Nitronic 60 – UNS S21800
Austenitischer nichtrostender Stahl, beständig gegen Fressen und Verschleiß
Austenitischer nichtrostender Cr-Ni-Mn-Stahl mit ≈ 4 % Silizium und Stickstoff. Silizium und Mangan hemmen Verschleiß, Fressen und Reibkorrosion selbst im geglühten Zustand: Im Versuch ohne Schmierung fraß Nitronic 60 gegen Nitronic 60 erst bei 345 MPa, 304 gegen 304 dagegen schon bei 14 MPa. Die typische Streckgrenze im geglühten Zustand beträgt 414 MPa, die allgemeine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen 304 und 316, die Lochkorrosionsbeständigkeit in Chloriden ist besser als bei 316.
Bezeichnungen und Entsprechungen
| System | Bezeichnung |
|---|---|
| UNS | S21800 |
| W.Nr./EN | Kein direktes EN-Äquivalent |
| Handelsnamen | Nitronic 60 (Cleveland-Cliffs), Alloy 218, N-60, Fermonic 60 |
| Weitere | Befestigungselemente ASTM A193 B8S / A194 8S; Guss CF10SMnN; Schweißzusatz AWS ER218 (Nitronic 60W) |
Normen nach Lieferform
| Form | Norm |
|---|---|
| Stab und Profile | ASTM A276 / A479 S21800 |
| Grobblech, Feinblech und Band | ASTM A240 S21800 |
| Stab, Schmiedestück und Draht (Luft- und Raumfahrt) | AMS 5848 |
| Knüppel und Stab zum Schmieden | ASTM A314 |
| Draht | ASTM A580 |
| Schrauben und Muttern | ASTM A193 B8S / A194 8S |
| Guss | ASTM A351 / A743 CF10SMnN |
| Druckbehälter | ASME Section VIII Div. 1 (UHA-23) |
Toleranzen und Zolltarifnummern
- Geschmiedete Stäbe (rund und vierkant): Bearbeitungszugabe von 2 mm (Ø 6–16 mm) bis 24 mm (Ø 400–500 mm) auf den Durchmesser. Z. B. fertig Ø 100–125 mm: +7 mm, Toleranz +6 / −0 (Länge bis 3.500 mm).
- Geschmiedete Scheiben: Zugabe von 4 bis 9 mm auf den Durchmesser und 3 bis 11 mm auf die Höhe, nur positive Toleranz.
- Zuschnitt und Zerspanung: Bandsäge −0 / +5 bis +15 mm auf die Länge; Wasserstrahl +10 % der Dicke auf den Durchmesser (mind. 2 mm); zerspante Teile −0 / +2 bis +5 mm auf den Durchmesser. Vollständige Tabellen ansehen (INF 002 und INF 003, für alle Legierungen gleich).
| Form | NCM (Brasilien, 8 Stellen) | HS (international, 6 Stellen) | HTS (USA, 10 Stellen)* | KN (Europäische Union, 8 Stellen)* |
|---|---|---|---|---|
| Geschmiedeter Stab | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Warmgewalzter Stab | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Blech (> 10 mm, Breite ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Flansch und Fitting | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Zolltarifklasse: nichtrostender Stahl (nach chemischer Zusammensetzung, gemäß den Anmerkungen zu Kapitel 72 und Anmerkung 5 zu Abschnitt XV).
*: US- und EU-Codes zur Orientierung. NCM nach geltendem Recht (Allgemeine Vorschriften für die Auslegung, Anmerkungen zu den Kapiteln 72, 74 und 75 sowie Anmerkung 5 zu Abschnitt XV). Bestätigen Sie den endgültigen Code mit Ihrem Zollagenten anhand von Größe und Ausführung des Artikels. HS = die ersten 6 Stellen der NCM.
Chemische Zusammensetzung (%)
ASTM A276 / A479 (UNS S21800)
| Element | Bereich (%) |
|---|---|
| C | ≤ 0,10 |
| Mn | 7,0 – 9,0 |
| Si | 3,5 – 4,5 |
| Cr | 16,0 – 18,0 |
| Ni | 8,0 – 9,0 |
| N | 0,08 – 0,18 |
| P | ≤ 0,060* |
| S | ≤ 0,030 |
| Mo | ≤ 0,75 |
| Cu | ≤ 0,75* |
| Fe | Rest |
Mechanische Eigenschaften
Geglüht – typische Werte für Stab Ø 25 mm (HPA/AK Steel); Mindestwerte für Stab über 12,7 mm in Klammern
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Streckgrenze (0,2 %) | 414 MPa typisch (≥ 345 MPa*) |
| Zugfestigkeit | 710 MPa typisch (≥ 655 MPa*) |
| Bruchdehnung (4D) | 64 % typisch (≥ 35 %*) |
| Brucheinschnürung | 74 % typisch (≥ 55 %*) |
| Härte | 95 HRB typisch (170 – 255 HB) |
| Kaltverfestigt (Nitronic 60 HS, Stufe 3, bis Ø 89 mm) | Zugfestigkeit ≥ 1.103 MPa; Streckgrenze ≥ 896 MPa |
Typische physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 7,62 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul | 180 GPa |
| Wärmeausdehnung (24 – 93 °C) | ≈ 15,8 µm/m·K |
| Spezifischer elektrischer Widerstand | 98,2 µΩ·cm |
| Magnetische Permeabilität (geglüht) | 1,003 |
Gewicht von Stab, Blech oder Rohr aus Nitronic 60 berechnen →
Wärmebehandlung, Schweißen und Zerspanung
| Punkt | Übliche Praxis |
|---|---|
| Einsatztemperatur | Von tiefkalt (–196 °C, wo der Widerstand gegen Fressen erhalten bleibt) bis zu hohen Temperaturen: Zunderbeständigkeit ähnlich 309 und gute Festigkeit bis ≈ 980 °C (1.800 °F). |
| Wärmebehandlung | Lösungsglühen bei ≈ 1.065 °C (1.950 °F)* mit rascher Abkühlung. Durch Wärmebehandlung nicht härtbar; die Festigkeit wird durch Kaltumformung gesteigert (Nitronic 60 HS), was den Widerstand gegen Fressen nicht verbessert. |
| Schweißen | Gut, mit den üblichen Verfahren für nichtrostende Stähle. Passender Zusatzwerkstoff AWS A5.9 ER218 (Nitronic 60W). Vorwärmen und Wärmenachbehandlung sind über das normale Spannungsarmglühen hinaus in der Regel nicht nötig. |
| Zerspanung | Schwierig: Zerspanbarkeitsindex ≈ 23 % (AISI B1112 = 100 %; 304 = 45 %). Mit ≈ 50 % der für 304 üblichen Schnittgeschwindigkeiten, mit beschichtetem Hartmetall, steifer Maschine und ausreichender Leistung zerspanen. |
Freiformschmiedestück aus Nitronic 60 planen: Umformgrad, Schlankheit und die zu liefernde Materialmenge →Zuschnittplan des Blocks oder Stabs simulieren →
Typische Anwendungen
- Ventilspindeln, -sitze und -garnituren
- Verschleißringe und Läufer von Pumpen
- Bolzen, Buchsen und Wälzlager
- Schrauben, Muttern und Stiftschrauben gegen Fressen (A193 B8S)
- Brückenbolzen und kritische Bauteile
- Siebe, Ketten und Antriebssysteme
- Bauteile für Öl und Gas, Petrochemie und chemische Verfahrenstechnik
Alternativen: Nitronic 50 (XM-19), wenn Korrosion und Festigkeit wichtiger sind als Fressen; 17-4PH H950 oder gehärteter 410 als Gegenpartner von Nitronic 60 bei Spindeln und Sitzen (im Versuch kein Fressen bis 345 MPa); Stellite 6 oder Auftragschweißung, wenn abrasiver Verschleiß überwiegt; 316L, wenn kein Metall-Metall-Kontakt besteht.
Legierungen nach korrosivem Medium, Konzentration und Temperatur vergleichen →
Nitronic 60: vollständiger Leitfaden
Was Nitronic 60 ist
Nitronic 60 ist ein austenitischer nichtrostender Stahl mit Mangan, Silizium und Stickstoff. Silizium (3,5 – 4,5 %) und Mangan (7,0 – 9,0 %) verringern Verschleiß, Fressen und Reibkorrosion selbst im geglühten Zustand und machen die Legierung zu einer kostengünstigeren Alternative zu Kobalt- und nickelreichen Legierungen gegen Verschleiß. Stickstoff hebt die Streckgrenze im geglühten Zustand auf ≈ 414 MPa.
Widerstand gegen Fressen: Versuchsdaten
Grenzspannung für Fressen ohne Schmierung (Spannung, bei der das Fressen begann), Button auf Block, beide Flächen aus demselben Werkstoff, sofern nicht anders angegeben:
- 304 gegen 304: 14 MPa; 316 gegen 316: 14 MPa; 17-4PH H950 gegen 17-4PH H950: 14 MPa.
- Nitronic 60 gegen Nitronic 60: 345 MPa.
- Nitronic 60 gegen 304, 303, gehärteten 410, 440C oder 17-4PH H950: kein Fressen bis 345 MPa.
- Nitronic 60 gegen 316: 262 MPa; gegen geglühten 430: 248 MPa.
Der Versuch wurde auch in flüssigem Stickstoff (–196 °C) durchgeführt, wo die Legierung ihren Widerstand gegen Fressen behält. Kaltumformung erhöht die Festigkeit, verbessert aber das Fressverhalten nicht.
Verschleiß und Kavitation
Beim ungeschmierten Metall-Metall-Verschleiß (gekreuzte Zylinder, 415 U/min) verlor die Paarung 304 gegen Nitronic 60 6,0 mg je 1.000 Zyklen, gegenüber 24,7 mg bei 304 gegen 17-4PH (43 HRC); mit 316 waren es 4,3 mg gegenüber 18,5 mg. Nitronic 60 gegen sich selbst verlor 2,8 mg. Bei Kavitationserosion, mit Nitronic 60 als 1,00, erodierte 304 3,67-mal schneller, 316 3,70-mal, Aluminiumbronze 3,00-mal und CA-6NM 6,80-mal (unterschiedliche Versuchsreihen).
Korrosion
Die allgemeine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen 304 und 316, die Lochkorrosionsbeständigkeit in Chloriden ist jedoch besser als bei 316. In 6 Monaten in ruhigem Meerwasser zeigte Nitronic 60 eine weit bessere Spaltkorrosionsbeständigkeit als 304 und eine etwas bessere als 316. Wenn Korrosion die Hauptanforderung ist, ist Nitronic 50 (XM-19) die sicherere Wahl.
Lieferformen und Leistungen von Dustre
Rundstäbe und im Freiformschmieden geschmiedete Blöcke, auf der Bandsäge auf Maß geschnitten, mit Schrupp- oder Schlichtbearbeitung, Lösungsglühen in eigenen Öfen sowie Prüfung von Härte, Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Alle Werkstoffe werden mit Abnahmeprüfzeugnis 3,1 und Chargenrückverfolgbarkeit geliefert.
Häufig gestellte Fragen
Wie ist die chemische Zusammensetzung von Nitronic 60?
Nach ASTM A276 / A479 (UNS S21800): C ≤ 0,10; Mn 7,0 – 9,0; Si 3,5 – 4,5; Cr 16,0 – 18,0; Ni 8,0 – 9,0; N 0,08 – 0,18.
Welche Normen gelten für Nitronic 60?
Stab und Profile: ASTM A276 / A479 S21800. Grobblech, Feinblech und Band: ASTM A240 S21800. Stab, Schmiedestück und Draht (Luft- und Raumfahrt): AMS 5848. Knüppel und Stab zum Schmieden: ASTM A314. Draht: ASTM A580. Schrauben und Muttern: ASTM A193 B8S / A194 8S. Guss: ASTM A351 / A743 CF10SMnN. Druckbehälter: ASME Section VIII Div. 1 (UHA-23).
Bis zu welcher Temperatur kann Nitronic 60 eingesetzt werden?
Von tiefkalt (–196 °C, wo der Widerstand gegen Fressen erhalten bleibt) bis zu hohen Temperaturen: Zunderbeständigkeit ähnlich 309 und gute Festigkeit bis ≈ 980 °C (1.800 °F).
Welche Werkstoffe können Nitronic 60 ersetzen?
Nitronic 50 (XM-19), wenn Korrosion und Festigkeit wichtiger sind als Fressen; 17-4PH H950 oder gehärteter 410 als Gegenpartner von Nitronic 60 bei Spindeln und Sitzen (im Versuch kein Fressen bis 345 MPa); Stellite 6 oder Auftragschweißung, wenn abrasiver Verschleiß überwiegt; 316L, wenn kein Metall-Metall-Kontakt besteht.
Was ist Fressen (Galling)?
Es ist das Verkleben und Ausreißen von Werkstoff zwischen zwei unter Last aufeinander gleitenden Metalloberflächen, typisch für nichtrostenden Stahl gegen nichtrostenden Stahl. Im ungeschmierten Versuch des Herstellers fraßen 304 gegen 304 und 316 gegen 316 bei 14 MPa; Nitronic 60 gegen Nitronic 60 erst bei 345 MPa.
Ist Nitronic 60 magnetisch?
Nein. Die magnetische Permeabilität im geglühten Zustand beträgt 1,003.
Was unterscheidet Nitronic 50 von Nitronic 60?
Nitronic 50 (XM-19) ist auf Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit ausgelegt (typische PREN ≈ 34, Streckgrenze ≥ 380 MPa). Nitronic 60 opfert etwas Korrosionsbeständigkeit zugunsten von Silizium und Mangan, die Widerstand gegen Fressen und Verschleiß geben; seine allgemeine Korrosionsbeständigkeit liegt zwischen 304 und 316.
Gibt es einen Nitronic 80?
Wir haben keine handelsübliche Legierung mit diesem Namen gefunden. Zur Nitronic-Familie (Cleveland-Cliffs, früher AK Steel/Armco) gehören die Typen 19D, 30, 32, 33, 40, 50 und 60. Für Widerstand gegen Fressen Nitronic 60 verwenden; für Korrosionsbeständigkeit bei hoher Festigkeit Nitronic 50 (XM-19).
Wo kann man Nitronic 60 in Brasilien kaufen?
Dustre liefert Nitronic 60 als Stab, Blech, Rohr, Block sowie als geschmiedete oder zerspante Teile, vorbehaltlich der Verfügbarkeit und mit Qualitätszeugnis. Hauptsitz in Osasco/SP, Niederlassungen in Joinville/SC und Baixo Guandu/ES, Lieferung in ganz Brasilien. Für ein Angebot schreiben Sie Helena, unserer Assistentin, per WhatsApp unter +55 11 98649-0075 oder an [email protected].
