Acciai inossidabili ferritici 409 vs 439: specialisti dei sistemi di scarico automobilistici

 

Quali sono le loro composizioni principali e le principali caratteristiche prestazionali per l'uso dei gas di scarico?

409 (UNS S40900) è un grado di cromo magro con 10,5-11,75% di Cr, 0,5% massimo di Ni e stabilizzazione al titanio, progettato per collettori di scarico e terminali di scarico automobilistici sensibili ai costi. Ha una buona resistenza al calore fino a 650 gradi ed è l'acciaio inossidabile più utilizzato per gli scarichi standard dei veicoli passeggeri.439 (UNS S43900) contiene una maggiore quantità di cromo (17-19%) e titanio, con una piccola aggiunta di niobio per una migliore stabilizzazione. Può resistere a temperature fino a 800 gradi e offre una resistenza superiore alla corrosione dei gas di scarico, rendendolo adatto per sistemi di scarico di veicoli diesel e ad alte prestazioni. Entrambi i gradi sono magnetici, hanno una bassa espansione termica e resistono alla fatica termica meglio dei gradi austenitici come il 304, che è fondamentale per i componenti di scarico sottoposti a ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento.

Come si comportano le loro resistenze alla corrosione negli ambienti di scarico automobilistici?

Il 409 resiste alla corrosione generale dei gas di scarico nei veicoli a benzina standard, ma può presentare corrosione per vaiolatura nei veicoli diesel a causa del maggiore contenuto di zolfo nei fumi di scarico e delle temperature di esercizio più lunghe. Il contenuto di cromo più elevato del 439 e la doppia stabilizzazione (titanio + niobio) proteggono dalla corrosione della condensa dei gas di scarico, che è un problema comune nei veicoli con arresto-avviamento e nei motori diesel che producono più umidità acida durante le partenze a freddo. Nelle regioni costiere dove la nebbia salina può penetrare nei sistemi di scarico, la resistenza alla corrosione del 439 estende la durata dei componenti di 2-3 volte rispetto al 409, giustificando il suo costo più elevato per i veicoli fuoristrada e per uso marittimo.

In quali applicazioni automobilistiche ciascun grado è la scelta migliore?

409 è il grado predefinito per collettori di scarico standard di veicoli passeggeri a benzina, alloggiamenti di convertitori catalitici e terminali di scarico, dove il costo è il fattore principale e le aspettative di durata di servizio sono moderate (5-8 anni). Viene utilizzato anche per sistemi di scarico aftermarket per veicoli economici, dove il prezzo accessibile è più importante della durata a lungo-termine.439 è specificato per veicoli a benzina e diesel ad alte-prestazioni, inclusi camion, SUV e auto da corsa, dove le temperature di scarico sono più elevate e i requisiti di durata di servizio sono più elevati più severo (10+ anni). È anche il grado di scelta per i sistemi di scarico nelle regioni costiere e settentrionali con un intenso utilizzo di sale per lo sbrinamento.

Quali sono i costi e i compromessi di fabbricazione-tra i due gradi?

Il 409 è significativamente più economico (20-30%) del 439, il che lo rende il grado di acciaio inossidabile più-economico per la produzione di scarichi automobilistici in-volumi elevati. La sua composizione in lega magra riduce anche il peso del materiale, contribuendo a una migliore efficienza del carburante. Il 439 ha una migliore saldabilità rispetto al 409, poiché il cromo più elevato e la doppia stabilizzazione prevengono la sensibilizzazione durante la saldatura, eliminando la necessità di un trattamento termico post-saldatura. Ciò semplifica la fabbricazione di forme di scarico complesse come collettori e collettori di fusione. Il 409 può richiedere il preriscaldamento durante la saldatura per evitare fessurazioni, soprattutto per componenti a pareti spesse come i collettori di scarico, mentre il 439 può essere saldato con metalli d'apporto ferritici standard senza preriscaldamento.

Quali sono i suggerimenti chiave per la fabbricazione e la manutenzione delle applicazioni di scarico?

Quando si salda il 409, utilizzare metodi a basso-apporto di calore come la saldatura TIG per ridurre al minimo la crescita dei grani nella-zona interessata dal calore, che può ridurre la tenacità e aumentare il rischio di cricche da fatica termica. Per il 439, utilizzare metalli d'apporto ferritici corrispondenti (ad es. ER439) per mantenere la resistenza alla corrosione e al calore nei giunti saldati ed evitare l'uso di riempitivi austenitici che possono causare una mancata corrispondenza dell'espansione termica. Per prolungare la durata dei componenti di scarico, entrambi i gradi devono essere rivestiti con rivestimenti ceramici ad alta-temperatura, che proteggono dalla corrosione esterna in nebbia salina e dalla corrosione interna dei gas di scarico, soprattutto in ambienti difficili.