17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ | سبيكة تصلب هطول الأمطار

1. مقدمة

17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ (غالبًا ما يتم تحديده باسم UNS S17400, AISI 630, أو en 1.4542) هي واحدة من أكثر الفولاذ المقاوم للصدأ التي تسلب هطول الأمطار في الصناعة.

يوفر مزيجًا جذابًا من قوة عالية, صلابة جيدة, مقاومة التآكل العملية والمصنع الممتاز.

لأن حالتها الميكانيكية يتم التحكم فيها عن طريق المعالجة الحرارية بدلاً من التركيب وحده,

17-4 يمكن تصميم الرقم الهيدروجيني عبر مجموعة من مقايضات القوة/المتانة لتناسب السحابات, مهاوي, مكونات الصمام, تجهيزات الفضاء والعديد من الأجزاء المهندسة الأخرى.

2. ما هو 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ?

17-4 الرقم الهيدروجيني هو martensitic, هطول الأمطار الفولاذ المقاوم للصدأ.

يتم تعزيزه في المقام الأول من خلال تكوين رواسب غنية بالنحاس الناعمة التي يتم إنتاجها خلال الشيخوخة التي يتم التحكم فيها (تصلب هطول الأمطار) خطوة اتباع علاج الحل.

في الصلب (الحل) ولاية, إنه ناعم نسبيًا ومؤلف بسهولة; بعد الشيخوخة ، يمكن أن تصل إلى نقاط قوة الشد على غرار الفولاذ عالي القوة مع الاحتفاظ بالكثير من مقاومة التآكل للصفوف غير القابل للصدأ.

سمات

• قوة عالية: قوة الشد الذروة في نهج نطاق H900 ~ 1.3-1.4 GPA (190-200 KSI).
• معالجة بالحرارة: خصائص مصممة بالشيخوخة (H900 → H1150 Empers) لموازنة القوة, صلابة ومقاومة SCC.
• مقاومة تآكل جيدة: أفضل من الفولاذ المارتينيتيك; مناسبة للعديد من البيئات الصناعية والتآكل المعتدل.
• التصنيع الجيد: قابل للآليات في حالة المعالجة; قابل لحام مع الإجراءات المناسبة.
• مغناطيسي: البنية المجهرية مارتينيت مغناطيسية في معظم الحالات.
• نماذج العرض الواسعة: الحانات, المطروق, طبق, سلك, مسحوق (للإضافة و MIM), المطروق.

3. التركيب الكيميائي 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ

خصائص 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ ترتبط مباشرة بتكوينها الكيميائي المتوازن بعناية.

تم تصنيفه على أنه أ الفولاذ المقاوم للصدأ تصلب هطول الأمطار, يلعب كل عنصر من عناصر السبائك دورًا متميزًا في تقديم القوة, صلابة, ومقاومة التآكل.

التكوين القياسي (وزن %)

4. تكنولوجيا المعالجة الحرارية من 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ

توازن القوة الاستثنائية - توازن التآكل 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ يأتي من فريد من نوعه تسلسل المعالجة الحرارية, الذي يجمع الحل الصلب و تصلب هطول الأمطار (شيخوخة).

عملية معالجة الحرارة الأساسية

خطوة 1: الحل الصلب

• موضوعي: تجانس البنية المجهرية عن طريق إذابة كل النحاس والنيوبيوم في مصفوفة أوستنيت; القضاء على الفصل من الصب/التزوير.
• حدود: الحرارة إلى 1،040-1،060 درجة مئوية (1,900-1940 درجة فهرنهايت), امسك لمدة 30-60 دقيقة (يعتمد على سمك القسم: 30 دقائق ل <25 مم, 60 دقائق ل >50 مم), ثم الهواء بارد أو ماء إلى درجة حرارة الغرفة.
• حصيلة: يتحول الأوستينيت إلى martensite الناعمة (صلابة: ~ 200 HB); يبقى النحاس في محلول صلب غير مشبع - يحصل على سبيكة للشيخوخة.

خطوة 2: تصلب هطول الأمطار (شيخوخة)

• موضوعي: انتشار تسيطر على ذرات النحاس لتشكيل رواسب ε-CU التي تحفز القوة. تحدد درجة حرارة الشيخوخة الحجم المترسب و, هكذا, أداء:

• • درجات حرارة منخفضة (480درجة مئوية): يترسب (5 نانومتر) → أقصى قوة, صلابة منخفضة.
  • درجات حرارة عالية (620درجة مئوية): رواسب خشن (20 نانومتر) → انخفاض القوة, صلابة عالية.

درجات حرارة الشيخوخة القياسية (ASTM A564):

• H900: 482 ° C ل 1 H → Max Strength (~ 1310-1380 ميجا باسكال), صلابة 40-45 HRC, لكن أقل صلابة.
• H1025: 552 ° C ل 4 ح → قوة متوازنة (~ 1170 ميجا باسكال) والصلابة; يستخدم على نطاق واسع في الفضاء.
• H1075: 579 ° C ل 4 H → قوة معتدلة (~ 1070 ميجا باسكال), ليونة محسنة.
• H1100: 593 ° C ل 4 ح → انخفاض القوة (~ 1000 ميجا باسكال), صلابة أعلى, مقاومة تآكل الإجهاد الجيد.
• H1150 (2-خطوة): 620 ° C ل 4 ح + رائع + 620 ° C ل 4 H → أدنى قوة (~ 900 ميجا باسكال), أعلى ليونة ومتانة, تستخدم في البحرية & نووي.

5. الخصائص الميكانيكية النموذجية بالمزاج

ال الأداء الميكانيكي ل 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ يعتمد بشدة على حالة الشيخوخة (حِدّة).

عن طريق اختيار درجات حرارة مختلفة للمعالجة الحرارية, يمكن للمهندسين التوازن قوة, صلابة, ليونة, ومقاومة التآكل لتناسب تطبيقات محددة.

6. مقاومة التآكل: القدرات والقيود

17-4 يقدم الرقم الهيدروجيني مقاومة معتدلة للتآكل - متوفر إلى الفولاذ مارتينيسيتي ولكنه أدنى من درجات أوستنيكية أو دوبلكس. يعتمد أدائها على البيئة, المعالجة الحرارية, والانتهاء من السطح.

آليات التآكل & بيانات الأداء

• تحرض المقاومة: الخشب = 18-20 (محسوبة على أنها ٪ cr + 3.3× ٪ مو + 16× ٪ ن)—Lower من 316L (الخشب 24-26) لكن أعلى من 410 (الخشب 16-18).
  في 5% اختبار رذاذ ملح كلوريد الصوديوم (ASTM B117), 17-4 PH (تم عداده) يقاوم الصدأ الأحمر لمدة 500-700 ساعة مقابل. 1,000+ ساعات لمدة 316 لتر.
• التآكل العام: أداء جيد في المياه العذبة, هواء, والمواد الكيميائية المعتدل (PH 4-10). في 10% حمض الكبريتيك (h₂so₄), معدل التآكل هو 0.1 مم/سنة (مقابل. 0.05 مم/سنة ل 316 لتر).
• التآكل الحبيبي (IGC): محتوى الكربون المنخفض (<0.07%) وتثبيت النيوبيوم يمنع هطول كروم كربيد الكروم - يمر ASTM A262 الممارسة هـ (اختبار IGC) دون تكسير.
• تصدع الإجهاد (SCC): يقاوم SCC في المياه العذبة ومعظم المواد الكيميائية ولكنه عرضة في البيئات الغنية بالكلوريد (>100 جزء في المليون) تحت الإجهاد الشد. H1150 مزاج (قوة أقل) هو أكثر مقاومة SCC من H900.

استراتيجيات تخفيف التآكل

• التخميل: غمر في 20-30 ٪ من حمض النيتريك (40-60 درجة مئوية, 30 دقائق) لتكثيف طبقة cr₂o₃ - تحدد مقاومة رذاذ الملح بواسطة 30%.
• الصدمة الكهربائية: يخلق سطحًا أملسًا (ra ≤0.8 ميكرون) وهذا يقلل من تآكل الشقوق - الحرجة للتطبيقات الطبية والطعام.
• الطلاء: للبيئات القاسية (مياه البحر), قم بتطبيق PTFE أو الطلاء الخزفي لتمديد عمر الخدمة بمقدار 2-3x.

7. طرق التصنيع: صب, تزوير, الآلات, لحام

صب

• صب الاستثمار: يستخدم على نطاق واسع للفضاء, مضخة, ومكونات الصمام التي تتطلب هندسة شبه الشكل وإنهاء السطح الدقيق (RA 1.6-3.2 ميكرون).
• صب الرمال: تقدم بطلب للحصول على أجزاء كبيرة, ولكن يتطلب الآلات اللاحقة بسبب دقة الأبعاد المنخفضة (CT8 - CT10 لكل ISO 8062).
• اعتبارات رئيسية:

• • بدل الانكماش ~ 2.0 ٪ 17-4 PH.
  • يجب تخفيف مخاطر المسامية والفصل مع التصلب المتحكم والضغط المتساوي الساخن (خاصرة).
  • حل الصلب بعد الصب أمر ضروري قبل تصلب هطول الأمطار.

تزوير

• تزوير مغلق: ينتج تدفق الحبوب الأقوى ومقاومة التعب أعلى. مثالية للرائع, معدات الهبوط, والأجزاء الهيكلية.
• تزوير المفتوح: تستخدم للبليه الكبيرة, الأقراص, أو حلقات حيث تكون قوة الاتجاه حاسمة.
• المزايا:

• • قوة الشد تصل إلى 1380 MPA في H900 مزاج يمكن تحقيقه مع بنية الحبوب المكررة.
  • انخفاض خطر الانكماش الداخلي مقارنة بالصب.

• التحديات: ارتفاع تكاليف الأدوات وحرية التصميم المحدودة مقارنة بالصب.

الآلات

• القابلية للآلات: مماثلة ل 304 الفولاذ المقاوم للصدأ في حالة معالجة المحلول, ولكن يصبح أصعب بكثير بعد تصلب هطول الأمطار (على سبيل المثال, H900 مزاج صلابة ~ 44 HRC).
• التوصيات:

• • استخدم أدوات كربيد مع إعدادات صلبة.
  • توظيف سائل تبريد الفيضانات للحد من صيد العمل.
  • الانتهاء من الآلات غالبا ما يتم في حل حلول, تليها المعالجة الحرارية النهائية.

• التطبيقات: تجهيزات الفضاء الدقيقة, الأدوات الطبية, مكونات التوربينات.

لحام

• العمليات: GTAW (تيغ), باوند (أنا), و smaw ممكن.
• قابلية اللحام: جيد, ولكن يتطلب معالجة حرارية بعد الليباد (الحل الصلب + شيخوخة) لاستعادة تصلب الأمطار الموحدة.
• الممارسات الرئيسية:

• • هطول الأمطار (مسن) يجب أن المواد لا يكون اللحام مباشرة - يخاطر بتكسير وخصائص ميكانيكية مخفضة.
  • حشو المعادن: AWS A5.9 ER630 أو ما يعادلها مصمم لـ 17-4 PH.

• أداء: يمكن أن تحقق اللحامات القوة شبه الوالد بعد المعالجة الحرارية المناسبة, على الرغم من أن المتانة تكون في بعض الأحيان أقل قليلاً في مناطق اللحام.

8. التطبيقات النموذجية ل 17-4 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ

17-4 يتم اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ على الرقم الهيدروجيني على نطاق واسع عبر الصناعات الصعبة لأنه يجمع بين قوة عالية, مقاومة التآكل, واستقرار أبعاد ممتاز بعد المعالجة الحرارية. فيما يلي مجالات تطبيق تمثيلية:

الفضاء & الدفاع

• مكونات ترس الهبوط, مهاوي المحرك, وأجزاء محرك التوربينات -الاستفادة من نسبة عالية من القوة إلى الوزن ومقاومة تكسير التآكل.
• السحابات والتجهيزات - توفر H900 و H1025 نقاط قوة الشد > 1,200 MPA, حرج في مفاصل الحمل.

زيت & الغاز / طاقة

• صمام ينبع, مهاوي المضخة, أجزاء الضاغط - 17-4 يقاوم الرقم الهيدروجيني كل من البيئات الخارجية الغنية بالكلوريد وعمليات الضغط العالي.
• أدوات قاع البئر ومعدات الحفر - تتطلب صلابة وارتداء المقاومة, في كثير من الأحيان في H900 - H1025.
• توربينات توليد الطاقة - يستخدم في الشفرات, الأقراص, ومباني لمقاومة درجة الحرارة المرتفعة (ما يصل إلى ~ 315 درجة مئوية).

المعالجة الكيميائية & البحرية

• مهاوي المحرض, مدافع, الخلاطات - الاستفادة من المقاومة للحلول الحمضية/القلوية.
• الأجهزة البحرية, مهاوي المروحة, أدوات التوصيل - سبائك دوبلكس غالبًا ما تتنافس هنا, لكن 17-4 يوفر الرقم الهيدروجيني توازن ممتاز في مقاومة التآكل وقابلية الآلات.
• معدات تحلية مياه البحر -خدمة الخدمة المثبتة في محلول ملحي غني بالكلوريد.

طبي & صناعة الأغذية

• الأدوات الجراحية, يزرع العظام - الاستفادة من صلابة عالية, ارتداء المقاومة, وحماية التآكل بعد التخميل أو الصيد الكهربائي.
• معدات معالجة الأغذية - تشمل الاستخدامات شفرات القطع, السكاكين, وتشكيل الأدوات, حيث تكون كل من القوة والأسطح الصحية حاسمة.

صناعي & الهندسة العامة

• قوالب ويموت لحقن البلاستيك - الاستقرار الأبعاد الممتاز بعد المعالجة الحرارية يضمن عمر الخدمة الطويلة.
• المحامل, التروس, والمغازل - H900 مزاج يدعم مقاومة التآكل العالية.
• الينابيع والسحابات عالية الأداء - الجمع بين مقاومة التعب مع حماية التآكل.

9. العلامات التجارية بموجب معايير دولية مختلفة

10. التحليل المقارن: 17-4 Ph vs. السبائك المتنافسة

17-4 يتنافس الفولاذ المقاوم للصدأ درجة الحموضة مع العديد من عائلات السبائك اعتمادًا على متطلبات التصميم - خاصة قوة, صلابة, مقاومة التآكل, والتكلفة.

قدرتها الفريدة على الجمع بين القوة الميكانيكية العالية ومقاومة التآكل المعتدلة إلى المرتفع تجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات.

11. التحديات & القيود

على الرغم من نقاط قوتها, 17-4 الرقم الهيدروجيني لديه قيود يجب معالجتها في التصميم والتطبيق:

أداء درجات الحرارة العالية

• قيود: تتدهور القوة بسرعة أعلى من 300 درجة مئوية - عند 500 درجة مئوية, H900 قوة الشد تنخفض إلى 500 MPA (57% تخفيض).
• التخفيف: لتطبيقات درجات الحرارة العالية (>300درجة مئوية), استخدم Inconel 718 (يحتفظ 90% القوة عند 600 درجة مئوية) أو معطف 17-4 درجة الحموضة مع طبقة سيراميك مقاومة للحرارة.

قابلية الكلوريد

• قيود: عرضة لحفر و SCC في البيئات الغنية بالكلوريد (>100 جزء في المليون) تحت الإجهاد الشد.
• التخفيف: استخدام H1150 مزاج (انخفاض القوة يقلل من التوتر); تنحاك بانتظام; تجنب الشقوق في التصميم.

آلات الصلابة

• قيود: H900 مزاج (HB 300–380) يزيد من تكاليف ارتداء الأدوات وتكاليف الآلات.
• التخفيف: آلة في حالة الحلول (HB 200), ثم العمر إلى الصلابة النهائية; استخدم أدوات CBN للميزات الحرجة.

يكلف

• قيود: 17-4 تبلغ درجة الحموضة 30-50 ٪ أكثر من 304 الفولاذ المقاوم للصدأ بسبب إضافات النحاس والنيوبيوم.
• التخفيف: يستخدم 17-4 الرقم الهيدروجيني فقط للمكونات الحاملة للحمل; تجمع مع سبائك منخفضة التكلفة (على سبيل المثال, 304) للأجزاء غير الحرجة.

12. الاستدامة & الاتجاهات المستقبلية

17-4 الرقم الهيدروجيني يتطور لتحقيق أهداف الاستدامة واحتياجات الصناعة الناشئة:

مبادرات الاستدامة

• Recyclabality: 17-4 الرقم الهيدروجيني 100% قابل لإعادة التدوير, مع عدم وجود خسارة للخصائص - تدوير 17-4 يتطلب الرقم الهيدروجيني 40% طاقة أقل لإنتاجها من المواد الأولية (جمعية الفولاذ المقاوم للصدأ العالمي).
• انخفاض النفايات: استثمار صب 17-4 الرقم الهيدروجيني يقلل من نفايات المواد (95-98 ٪ العائد) مقابل. الآلات (70-80 ٪ العائد).
• خدمة الخدمة الطويلة: في تطبيقات الفضاء, 17-4 مكونات الرقم الهيدروجيني الماضي 20+ سنوات - تقليل تردد الاستبدال ونفايات المكب.

الاتجاهات المستقبلية

• التصنيع المضافة (أكون): 3مد طباعة 17-4 PH (عبر اندماج سرير مسحوق الليزر, LPBF) ينتج أشكال هندسية معقدة (على سبيل المثال, هياكل شعرية) مع 15% مقاومة تعب أعلى من الأجزاء المصبوب - تستخدم في مكونات محرك الفضاء الجوي.
• هطول الأمطار النانوية: عمليات الشيخوخة المتقدمة (على سبيل المثال, شيخوخة متساوي الحرارة) إنشاء أصغر, مزيد من الاتساق CU يترسب (2-5 نانومتر)- القوة المتزايدة بنسبة 10-15 ٪ دون تقليل المتانة.
• السبائك الهجينة: 17-4 درجة الحموضة معززة مع أنابيب الكربون النانوية (CNTs) أو جزيئات السيراميك-تحدد قوة درجات الحرارة العالية 20% (قيد التطوير لقطع غيار التوربينات من الجيل التالي).
• شيخوخة درجات الحرارة المنخفضة: دورات مزاج جديدة (400-450 درجة مئوية) تقليل استخدام الطاقة بواسطة 30% مع الحفاظ 90% من H900 قوة-مستدامة لمكونات EV عالية الحجم.

13. خاتمة

17-4 الفولاذ المقاوم للصدأ درجة الحموضة مرنة, عائلة سبيكة عالية الأداء التي تسد الفجوة بين الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي والفولاذ عالي القوة.

إن قدرتها على أن تكون مصممة بالمعالجة الحرارية تجعلها خيارًا استثنائيًا عندما يحتاج المصممون قوة, مقاومة التآكل المعقولة والتصنيع في نفس المادة.

الاختيار السليم للمزاج, تصنيع دقيق (ممارسة اللحام والآلات), والعلاجات السطحية المناسبة تزيد من عمر الخدمة.

للبيئات الغنية بالكلوريد أو عالية درجة الحرارة, يجب النظر في بدائل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو النيكل الفائق.

 

الأسئلة الشائعة

يكون 17-4 درجة الحموضة المغناطيسية?

نعم, لأنه الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي, إنه مغناطيسي في معظم الإغراءات.

يستطيع 17-4 تصلب الرقم الهيدروجيني بسبب العمل البارد?

انها العمل hardens, لكن آلية التعزيز المقصودة هي تصلب هطول الأمطار (شيخوخة). للأبعاد النهائية الضيقة, آلة في حالة المعالجة, ثم العمر.

ما هو الفرق بين 17-4 الرقم الهيدروجيني و 15-5 الرقم الهيدروجيني الفولاذ المقاوم للصدأ?

كلاهما من الفولاذ المقاوم للصدأ درجة الحموضة, لكن 17-4 الرقم الهيدروجيني لديه كروم أعلى (15-7.5 ٪ مقابل. 14-15.5 ٪ ل 15-5 PH) وانخفاض النيكل (3-5 ٪ مقابل. 3.5-5.5 ٪ ل 15-5 PH).

17-4 يوفر الرقم الهيدروجيني قوة أعلى (H900: 1,150 MPA مقابل. 15-5 PH H900: 1,050 MPA), بينما 15-5 الرقم الهيدروجيني لديه مقاومة تآكل أفضل قليلاً (خشب 20 مقابل. 19) والقدرة على التشكيل.

يستطيع 17-4 يتم استخدام PH في تطبيقات مياه البحر?

محدودة-17-4 درجة الحموضة (وود 18-20) عرضة للتأثير في مياه البحر (35,000 جزء في المليون) بعد 500-700 ساعة (ASTM B117).

لاستخدام مياه البحر على المدى الطويل, اختر 316L (الخشب 24-26) أو دوبلكس 2205 (الخشب 32-35).

لو 17-4 درجة الحموضة مطلوبة, استخدام H1150 مزاج + الصدمة الكهربائية + طلاء PTFE لتمديد عمر الخدمة إلى 2-3 سنوات.

ما هو الحد الأقصى لدرجة الحرارة 17-4 يمكن أن يقاوم الرقم الهيدروجيني?

للخدمة المستمرة, 17-4 يقتصر الرقم الهيدروجيني على 300 درجة مئوية (H900 مزاج) أو 350 درجة مئوية (H1150 مزاج).

فوق 300 درجة مئوية, الذي عجل الخشونة, تقليل القوة. للتعرض على المدى القصير (1-ساعاتين), يمكن أن يتسامح حتى 450 درجة مئوية.

كيف يؤثر اللحام 17-4 خصائص الرقم الهيدروجيني?

ينعم اللحام المنطقة المتأثرة بالحرارة (هاز) عن طريق إذابة رواسب Cu - يمكن أن تنخفض قوة الشد الهز بنسبة 30-40 ٪.

لاستعادة القوة, أداء حلول ما بعد الدفعة التلدين (1,050درجة مئوية, 1 ساعة) + إعادة التقدم إلى المزاج الأصلي. استخدم GTAW مع ER630 Filler Metal لتقليل التكسير.

يكون 17-4 درجة الحموضة مناسبة للزراعة الطبية?

نعم-H1150-tmered 17-4 الرقم الهيدروجيني متوافق حيوياً (يجتمع ISO 10993) وتستخدم في عمليات زرع العظام (الركبتين, خَواصِر) والأدوات الجراحية.

يتطلب الصياغة الكهربائية (ra ≤0.8 ميكرون) لتقليل التصاق البكتيري والتخميل لتعزيز مقاومة التآكل في السوائل الجسدية.