1. Introducción
1.4542 Acero inoxidable, también conocido por su designación estadounidense 17-4Ph—Es un ampliamente utilizado endurecimiento por precipitación (Ph) acero inoxidable martensítico.
Juega un papel crucial en los sectores que exigen alta fuerza, buena resistencia a la corrosión, y excelente estabilidad dimensional, incluyendo aeroespacial, médico, petroquímico, e industrias de procesamiento de alimentos.
El desarrollo de aceros inoxidables PH surgió en la década de 1940 para cerrar la brecha de rendimiento entre los aceros inoxidables austeníticos (buena resistencia a la corrosión pero baja resistencia) y grados martensíticos (alta resistencia pero resistencia a la corrosión limitada).
Entre estos, 17-4Ph (1.4542) El acero inoxidable ganó una rápida popularidad debido a su capacidad única para ser fortalecido por el tratamiento térmico sin distorsión significativa.
2. Qué es 1.4542 Acero inoxidable?
1.4542 (X5CrnicUnb16-4) acero inoxidable, También conocido como acero inoxidable de 17-4ph, es un acero inoxidable martensítico endureciente de precipitación que contiene aproximadamente 17% cromo y 4% níquel, junto con el cobre, niobio, y otros elementos traza.
Está específicamente diseñado para ofrecer una combinación única de alta resistencia, resistencia a la corrosión, y tratabilidad térmica, haciéndolo ideal para aplicaciones estructurales y mecánicas críticas.
Composición química & Metalurgia
| Elemento | Contenido típico (%) | Función en la aleación |
| Cromo (CR) | 15.0 - 17.5 | Forma una capa de óxido pasivo estable para la resistencia a la corrosión; Mejora la dureza y la resistencia a la oxidación. |
| Níquel (En) | 3.0 - 5.0 | Estabiliza la fase austenítica; Mejora la dureza y la ductilidad; Mejora la resistencia a la corrosión. |
| Cobre (Cu) | 3.0 - 5.0 | Elemento clave para el endurecimiento por precipitación; Forma precipitados ricos en CU finos durante el envejecimiento, que fortalece la aleación. |
| Niobio (Nótese bien) + Tántalo (Frente a) | ≤ 0.45 | Actúa como un refinador de grano; Forma carburos estables; Ayuda a controlar la precipitación y mejora la resistencia y la resistencia a la corrosión. |
| Carbón (do) | ≤ 0.07 | Mejora la dureza y la fuerza formando martensita; El exceso de carbono puede reducir la resistencia a la corrosión. |
| Manganeso (Minnesota) | ≤ 1.00 | Ayudas de desoxidación durante la fabricación de acero; mejora la trabajabilidad caliente y mejora ligeramente la enduribilidad. |
| Silicio (Y) | ≤ 1.00 | Actúa como un desoxidante y mejora la fuerza y la dureza; Mejora la resistencia a la oxidación. |
| Fósforo (PAG) | ≤ 0.040 | Típicamente una impureza; pequeñas cantidades pueden mejorar la maquinabilidad, Pero demasiado reduce la dureza. |
| Azufre (S) | ≤ 0.030 | Mejora la maquinabilidad, Especialmente en grados de maquinamiento libre, pero afecta negativamente la ductilidad y la resistencia a la corrosión. |
3. Tratamiento térmico y envejecimiento de 1.4542 Acero inoxidable
El tratamiento térmico es fundamental para desbloquear el rendimiento mecánico completo de 1.4542 acero inoxidable (17-4Ph).
Su fuerza y dureza no se obtienen durante la fundición o la formación, Pero a través de un endurecimiento por precipitación (envejecimiento) proceso Eso sigue recocido de solución.
La capacidad única de la aleación para ser tratada con calor a alta resistencia sin una distorsión extensa lo hace ideal para componentes de precisión.
Recocido de solución (Condición a)
También conocido como tratamiento de solución, Este es el primer paso en el ciclo de tratamiento térmico.:
- Temperatura: ~ 1020-1060 ° C (típicamente 1040 ° C)
- Proceso: Calentar uniformemente, sostener para disolver precipitados, Luego enfríe rápidamente, a menudo refrigerado por aire
- Objetivo:
-
- Disuelve las fases ricas en cobre y niobio en la solución sólida
- Promueve un estructura completamente martensítica al enfriar
- Proporciona una condición suave y maquinable antes del envejecimiento
- Microestructura resultante: Martensita (con austenita retenida dependiendo de la velocidad de enfriamiento)
Endurecimiento por precipitación (Tratamientos envejecidos)
Después del recocido de solución, El material es viejo a temperaturas intermedias para formar El cobre nano escala precipitados Dentro de la matriz martensítica.
Estas partículas obstruyen el movimiento de dislocación, Aumento de la fuerza y la dureza.
Temperaturas y condiciones de envejecimiento estándar:
| Parámetro | H900 | H925 | H1025 | H1075 | H1150 | H1150-M (De doble edad) |
| Temperatura de envejecimiento (° C) | 482 | 496 | 552 | 579 | 621 | 2 × 621 |
| Tiempo de envejecimiento (Horas) | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 × 4 |
| Dureza (HRC) | 40–44 | 38–42 | 34–38 | 31–35 | 28–32 | 27–30 |
| Resistencia a la tracción (MPA) | ≥1310 | ~ 1240 | ~ 1140 | ~ 1070 | ~ 930 | ~ 900 |
| Fuerza de rendimiento (MPA) | ≥1170 | ~ 1100 | ~ 1000 | ~ 930 | ~ 800 | ~ 790 |
| Alargamiento (%) | ≥10 | ~ 11 | ~ 12 | ~ 14 | ~ 15 | ~ 16 |
Tendencias y consideraciones clave:
- Temperaturas de envejecimiento más bajas (P.EJ., H900) → fuerza máxima, Ductilidad reducida
- Mayores temperaturas envejecidas (P.EJ., H1150) → Ductilidad mejorada, tenacidad, y resistencia SCC
- Doble envejecimiento (P.EJ., H1150M) mejora Resistencia de estabilidad y corrosión más, utilizado en entornos marinos o agrios
Sobrecarga y estabilización
En exceso ocurre cuando el material se envejece a una temperatura demasiado alta o durante demasiado tiempo. Esto causa:
- El engrosamiento de los precipitados de cobre
- Reducción de la fuerza y la dureza
- Mejora en la ductilidad y Resistencia a la corrosión del estrés
Envejecimiento de estabilización, como H1150-M, se usa a menudo después de soldar o mecanizado para:
- Aliviar las tensiones residuales
- Restaurar resistencia a la corrosión
- Minimizar la distorsión
4. Físico & Propiedades térmicas de 1.4542 Acero inoxidable
1.4542 El acero inoxidable exhibe una combinación bien equilibrada de propiedades físicas y térmicas, haciéndolo altamente adecuado para componentes de precisión en entornos de alto rendimiento como aeroespacial, petroquímico, e industrias energéticas.
Propiedades físicas generales
| Propiedad | Valor | Observaciones |
| Densidad | ~ 7.75–7.80 g/cm³ | Ligeramente más alto que los aceros inoxidables de la serie 300 |
| Módulo elástico (Módulo de Young) | ~ 200 GPA | Varía ligeramente por temperamento y orientación |
| La relación de Poisson | 0.27–0.30 | |
| Resistividad eléctrica | ~ 0.8 × 10⁻⁶ Ω; metro | Más alto que el acero al carbono; típico de los aceros inoxidables martensíticos |
| Permeabilidad magnética | Ferromagnético | Debido a la matriz martensítica |
| Velocidad del sonido | ~ 5,900 m/s | Onda longitudinal en barra sólida |
Propiedades térmicas
| Propiedad | Valor | Observaciones |
| Conductividad térmica (a 20 ° C) | ~ 16–18 w/m · k | Bajo que los aceros de carbono y 400 series de acero inoxidable |
| Capacidad de calor específica (a 20 ° C) | ~ 500 J/kg · k | Moderado; Comparable a otras calificaciones martensíticas |
| Coeficiente de expansión térmica (20–200 ° C) | ~ 10.8–11.5 × 10⁻⁶ /k | Influencias de la tolerancia ajustada en ensambles de precisión |
| Rango de fusión | 1400–1440 ° C | |
| Rango de temperatura de funcionamiento | −40 ° C a +315 ° C (típico) | Los temperaturas de envejecimiento influyen en la temperatura máxima del servicio |
| Resistencia a la escala | Moderar hasta 600 ° C | No recomendado para uso continuo por encima de 315 ° C |
5. Resistencia a la corrosión de 1.4542 Acero inoxidable
- Corrosión general: Excelente resistencia en la atmosférica, agua dulce, y muchos entornos químicos.
- Resistencia a las picaduras/grietas: Menos resistente que el acero inoxidable austenítico (P.EJ., 316L), Pero mejor que las calificaciones martensíticas básicas.
- Agrietamiento de estrés por corrosión (SCC): Vulnerable en ambientes de cloruro bajo estrés por tracción; Mejoró en exceso (H1150-M).
6. Fabricación y maquinabilidad de 1.4542 (17-4Ph) Acero inoxidable
1.4542 El acero inoxidable se valora por su combinación excepcional de resistencia mecánica y resistencia a la corrosión, Pero sus características de fabricación y maquinabilidad varían significativamente dependiendo de su condición de tratamiento térmico.
Maquinabilidad
La maquinabilidad de 1.4542 El acero inoxidable depende en gran medida de su estado de tratamiento térmico:
| Condición | Relativa maquinabilidad (%) | Notas |
| Solución recocida (Condición a) | ~ 55–60% (Vs acero para maquinar libre) | Más suave, más dúctil, más fácil de la máquina pero la formación de chips gumosos |
| Viejo (P.EJ., H900, H1025) | ~ 65–70% | Mejor acabado superficial, Formación mejorada de chips; aumenta el desgaste de la herramienta |
Consideraciones clave:
- Estampación: Use herramientas HSS de carburo o cobalto con recubrimientos adecuados (Tialn, Ticn).
- Refrigerante: Inundador de inundación recomendado para controlar el calor y prolongar la vida útil de la herramienta.
- Velocidad de corte: 60–90 m/min con inserciones de carburo, Dependiendo del temperamento y la operación.
- Alimento/profundidad de corte: Debe ser moderado para evitar el endurecimiento del trabajo.
Soldadura
Aunque no es tan fácil de soldar como los aceros inoxidables austeníticos (como 304 o 316), 1.4542 El material se puede soldar con éxito con las precauciones adecuadas:
- Métodos de soldadura: Gtaw (Tig), Gawn (A MÍ), y Smaw son adecuados.
- Metales de relleno: ER630 o AWS A5.9 Clase ER17-4PH (química coincidente)
- Precalentar/posthugar:
-
- Precalentar: No se requiere por lo general.
- Envejecimiento posterior a la luz: Requerido para restaurar las propiedades mecánicas y minimizar las tensiones residuales.
- Riesgo de agrietamiento: Bajo, Pero evite soldar en el envejecido (H1150+) condición.
Formando y forjando consideraciones
En el de solución de solución (Condición a) estado, 1.4542 (17-4Ph) acero inoxidable exhibición buena formabilidad, haciéndolo adecuado para operaciones como doblando, laminación, y estampado.
En esta etapa, el material estructura martensítica dúctil (Antes del envejecimiento) le permite someterse a una deformación plástica sin un riesgo significativo de grietas o fracturas.
Sin embargo, Una vez que el material está envejecido (P.EJ., H900 - H1150 TEMPERS), Su formabilidad disminuye debido a un aumento sustancial en la resistencia y la dureza de la precipitación de fases ricas en cobre.
Como resultado, No se recomienda formar en frío después del envejecimiento, y cualquier operación de formación debe realizarse antes del envejecimiento.
Para falsificación caliente, El rango de temperatura recomendado es 950–1150 ° C. Este rango garantiza la plasticidad óptima y minimiza el riesgo de grietas térmicas.
Para lograr propiedades mecánicas uniformes y microestructura, Se debe prestar atención cuidadosa a:
- Relación de falsificación: Evite la deformación excesiva en un solo pase; Use múltiples pases controlados.
- Método de enfriamiento: Después de forjar, El enfriamiento por aire es típico, seguido de recocido de solución (~ 1040 ° C) y endurecimiento por edad para las propiedades deseadas.
- Refinamiento de grano: La deformación adecuada y el ciclo de temperatura controlada promueven el tamaño de grano fino, crítico para la fatiga y la dureza.
7. Acabado superficial de 1.4542 Acero inoxidable
1.4542 acero inoxidable, también conocido como 17-4Ph, responde bien a una variedad de procesos de acabado de superficie dependiendo de su aplicación prevista. Técnicas comunes de acabado de superficie:
Acabado mecanizado
- Solicitud: Partes de ingeniería general, componentes aeroespaciales.
- Observaciones: Alcanzable en estados de recanse en solución y envejecidos. En la condición de edad avanzada (P.EJ., H900), La rugosidad de la superficie puede aumentar debido al desgaste de la herramienta.
- Aspereza típica (Real academia de bellas artes): 0.8–3.2 μm, Dependiendo de los parámetros de herramientas y de corte.
Decapado y pasivación
- Objetivo: Elimina la escala y mejora la resistencia a la corrosión al restaurar la capa pasiva rica en cromo.
- Proceso: Tratamiento químico con ácido nítrico o ácido cítrico después de la fabricación o soldadura.
- Estándares: ASTM A380 / A967.
Pulido mecánico
- Objetivo: Mejora la estética y reduce la rugosidad de la superficie.
- Notas: Pulido fino (hasta el acabado del espejo) es más desafiante en temperaturas endurecidas como H900 debido a la dureza de la superficie (≥40 hrc).
- Aplicaciones: Equipo de grado alimenticio, herramientas quirúrgicas.
Electropulencia
- Objetivo: Micro-suave y desacromunda la superficie mientras mejora la resistencia a la corrosión.
- Beneficio: Especialmente útil para piezas con geometrías complejas (P.EJ., válvulas, herramientas médicas).
- Resultado: Brillante, liso, y superficie altamente limpia (Real academia de bellas artes < 0.2 μm posible).
Bead o disparo
- Solicitud: Aeroespacial, petroquímico.
- Medios de comunicación: Cuentas de vidrio, disparo de acero inoxidable, o medios de cerámica.
- Efecto: Produce una superficie mate uniforme, elimina la escala y las imperfecciones menores.
- Consideración: Debe ser seguido por una pasivación para restaurar la protección de la corrosión.
Revestimiento & Enchapado (si es necesario)
- Ejemplos: Recubrimientos de PVD (Estaño, CRN) Para la resistencia al desgaste; PTFE para anti-fuga.
- Nota: 1.4542 a menudo funciona bien sin recubrimientos adicionales debido a su resistencia a la corrosión intrínseca, Pero los recubrimientos se usan en entornos duros o abrasivos.
8. Aplicaciones de 1.4542 (17-4ph) Acero inoxidable
1.4542 acero inoxidable, también conocido como 17-4Ph (Endurecimiento por precipitación) acero inoxidable: se usa ampliamente en todas las industrias donde alta fuerza, buena resistencia a la corrosión, y Excelente estabilidad dimensional después del tratamiento térmico son críticos.
Industria aeroespacial
- Aplicaciones:
-
- Componentes del motor de la turbina
- Sujetadores de aviones y bujes
- Piezas de tren de aterrizaje
- Soportes y accesorios estructurales
Mecánico & Ingeniería de precisión
- Aplicaciones:
-
- Ejes de alta carga
- Componentes de la válvula
- Resortes y acoplamientos
- Conjuntos de engranajes
Aceite, Gas & Petroquímico
- Aplicaciones:
-
- Cuerpos y asientos de válvula
- Pozos e impulsores de la bomba
- Bridas, boquillas, y herramientas de fondo de fondo
Industria de procesamiento químico
- Aplicaciones:
-
- Componentes del reactor
- Mezcla de ejes y agitadores
- Buques de alta presión
Médico & Procesamiento de alimentos
- Aplicaciones:
-
- Instrumentos quirúrgicos
- Moldes y muertes de procesamiento de alimentos
- Accesorios sanitarios
Fabricación aditiva (SOY) / 3D impresión
- Aplicaciones:
-
- Piezas mecánicas personalizadas
- Estructuras de celosía livianas
- Implantes y herramientas médicas
Automotor & Portavoz
- Aplicaciones:
-
- Componentes de transmisión de alto rendimiento
- Enlaces de suspensión
- Carcasa del turbocompresor
9. Proses de 1.4542 Acero inoxidable
Alta fuerza
- Logra las fortalezas de tracción hasta ~ 1310 MPA en condición H900, haciéndolo ideal para aplicaciones de alta carga.
Buena resistencia a la corrosión
- Ofrece resistencia a la corrosión comparable a 304 Acero inoxidable en muchos ambientes neutros y ligeramente corrosivos.
Excelente dureza
- La dureza puede llegar a ~ 44 hrc en condiciones de edad, Adecuado para componentes resistentes al desgaste.
Estabilidad dimensional
- Mantiene la precisión dimensional durante el tratamiento térmico y el mecanizado: ideal para piezas de precisión.
Opciones de tratamiento térmico versátiles
- La fuerza y la dureza se pueden adaptar a través del endurecimiento de la edad a diferentes temperaturas (H900, H1025, H1150, etc.).
Buena resistencia a la fatiga
- Resistente a la fatiga y la corrosión del estrés, Incluso en condiciones de carga cíclica.
Soldabilidad en la condición de la solución.
- Se puede soldar de manera efectiva en la condición recocida, con el tratamiento térmico posterior a la soldado recomendado.
Fabricación aditiva amigable
- Disponible como polvo de metal para 3D impresión tecnologías como SLM y DMLS.
10. Contras de 1.4542 Acero inoxidable
Resistencia a la corrosión más baja que las calificaciones austeníticas
- No es adecuado para entornos altamente agresivos (P.EJ., Alto cloruro o condiciones ácidas); 316L es superior en tales casos.
Rendimiento reducido a temperaturas elevadas
- Las propiedades degradan arriba ~ 300 ° C (572° F), Limitar el uso en aplicaciones de alta temperatura.
Fragilidad en condiciones de sobrecarga
- Envejecimiento a temperaturas más altas (P.EJ., H1150) reduce la dureza y puede comprometer la dureza.
Mala dureza de baja temperatura
- La resistencia al impacto disminuye significativamente a las temperaturas sub-cero.
Se requiere un estricto control de tratamiento térmico
- El envejecimiento inadecuado o inadecuado puede conducir a inconsistencias de rendimiento o fragilidad.
Disminución de la ductilidad después del envejecimiento
- La formabilidad se reduce en condiciones de edad avanzada, haciéndolo menos adecuado para la formación de frío complejo.
11. Designaciones equivalentes de 1.4542 Acero inoxidable
| Sistema estándar | Designación | Notas |
| EN (Europa) | 1.4542 / X5CrnicUnb16-4 | Oficial de designación |
| A NOSOTROS (EE.UU) | S17400 | Sistema de numeración unificado |
| AISI/ASTM (EE.UU) | 17-4Ph | Nombre de la industria común bajo ASTM |
| DE (Alemania) | X5CrnicUnb16-4 | Equivalente a 1.4542 En especificaciones alemanas más antiguas |
| Afnor (Francia) | Z6CNU17-04 | Designación francesa |
| Bs (Reino Unido) | Bs 970: 630 | Estándar Británico (ahora en gran parte reemplazado) |
| Él es (Japón) | Sus630 | Estándar industrial japonés |
| Gosto (Rusia) | 12KH17N4G9 | Equivalente ruso aproximado |
| ISO | ISO 15156 / ISO 3506-6 | Para aplicaciones resistentes a la corrosión |
12. Comparación de 1.4542 (17-4ph) con aleaciones similares
| Propiedad / Aleación | 1.4542 (17-4Ph) | 15-5Ph | 17-7Ph | 316L | Ca6nm (13CR) |
| Tipo | Ph martensítica SS | Ph martensítica SS | Ph semi-austenítica SS | Ss austenítico | Ss martensítico |
| Resistencia a la tracción (MPA) | 930–1310 (H900 - H1150) | 930–1200 | 1030–1310 (CH900) | ~ 485 | ~ 655–760 |
| Fuerza de rendimiento (MPA) | 860–1170 | 860–1100 | 965–1170 | ~ 170 | ~ 415–655 |
| Alargamiento (%) | 10–20 | 10–17 | 8–12 | ≥40 | 15–20 |
| Dureza (HRC) | 28–44 | 30–42 | 38–47 | ~ 20 | 20–32 |
| Tenacidad | Moderado (bajo temperatura: pobre) | Mejorado más de 17-4ph | Más bajo en condiciones de edad avanzada | Excelente | Moderado |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Bien (un poco mejor) | Moderado | Excelente | Moderado |
| Soldadura | Bueno en solución. | Mejor que 17-4ph | Limitado | Excelente | Bueno con post ht |
| Formabilidad | Limitado cuando envejece | Un poco mejor | Bueno en el estado recocido | Excelente | Moderado |
| Rango de temperatura de servicio (° C) | -40 a 300 | -50 a 315 | -50 a 425 | -200 a 500 | -50 a 275 |
| Magnético? | Sí (martensítico) | Sí | Leve | No | Sí |
| Aplicaciones | Aeroespacial, válvulas, herramientas | Aeroespacial estructural, moldes | Ballestas, fuelle, diafragmas | Farmacéutico, alimento, químico | Turbinas, zapatillas, impulsores |
Notas:
- PH = endurecimiento por precipitación
- Los valores pueden variar según el tratamiento térmico (P.EJ., H900, H1025, H1150) y estándares específicos (Ams, Astm).
- 15-5Ph es químicamente similar a 17-4ph, pero ofrece una tenacidad ligeramente mejorada y una mejor soldadura debido a la reducción de δ-ferrito.
- 17-7Ph está diseñado para aplicaciones de primavera, con excelente fuerza y fatiga pero menos resistencia a la corrosión.
- 316L es superior en ambientes corrosivos pero mucho más bajo en resistencia mecánica.
- Ca6nm, un elenco de acero inoxidable martensítico, ofrece un buen equilibrio para las turbinas hidráulicas y las piezas de retención de presión.
13. Conclusión
1.4542 (17-4Ph) El acero inoxidable representa una de las calificaciones de endurecimiento por precipitación más versátiles disponibles.
Es alta fuerza, Propiedades mecánicas controladas, y buena resistencia a la corrosión hacerlo indispensable en entornos exigentes.
Si bien no coincide con los grados austeníticos en resistencia a la dureza o la corrosión, Su capacidad para ser endurecido por precipitación con distorsión mínima ofrece ventajas distintas en componentes de precisión.
Al seleccionar materiales para aeroespacial, médico, defensa, o fabricación, 1.4542 El material sigue siendo un equilibrado, opción de alto rendimiento, especialmente donde la fuerza, resistencia a la corrosión, y el control dimensional son igualmente importantes.
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Preguntas frecuentes
Es 1.4542 Acero inoxidable magnético?
Sí. Debido a la 1.4542 acero inoxidable microestructura martensítica, es ferromagnético, Especialmente después del envejecimiento.
Hace 1.4542 Óxido de acero inoxidable?
Sí, 1.4542 acero inoxidable (17-4Ph) puede oxidarse bajo ciertas condiciones.
Tiene buena resistencia a la corrosión debido a su contenido de cromo y su capa de óxido de protección, pero puede experimentar una corrosión localizada, como enfrentar, en entornos duros o si se trata incorrectamente.
Tratamiento térmico adecuado, refinamiento, y el mantenimiento son clave para prevenir el óxido.
Poder 1.4542 El acero inoxidable se suelde a?
Sí, se puede soldar, Pero el tratamiento térmico posterior a la soldado (PWHT) se requiere típicamente para restaurar las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión.
Es 1.4542 material adecuado para un servicio criogénico o de alta temperatura?
Funciona bien en temperaturas moderadas (hasta ~ 300 ° C) pero es no recomendado para criogénico o de alta temperatura (>400° C) servicio debido a la pérdida de dureza o en exceso.
