17-4 فولاد ضد زنگ | آلیاژ بارش بارش

1. مقدمه

17-4 فولاد ضد زنگ (اغلب به عنوان UNS S17400 مشخص می شود, عتیقه 630, یا en 1.4542) یکی از پرکاربردترین فولادهای ضد زنگ بارش بار در صنعت است.

این ترکیب جذاب از استحکام بالا, سختی, مقاومت در برابر خوردگی عملی و تولید عالی.

زیرا وضعیت مکانیکی آن توسط عملیات حرارتی به جای ترکیب به تنهایی کنترل می شود,

17-4 pH را می توان در طیف وسیعی از مبادلات قدرت/سختی متناسب با اتصال دهنده ها تنظیم کرد, شفت, اجزای دریچه, اتصالات هوافضا و بسیاری از قطعات مهندسی دیگر.

2. چیست 17-4 فولاد ضد زنگ?

17-4 ph a است وابسته به مارتنز, بارش بار فولاد ضد زنگ.

این امر در درجه اول با تشکیل رسوبات غنی از مس تولید شده در طی یک پیری کنترل شده تقویت می شود (سخت شدن) مرحله زیر درمان راه حل.

در آنیل (حل شده) حالت, نسبتاً نرم و به راحتی ماشینکاری شده است; پس از پیری ، می تواند در حالی که بخش اعظم مقاومت در برابر خوردگی نمرات ضد زنگ را حفظ می کند ، به استحکام کششی شبیه به فولادهای آلیاژ با مقاومت بالا برسد.

ویژگی

• استحکام بالا: قدرت کششی اوج در دامنه H900 رویکرد GPA 1.3-1.4 ~ (190–200 KSI).
• قابل درمان با گرما: خواص متناسب با پیری (H900 → H1150 Tempers) تعادل قدرت, سختی و مقاومت SCC.
• مقاومت در برابر خوردگی خوب: بهتر از فولادهای مارتنزیتی معمولی; مناسب برای بسیاری از محیط های صنعتی و خفیف خورنده.
• قابلیت تولید خوب: در شرایط تحت درمان با محلول قابل ماشین است; جوش داده شده با روشهای مناسب.
• مغناطیسی: ریزساختار مارتنزیتی در اکثر شرایط مغناطیسی است.
• فرم های عرضه گسترده: میله, قذ, بشقاب, سیم, پودر (برای افزودنی و MIM), قذ.

3. ترکیب شیمیایی 17-4 فولاد ضد زنگ

خواص 17-4 فولاد ضد زنگ مستقیماً با ترکیب شیمیایی با دقت متعادل آن گره خورده اند.

طبقه بندی شده به عنوان فولاد ضد زنگ بارندگی مارتنزیتی, و هر عنصر آلیاژ نقش متفاوتی در ارائه قدرت دارد, سختی, و مقاومت در برابر خوردگی.

ترکیب استاندارد (وزن %)

4. فناوری عملیات حرارتی 17-4 فولاد ضد زنگ

تعادل استثنایی استثنایی - تسکین - 17-4 فولاد ضد زنگ از منحصر به فرد آن ناشی می شود توالی عملیات حرارتی, که ترکیب می شود بازپخت راه حل وت سخت شدن (پیری).

فرآیند عملیات حرارتی هسته

پله 1: بازپخت راه حل

• عینی: با حل کردن تمام مس و نیوبیوم در ماتریس آستنیت ، ریزساختار را همگن کنید; تفکیک را از ریخته گری/جعل حذف کنید.
• پارامترها: گرما تا 1،040-1،060 درجه سانتیگراد (1,900-1،940 درجه فارنهایت), 30-60 دقیقه نگه دارید (وابسته به ضخامت بخش: 30 چند دقیقه <25 میلی متر, 60 چند دقیقه >50 میلی متر), پس هوا خنک یا خاموش آب به دمای اتاق.
• نتیجه: Austenite به مارتنزیت نرم تبدیل می شود (سختی: 200 هابیل پوند); مس در محلول جامد اشباع نشده باقی مانده است - آماده سازی آلیاژ برای پیری.

پله 2: سخت شدن (پیری)

• عینی: انتشار کنترل شده اتم های مس برای تشکیل رسوبات ε- Cu تحریک کننده استحکام. دمای پیری اندازه رسوب را تعیین می کند و, بدین ترتیب, عمل:

• • درجه حرارت پایین (480درجه سانتیگراد): رسوبات ریز (5 NM) → حداکثر قدرت, سختی کم.
  • درجه حرارت بالا (620درجه سانتیگراد): درشت رسوب می کند (20 NM) strength قدرت پایین, سختی.

درجه حرارت پیری استاندارد (ASTM A564):

• H900: 482 درجه سانتیگراد برای 1 ح → قدرت حداکثر (~ 1310-1380 MPa), سختی 40-45 HRC, اما سختی پایین.
• H1025: 552 درجه سانتیگراد برای 4 H → قدرت متعادل (1170 پوند MPa) و سختی; به طور گسترده در هوافضا استفاده می شود.
• H1075: 579 درجه سانتیگراد برای 4 H → قدرت متوسط (1070 پوند MPa), انعطاف پذیری بهبود یافته.
• H1100: 593 درجه سانتیگراد برای 4 H → قدرت پایین (1000 MPa), چقرمگی بالاتر, مقاومت در برابر خوردگی استرس خوب.
• H1150 (2-پله): 620 درجه سانتیگراد برای 4 سخنرانی + خنک کردن + 620 درجه سانتیگراد برای 4 H → کمترین استحکام (900 پوند MPa), بالاترین انعطاف پذیری و سختی, در دریایی استفاده می شود & هسته ای.

5. خواص مکانیکی معمولی با خلق و خوی

در عملکرد مکانیکی 17-4 فولاد ضد زنگ بسیار وابسته به آن است وضعیت پیری (خوی).

با انتخاب دمای مختلف درمان گرما, مهندسان می توانند تعادل برقرار کنند قدرت, سختی, انعطاف پذیری, و مقاومت در برابر خوردگی متناسب با برنامه های خاص.

6. مقاومت در برابر خوردگی: قابلیت ها و محدودیت ها

17-4 pH مقاومت در برابر خوردگی متوسط ​​را ارائه می دهد - نسبت به فولادهای مارتنزیتی اما پایین تر از نمرات آستنیتی یا دوبلکس. عملکرد آن به محیط بستگی دارد, عملیات حرارتی, و پایان سطح.

مکانیسم های خوردگی & داده های عملکرد

• مقاومت در برابر گودال: چوب = 18-20 (به عنوان ٪ cr محاسبه می شود + 3.3× ٪ ماه + 16× ٪ n)- از 316L (چوب 24-26) اما بالاتر از 410 (چوب 16-18).
  در 5% تست اسپری نمک NaCl (ASTM B117), 17-4 PH (منفعل) در برابر زنگ زدگی قرمز به مدت 500-700 ساعت در مقابل مقاومت می کند. 1,000+ ساعت برای 316L.
• خوردگی عمومی: در آب شیرین عملکرد خوبی دارد, هوا, و مواد شیمیایی خفیف (pH 4-10). در 10% اسید سولفوریک (H₂so₄), میزان خوردگی است 0.1 MM/سال (در مقابل. 0.05 میلی متر در سال برای 316L).
• خوردگی بین دانه ای (igc): محتوای کربن کم (<0.07%) و تثبیت نیوبیوم از بارش کاربید کروم جلوگیری می کند - از ASTM A262 تمرین E (تست IGC) بدون ترک خوردگی.
• ترک خوردگی استرس (SCC): در برابر SCC در آب شیرین و بیشتر مواد شیمیایی مقاومت می کند اما در محیط های غنی از کلرید مستعد است (>100 ppm cl⁻) تحت استرس کششی. دمای H1150 (مقاومت کمتری) مقاوم در برابر SCC از H900 است.

استراتژی های کاهش خوردگی

• انفعال: در اسید نیتریک 20-30 ٪ غوطه ور شوید (40-60 درجه سانتیگراد, 30 دقایقی) برای ضخیم شدن لایه cr₂o₃ - مقاومت در برابر اسپری نمکی توسط 30%.
• برق: یک سطح صاف ایجاد می کند (RA ≤8.8 میکرومتر) این باعث کاهش خوردگی شکاف می شود - مهم برای کاربردهای پزشکی و غذایی.
• پوشش: برای محیط های سخت (آب دریا), از پوشش های PTFE یا سرامیکی استفاده کنید تا عمر خدمات تا 2-3 برابر افزایش یابد.

7. روشهای تولیدی: ریخته گری, جعل, ماشینکاری, جوش

ریخته گری

• ریخته گری سرمایه گذاری: به طور گسترده ای برای هوافضا استفاده می شود, پمپاژ, و اجزای دریچه ای که به هندسه نزدیک به شکل و سطح ریز نیاز دارند (RA 1.6-3.2 میکرومتر).
• ریخته گری: برای قطعات بزرگ اعمال می شود, اما به دلیل دقت پایین تر به ماشینکاری بعدی نیاز دارد (CT8 -CT10 در هر ISO 8062).
• ملاحظات کلیدی:

• • کمک هزینه انقباض 2.0 ~ برای 17-4 PH.
  • تخلخل و خطرات تفکیک باید با استحکام کنترل شده و فشار ایزوستاتیک داغ کاهش یابد (باسن).
  • بازپرداخت محلول پس از ریخته گری قبل از سخت شدن بارش ضروری است.

جعل

• جعل: جریان دانه قوی تر و مقاومت در برابر خستگی بالاتر. ایده آل برای شفت ها, دنده, و قطعات ساختاری.
• جعل: برای بیلت های بزرگ استفاده می شود, دیس, یا حلقه هایی که قدرت جهت دار بسیار مهم است.
• مزایا:

• • قدرت کششی تا 1380 MPA در دمای H900 با ساختار دانه تصفیه شده قابل دستیابی است.
  • کاهش خطر انقباض داخلی در مقایسه با ریخته گری.

• چالش: هزینه های ابزار بالاتر و آزادی طراحی محدود در مقایسه با ریخته گری.

ماشینکاری

• قابلیت تغییر: قابل مقایسه با 304 فولاد ضد زنگ در شرایط تحت درمان با محلول, اما پس از سخت شدن بارش به طور قابل توجهی سخت تر می شود (به عنوان مثال, H900 سختی دما 44 HRC).
• توصیه ها:

• • از ابزار کاربید با تنظیمات سفت و سخت استفاده کنید.
  • از خنک کننده سیل استفاده کنید تا کار سخت کار را کاهش دهید.
  • ماشینکاری را که اغلب در آن انجام می شود پایان دهید حالت راه حل, به دنبال آن عملیات حرارتی نهایی.

• برنامه: اتصالات هوافضا دقیق, سازهای پزشکی, اجزای توربین.

جوش

• فرایندها: gtaw (تیغ), گون (من), و اسماو امکان پذیر است.
• قابلیت جوشکاری: خوب, اما نیاز به عملیات حرارتی پس از جوش دارد (بازپخت راه حل + پیری) برای بازگرداندن سخت شدن بارش یکنواخت.
• شیوه های کلیدی:

• • بارش (سالخورده) مواد باید نه به طور مستقیم جوش داده شود - این خطر ترک خوردگی و کاهش خصوصیات مکانیکی را دارد.
  • فلزات: AWS A5.9 ER630 یا معادل های طراحی شده برای 17-4 PH.

• عمل: جوش ها پس از عملیات حرارتی مناسب می توانند به استحکام نزدیک والد دست یابند, گرچه چقرمگی گاهی در مناطق جوش کمی پایین تر است.

8. برنامه های معمولی از 17-4 فولاد ضد زنگ

17-4 فولاد ضدزنگ pH به طور گسترده در سراسر صنایع خواستار انتخاب شده است زیرا ترکیب می شود استحکام بالا, مقاومت در برابر خوردگی, و ثبات ابعادی عالی پس از عملیات حرارتی. در زیر مناطق برنامه نماینده وجود دارد:

هوافضا & دفاع

• اجزای دنده فرود, شفت های محرک, و قطعات موتور توربین -از نسبت و مقاومت بالا به وزن و مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس بهره مند شوید.
• اتصال دهنده ها و اتصالات - Tempers H900 و H1025 نقاط قوت کششی را فراهم می کند > 1,200 MPA, در اتصالات باربری بسیار مهم است.

روغن & گاز / انرژی

• ساقه دریچه, شفت های پمپ, قطعات کمپرسور - 17-4 pH در هر دو محیط دریایی غنی از کلرید و عملیات فشار قوی مقاومت می کند.
• ابزارهای پایین سوراخ و تجهیزات حفاری - به سختی و مقاومت در برابر سایش نیاز دارید, اغلب در وسوسه های H900 -H1025.
• توربین های تولید برق - در تیغه ها استفاده می شود, دیسک, و محفظه برای مقاومت در برابر دمای بالا (تا 315 درجه سانتیگراد).

پردازش شیمیایی & دریایی

• شفت های همزن, سرپرست, مخلوط کن - مقاومت در برابر راه حل های اسیدی/قلیایی.
• سخت افزار دریایی, شفت های پروانه, اتصالات - آلیاژهای دوبلکس اغلب در اینجا رقابت می کنند, اما 17-4 pH تعادل عالی مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری را ارائه می دهد.
• تجهیزات آب شیرین کن آب دریا -زندگی اثبات شده در آبسرهای غنی از کلرید.

پزشکی & صنعت مواد غذایی

• سازهای جراحی, کاشت ارتوپدی - از سختی زیاد بهره مند شوید, مقاومت در برابر پوشیدن, و محافظت در برابر خوردگی پس از انفعال یا برق.
• تجهیزات پردازش مواد غذایی - موارد استفاده شامل تیغه های برش, چاقو, و تشکیل ابزار, جایی که هر دو سطح قدرت و بهداشتی بسیار مهم هستند.

صنعتی & مهندسی عمومی

• برای تزریق پلاستیک قالب ها و می میرد - ثبات ابعادی عالی پس از عملیات حرارتی عمر طولانی مدت را تضمین می کند.
• یاتاقان, چرخ دنده, و دوک نخ ریسی - H900 خلق و خوی از مقاومت در برابر سایش بالا پشتیبانی می کند.
• چشمه ها و اتصال دهنده های با کارایی بالا - مقاومت خستگی را با محافظت در برابر خوردگی ترکیب کنید.

9. مارک های تحت استانداردهای مختلف بین المللی

10. تحلیل تطبیقی: 17-4 pH در مقابل. آلیاژهای رقیب

17-4 فولاد ضد زنگ بسته به نیاز طراحی - به ویژه با چندین خانواده آلیاژ رقابت می کند قدرت, سختی, مقاومت در برابر خوردگی, و هزینه.

توانایی منحصر به فرد آن در ترکیب قدرت مکانیکی بالا با مقاومت در برابر خوردگی متوسط ​​تا بالا ، آن را به یک انتخاب همه کاره تبدیل می کند.

11. چالش & محدودیت ها

با وجود نقاط قوت آن, 17-4 pH محدودیت هایی دارد که باید در طراحی و کاربرد مورد توجه قرار گیرد:

عملکرد درجه حرارت بالا

• محدودیت: استحکام به سرعت بالاتر از 300 درجه سانتیگراد در دمای 500 درجه سانتیگراد است, مقاومت کششی H900 به 500 MPA (57% کاهش).
• کاهش: برای برنامه های درجه حرارت بالا (>300درجه سانتیگراد), از inconel استفاده کنید 718 (حفظ کردن 90% قدرت در 600 درجه سانتیگراد) یا کت 17-4 pH با یک لایه سرامیکی مقاوم در برابر گرما.

حساسیت کلرید

• محدودیت: مستعد ابتلا به گودال و SCC در محیط های غنی از کلرید (>100 ppm cl⁻) تحت استرس کششی.
• کاهش: از دمای H1150 استفاده کنید (مقاومت پایین استرس را کاهش می دهد); به طور مرتب منفعل کنید; از طراحی در طراحی خودداری کنید.

ماشینکاری وسوسه های سخت شده

• محدودیت: دمای H900 (HB 300-380) هزینه سایش ابزار و هزینه های ماشینکاری را افزایش می دهد.
• کاهش: دستگاه در حالت محلول آنیل (HB 200), سپس سن تا سختی نهایی; از ابزارهای CBN برای ویژگی های مهم استفاده کنید.

هزینه

• محدودیت: 17-4 pH 30-50 ٪ بیشتر از 304 فولاد ضد زنگ به دلیل اضافی مس و نیوبیوم.
• کاهش: استفاده کردن 17-4 pH فقط برای اجزای تحمل بار; با آلیاژهای کم هزینه ترکیب کنید (به عنوان مثال, 304) برای قطعات غیر بحرانی.

12. پایداری & روندهای آینده

17-4 pH برای تحقق اهداف پایداری و نیازهای صنعت نوظهور در حال تحول است:

ابتکارات پایداری

• بازیافت: 17-4 ph است 100% قابل بازیافت, بدون از دست دادن خواص - بازسازی شده 17-4 pH نیاز دارد 40% انرژی کمتری برای تولید نسبت به مواد اولیه (انجمن فولاد ضد زنگ جهانی).
• زباله های کاهش یافته: ریخته گری سرمایه گذاری 17-4 pH زباله های مادی را به حداقل می رساند (95-98 ٪ عملکرد) در مقابل. ماشینکاری (70-80 ٪ عملکرد).
• طول عمر طولانی: در برنامه های هوافضا, 17-4 اجزای ph آخرین است 20+ سالها - کاهش فرکانس جایگزینی و زباله های دفن زباله.

روندهای آینده

• تولید افزودنی (من): 3چاپ شده 17-4 PH (از طریق فیوژن بستر پودر لیزر, LPBF) هندسه های پیچیده تولید می کند (به عنوان مثال, ساختارهای مشبک) با 15% مقاومت در برابر خستگی بالاتر از قطعات ریخته گری - در اجزای موتور هوافضا استفاده می شود.
• بارش: فرآیندهای پیری پیشرفته (به عنوان مثال, پیری ایزوترمال) کوچکتر ایجاد کنید, مس یکنواخت تر رسوب می شود (2-5 نانومتر)- افزایش قدرت 10-15 ٪ بدون کاهش سختی.
• آلیاژهای ترکیبی: 17-4 pH با نانولوله های کربن تقویت می شود (CNTS) یا ذرات سرامیکی-قدرت دمای بالا را توسط 20% (در حال توسعه برای قطعات توربین نسل بعدی).
• پیری با دمای پایین: چرخه های دما جدید (400-450 درجه سانتیگراد) کاهش مصرف انرژی توسط 30% در حالی که حفظ می شود 90% از قدرت H900-برای اجزای EV با حجم بالا پایدار است.

13. پایان

17-4 فولاد ضد زنگ انعطاف پذیر است, خانواده آلیاژ با کارایی بالا که شکاف بین فولادهای ضد زنگ معمولی و فولادهای آلیاژ با استحکام را نشان می دهد.

توانایی آن برای تنظیم با عملیات حرارتی باعث می شود که وقتی طراحان به آن نیاز دارند ، یک انتخاب استثنایی باشد قدرت, مقاومت در برابر خوردگی معقول و تولید در همان ماده.

انتخاب مناسب خلق و خوی, ساخت دقیق (عمل جوشکاری و ماشینکاری), و درمان های سطح مناسب عمر خدمات را به حداکثر می رسانند.

برای محیط های غنی از کلرید یا بسیار درجه حرارت, گزینه های دیگری مانند فولادهای ضد زنگ Duplex یا Superalloys نیکل باید در نظر گرفته شود.

 

متداول

است ، 17-4 PH مغناطیسی?

بله, زیرا این یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است, در بیشتر وسوسه ها مغناطیسی است.

قوطی 17-4 pH با کار سرد سخت می شود?

این کار سخت است, اما مکانیسم تقویت در نظر گرفته شده سخت شدن بارش است (پیری). برای ابعاد نهایی محکم, دستگاه در شرایط تحت درمان با محلول, سپس سن.

تفاوت بین چیست 17-4 pH و 15-5 فولاد ضد زنگ?

هر دو فولادهای ضدزنگ pH هستند, اما 17-4 pH کروم بالاتری دارد (15-17.5 ٪ در مقابل. 14–15.5 ٪ برای 15-5 PH) و نیکل پایین (3-5 ٪ در مقابل. 3.5-5.5 ٪ برای 15-5 PH).

17-4 pH قدرت بالاتری را ارائه می دهد (H900: 1,150 MPA در مقابل. 15-5 pH H900: 1,050 MPA), در حالی که 15-5 pH مقاومت در برابر خوردگی کمی بهتر دارد (چوب 20 در مقابل. 19) و شکل پذیری.

قوطی 17-4 pH در برنامه های آب دریا استفاده می شود?

محدود 17-4 pH (چوب 18-20) مستعد ابتلا به گودال در آب دریا است (35,000 ppm cl⁻) بعد از 500-700 ساعت (ASTM B117).

برای استفاده طولانی مدت از آب دریا, 316L را انتخاب کنید (چوب 24-26) یا دوبلکس 2205 (چوب 32-35).

اگر 17-4 pH مورد نیاز است, از دمای H1150 استفاده کنید + برق + پوشش PTFE برای گسترش عمر خدمات تا 2-3 سال.

حداکثر دما چقدر است 17-4 pH می تواند مقاومت کند?

برای خدمات مداوم, 17-4 pH به 300 درجه سانتیگراد محدود می شود (دمای H900) یا 350 درجه سانتیگراد (دمای H1150).

بالاتر از 300 درجه سانتیگراد, که درشت را رسوب کرده است, کاهش قدرت. برای قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت (1-2 ساعت), این می تواند تا 450 درجه سانتیگراد را تحمل کند.

جوشکاری چگونه تأثیر می گذارد 17-4 خواص PH?

جوشکاری منطقه تحت تأثیر گرما را نرم می کند (خندق) با حل رسوبات مس - مقاومت کششی می تواند 30-40 ٪ کاهش یابد.

برای بازگرداندن قدرت, بازپرداخت راه حل پس از جوش را انجام دهید (1,050درجه سانتیگراد, 1 یک ساعت) + دوباره به خلق و خوی اصلی. برای به حداقل رساندن ترک خوردگی از GTAW با فلزی پر کننده ER630 استفاده کنید.

است ، 17-4 pH مناسب برای کاشت پزشکی?

بله-H1150-tempered 17-4 pH زیست سازگار است (ISO را ملاقات می کند 10993) و در کاشت ارتوپدی استفاده می شود (زانو, باسن) و ابزارهای جراحی.

نیاز به الکتروپولیش دارد (RA ≤8.8 میکرومتر) برای کاهش چسبندگی باکتریایی و انفعال برای تقویت مقاومت در برابر خوردگی در مایعات بدن.