na elementy urządzeń okrętowych, armaturę i części pracujące w środowiskach agresywnych. Zachowuje przy tym właściwości niemagnetyczne w określonym stanie i warunkach użytkowania.

1.3964 – X2CrNiMnMoNNb21-16-5-3

1.3964 jest austenityczną stalą specjalną o wysokiej odporności na korozję, szczególnie interesującą dla zastosowań morskich. Dzięki połączeniu chromu, niklu, manganu, molibdenu, azotu i niobu może być wykorzystywana na elementy wałów, części armatury, podzespoły pomp i konstrukcje okrętowe. Jest materiałem wymagającym bardziej szczegółowego określenia stanu i parametrów magnetycznych niż typowe stale nierdzewne.

1.3974 – X2CrNiMnMoNNb23-17-6-3

1.3974 należy do grupy wysokostopowych stali austenitycznych o zwiększonym udziale chromu oraz kontrolowanej zawartości molibdenu i azotu. Jest stosowana w zaawansowanych konstrukcjach okrętowych i częściach pracujących w środowiskach wymagających dobrej odporności korozyjnej, przy zachowaniu bardzo małej przenikalności magnetycznej. Zastosowanie obejmuje wybrane części maszyn oraz wyposażenia okrętów.

Wysokoniklowa stal specjalna – 1.3980

1.3980 – X5NiCrTiMoV26-15

1.3980 wyróżnia się na tle wysokomanganowych gatunków SEW 390 dużą zawartością niklu i dodatkami tytanu, molibdenu i wanadu. Materiał przeznaczony jest na wybrane części maszyn i aparatury, w których wymagane są właściwości niemagnetyczne oraz korzystne zachowanie mechaniczne. Nie należy utożsamiać go ze stalami Cr-Ni-Mo-N wykorzystywanymi do pracy w wodzie morskiej, gdyż podstawowe kryteria doboru mogą być odmienne.

SEW 390 – właściwości magnetyczne i znaczenie przenikalności μr

Względna przenikalność magnetyczna μr opisuje wpływ materiału na pole magnetyczne. Dla próżni wartość odniesienia wynosi 1. Stale niemagnetyczne mają współczynnik zbliżony do tej wartości; w wymagających zastosowaniach spotyka się wartości μr < 1,01, przy czym istotne są warunki pomiaru i stan konkretnego wyrobu.

Niemagnetyczność nie jest równoznaczna z brakiem wszelkich oddziaływań magnetycznych. Przy projektowaniu i zakupie szczególnie ważne są: mikrostruktura, sposób chłodzenia, odkształcenia na zimno, lokalne zmiany podczas spawania oraz parametry pomiaru. Niektóre stale austenityczne mogą wykazywać zwiększenie przenikalności wskutek przemian strukturalnych po silnym odkształceniu.

SEW 390 – właściwości mechaniczne wybranych gatunków

Wytrzymałość stali niemagnetycznych różni się znacznie pomiędzy gatunkami oraz stanami obróbki plastycznej. Przykładowo stal 1.3813 uzyskuje inne parametry po chłodzeniu z temperatury obróbki cieplnej niż po umocnieniu odkształceniowym. Również porównanie wysokostopowych gatunków Cr-Ni-Mo z wysokomanganowymi stalami konstrukcyjnymi wymaga uwzględnienia ich odmiennego przeznaczenia.

Odporność na korozję stali SEW 390 – ważne różnice między grupami

Podstawowe rozróżnienie przebiega między stalami wysokomanganowymi a wysokostopowymi stalami chromowo-niklowo-molibdenowymi. Gatunki manganowe mogą odznaczać się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi i małą przenikalnością magnetyczną, ale nie oznacza to wysokiej odporności na korozję wżerową, szczelinową czy działanie wody morskiej.

Gatunki 1.3914, 1.3952, 1.3964 i 1.3974 są opracowane z myślą o połączeniu niemagnetyczności z korzystną odpornością na korozję. Dzięki zawartości chromu, niklu, molibdenu i azotu mogą być stosowane w agresywnych środowiskach przemysłowych, w tym w określonych warunkach morskich. Dla elementów projektowanych do eksploatacji w wodzie morskiej istotne są również temperatura, stagnacja medium, obecność szczelin i sposób wykonania połączeń.

Zastosowanie stali niemagnetycznych według SEW 390

Elektrotechnika i budowa generatorów

Materiały 1.3818, 1.3962 i inne stale z grup manganowych oraz Cr-Ni-Mn wykorzystuje się na wybrane elementy generatorów, konstrukcje pomocnicze oraz części pracujące w pobliżu silnych pól magnetycznych. W takich zastosowaniach znaczenie ma zarówno przenikalność, jak i wytrzymałość na siły odśrodkowe i drgania.

Budowa maszyn, aparatura i elementy złączne

Stale 1.3805, 1.3813, 1.3817 oraz wybrane gatunki chromowo-niklowe stosuje się na sworznie, wały, elementy łączące, uchwyty i specjalistyczne części maszyn. Zależnie od konstrukcji ważne mogą być: wytrzymałość na rozciąganie, umowna granica plastyczności, odporność na udar i możliwość obróbki skrawaniem.

Przemysł morski, okrętowy i offshore

Stale 1.3914, 1.3952, 1.3964 i 1.3974 są szczególnie interesujące w produkcji części okrętowych, wyposażenia jednostek pływających, armatury oraz elementów narażonych na wilgoć i chlorki. W konstrukcjach specjalnych niski poziom przenikalności magnetycznej może być równie ważny jak odporność na korozję.

Przemysł chemiczny i aparatura procesowa

Wysokostopowe stale Cr-Ni-Mo-N mogą być stosowane na części pomp, zaworów, kołnierzy, wyposażenia zbiorników i aparatury przemysłowej, pod warunkiem właściwego doboru materiału do medium. Stale manganowe z tej samej grupy normowej nie stanowią dla nich automatycznych zamienników.

Aparatura pomiarowa i urządzenia specjalne

W urządzeniach pomiarowych i laboratoryjnych materiały niemagnetyczne wykorzystuje się do produkcji elementów mocujących, obudów, wsporników i części mechanicznych, które nie powinny zakłócać pola magnetycznego. W takich zastosowaniach ważna jest również stabilność wymiarowa oraz powtarzalność parametrów materiału po obróbce.

Obróbka cieplna, plastyczna i spawanie stali SEW 390

Obróbka cieplna

W przypadku wielu gatunków austenitycznych stosuje się wyżarzanie przesycające oraz kontrolowane chłodzenie. Proces pozwala uzyskać odpowiednią strukturę i plastyczność materiału. Parametry zależą od składu gatunku, wymiaru i docelowego stanu wyrobu. Stale wysokomanganowe mogą wymagać innego przebiegu procesu niż wysokostopowe stale Cr-Ni-Mo.

Umocnienie odkształceniowe

Część stali manganowych osiąga podwyższoną granicę plastyczności dzięki przeróbce plastycznej na zimno lub połączonej obróbce termomechanicznej. Wzrost wytrzymałości jest wtedy związany ze zmianą stanu materiału i nie powinien być przypisywany wszystkim postaciom tego samego gatunku.

Spawanie

Nie wszystkie gatunki SEW 390 zachowują się tak samo podczas spawania. Wysokostopowe stale 1.3914, 1.3952, 1.3964 i 1.3974 mogą być spawane odpowiednio dobranymi metodami. W przypadku niektórych stali wysokomanganowych proces jest trudniejszy albo nie jest typowym sposobem łączenia. Na właściwości końcowe wpływają materiał dodatkowy, energia liniowa, rozcieńczenie spoiny i struktura strefy wpływu ciepła.

SEW 390 a SEW 395 – zakresy specyfikacji

Stale niemagnetyczne SEW 390 – postacie materiału na zapytanie Alfa-Tech

Najczęściej zadawane pytania – SEW 390

Czego dotyczy SEW 390?

SEW 390 opisuje techniczne warunki dostawy stali niemagnetycznych. Są to materiały o niskiej przenikalności magnetycznej, dobierane także według wytrzymałości, odporności na korozję i postaci wyrobu.

Czy wszystkie stale SEW 390 są nierdzewne?

Nie. Wśród gatunków są stale wysokomanganowe o właściwościach niemagnetycznych, ale bez odporności korozyjnej charakterystycznej dla wysoko stopowych stali Cr-Ni-Mo.

Jakie stale manganowe występują w zestawieniach SEW 390?

Do wybranych należą 1.3805, 1.3813, 1.3816, 1.3817 i 1.3818. Stosuje się je głównie w wymagających elementach konstrukcyjnych i urządzeniach elektrycznych.

Które gatunki wybiera się do zastosowań morskich?

Wśród stali specjalnych o podwyższonej odporności na korozję znajdują się 1.3914, 1.3952, 1.3964 i 1.3974. Odpowiedni dobór zależy od warunków kontaktu z wodą morską oraz wymagań konstrukcyjnych.

Czy stal niemagnetyczna zawsze zachowuje niemagnetyczność po obróbce?

Nie zawsze w takim samym stopniu. Odkształcenie plastyczne, zmiany mikrostruktury i spawanie mogą wpływać na przenikalność magnetyczną; parametr należy odnosić do określonego stanu materiału.

Czy SEW 390 jest normą EN?

Nie. Jest niemiecką specyfikacją z serii Stahl-Eisen-Werkstoffblatt. Nie należy automatycznie przypisywać jej gatunków do norm EN bez potwierdzenia konkretnego oznaczenia w tych normach.

Czy gatunki 1.3813 i 1.3964 można stosować zamiennie?

Nie. Pierwszy jest przede wszystkim wysokomanganową stalą konstrukcyjną, a drugi to wysokostopowy materiał austenityczny o zdecydowanie innym składzie i przeznaczeniu korozyjnym.

Czym różni się SEW 390 od SEW 395?

SEW 390 dotyczy stali niemagnetycznych przerabianych plastycznie, a SEW 395 – niemagnetycznych staliw przeznaczonych do produkcji odlewów.

Jakie formy materiału można zamówić?

Na zapytanie mogą występować pręty walcowane, pręty kute, płaskowniki, blachy oraz odkuwki. Zakres zależy od gatunku i wymiaru.

Alfa-Tech – stale niemagnetyczne i specjalne

Alfa-Tech obsługuje zapytania dotyczące specjalnych stali konstrukcyjnych, nierdzewnych i niemagnetycznych, w tym wybranych gatunków opisywanych w SEW 390. W celu przygotowania oferty należy podać numer materiału, postać wyrobu, wymiar, ilość oraz wymagania dotyczące właściwości mechanicznych i magnetycznych.

Normy stali PN, EN, Afnor, DIN, ASTM, SEW, AISI i inne