Oborine (PH) Nehrđajući čelici tvore različitu klasu materijala visokih performansi koji kombiniraju korozijsku otpornost austenitnih nehrđajućih čelika s čvrstoćom martenzitskih stupnjeva.
Među njima, 15-5 nehrđajući čelik (DIN X4CRNICUNB164) pojavio se kao vitalna legura u zrakoplovstvu, medicinski, i industrijski inženjerski sektor zbog svoje vrhunske snage, žilavost, i pouzdanost.
Izvorno razvijen kao poboljšanje u odnosu na dobro uspostavljeno 17-4 PH (SAD S17400), 15-5 PH nehrđajući čelik (SAD S15500) dizajniran je tako da ponudi bolju poprečnu mehaničku svojstva i veću kompozicijsku konzistenciju.
Ime potječe iz njegovog nominalnog sastava -15% krom i 5% nikla— S bakrom dodan za jačanje oborina.
1. Što je 15-5 Nehrđajući čelik?
15-5 nehrđajući čelik, Poznat i po svom jedinstvenom sustavu numeriranja (NAS) oznaka S15500, je a maršenzitska oborina (PH) nehrđajući čelik.
Dizajniran je da osigura kombinaciju visoke čvrstoće, Izvrsna žilavost, i umjerena otpornost na koroziju.
Legura je posebno cijenjena zbog svojih konzistentnih mehaničkih svojstava u uzdužnim i poprečnim smjerovima, što ga čini idealnim za aplikacije visoke pouzdanosti.
Ključne karakteristike:
- Martenzitska mikrostruktura: Postignuto toplinskom obradom otopine, a zatim starenjem, što rezultira velikom tvrdoćom i snagom.
- Očvršćivanje oborina: Poboljšani kontroliranim dodavanjem bakar, što tvori fino taloženje tijekom starenja kako bi se povećala snaga bez ugrožavanja žilave.
- Poboljšano 17-4 PH: Razvijen kao modifikacija 17-4 PH (S17400) nehrđajući čelik,
15-5 nudi bolje poprečna žilavost i više ujednačenih mehaničkih svojstava u velikim presjecima zbog smanjenog delta ferita i poboljšane kontrole sastava.
Klasifikacija:
- Oznaka SAD -a: S15500
- Vrsta materijala: Martenzitski oborine otvrdnute od nehrđajućeg čelika
2. Kemijski sastav 15-5 Nehrđajući čelik
Kemijski sastav 15-5 nehrđajući čelik pažljivo je uravnotežen kako bi se postigla svoja vrhunska mehanička svojstva, otpor korozije, i dosljednost u velikim presjecima.
Karakterizira ga kombinacija krom, nikla, i bakar, s tijesnom kontrolom nad ugljikom i drugim zaostalim elementima kako bi se umanjili nečistoće i poboljšali performanse.
Tipični kemijski sastav (Težina%):
| Element | Sadržaj (%) | Funkcija |
| Krom (CR) | 14.0 - 15.5 | Omogućuje otpornost na koroziju i doprinosi stvrdnjavanju |
| Nikla (U) | 3.5 - 5.5 | Stabilizira fazu austenita, poboljšava žilavost i duktilnost |
| Bakar (Pokrajina) | 2.5 - 4.5 | Formira taloženje tijekom starenja, značajno povećava snagu |
| Ugljik (C) | ≤ 0.07 | Nizak sadržaj smanjuje rizik od oborina karbida, Poboljšanje žilavosti |
| Mangan (MN) | ≤ 1.0 | Poboljšava vrući rad i poboljšava deoksidaciju tijekom izrade čelika |
| Silicij (I) | ≤ 1.0 | Deoksidizer tijekom obrade, Manji učinak na mehanička svojstva |
| Fosfor (P) | ≤ 0.04 (tipični max) | Kontroliran kako bi se spriječilo zamka |
| Sumpor (S) | ≤ 0.03 (tipični max) | Minimalno prisutan, pomaže strojnosti u malim količinama |
| Niobijum (NB) ili Kolumbijum (CB) | ≤ 0.45 | Djeluje kao rafiner za žito, sprječava rast zrna tijekom toplinske obrade |
| Željezo (FE) | Uravnotežiti | Bazni metal |
Bilješka: Stvarni sastav može se malo razlikovati od proizvođača unutar dopuštenih specifikacija, posebno kako bi se ispunile određene mehaničke ili korozijske ciljeve.
Uloga bakra u jačanju oborina
Jedna od najvažnijih značajki 15-5 nehrđajući čelik je njegov Sadržaj bakra, koja igra kritičnu ulogu u svom mehanizam za otvrdnje oborina.
Nakon starenja toplinske obrade (Npr., H900 ili H1025), fino raslen talozi bogate bakra oblik unutar martenzitske matrice.
Te čestice ometaju dislokacijsko kretanje, što je rezultiralo značajnim povećanjem u prinos i vlačna čvrstoća bez ozbiljno ugrožavanja duktilnosti.
3. Mehanička svojstva 15-5 Nehrđajući čelik
15-5 nehrđajući čelik visoko je cijenjen po izvrsnom mehanička čvrstoća, žilavost, i otpornost na umor.
Ta se svojstva prvenstveno razvijaju kroz Očvršćivanje oborina (stvrdnjavanje) slijedeći liječenje otopine.
Podešavanjem temperature i vremena starenja, Legura se može prilagoditi određenim zahtjevima za prijavu.
| Vlasništvo | H900 | H1025 | H1075 | H1100 | H1150 | H1150m |
| Zatečna čvrstoća (MPA) | ~ 1310 | ~ 1170 | ~ 1100 | ~ 1060 | ~ 1030 | ~ 1030 |
| Snaga popuštanja 0.2% Nagib (MPA) | ~ 1170 | ~ 1070 | ~ 1000 | ~ 950 | ~ 900 | ~ 930 |
| Produženje (%) | ~ 10 | ~ 14 | ~ 15 | ~ 16 | ~ 17 | ~ 16–18 |
| Tvrdoća (Hrc) | 40–45 | 33–38 | 30–34 | 28–32 | 25–30 | 26–31 |
| Žilavost loma k_ic (MPA√m)* | ~ 55 | ~ 65 | ~ 70 | ~ 72 | ~ 75 | ~ 75+ |
| Ograničenje zamora (MPA)** | ~ 620 | ~ 540 | ~ 510 | ~ 490 | ~ 470 | ~ 460 |
4. Fizička svojstva od 15-5 Nehrđajući čelik
15-5 nehrđajući čelik pokazuje dobro uravnotežen set Fizička svojstva koji nadopunjuju njegove visoke mehaničke performanse.
| Vlasništvo | Vrijednost | Bilješke |
| Gustoća | 7.78 g/cm³ | Nešto viši od austenitnih ocjena zbog martenzitske strukture |
| Raspon topljenja | 1390 - 1440 ° C | Uski raspon topljenja tipičan za nehrđajući čelici |
| Modul elastičnosti | ~ 200 GPA | Visoka krutost; stabilan u uobičajenim rasponima temperature |
| Toplinska vodljivost | ~ 18 w/m · k at 100 ° C | Niže od ugljičnog čelika; utječe na prijenos topline u toplinskim biciklističkim dijelovima |
| Specifični toplinski kapacitet | ~ 460 j/kg · k | Umjeren; relevantno za toplinski umor i apsorpciju energije |
| Električni otpor | ~ 0,90 µΩ · m | Viši od ugljikovih čelika; korisno u primjenama električne izolacije |
| Koeficijent širenja | ~ 10,8 × 10⁻⁶ /° C (20–100 ° C) | Niže od austenitnog nehrđajućeg (Npr., 304), Važno za dimenzionalnu stabilnost |
| Magnetizam | Magnetski u svim uvjetima | Zbog svoje martenzitske strukture, ostaje magnetski čak i nakon starenja |
5. Toplotna obrada i starenje 15-5 PH nehrđajući čelik
15 5 PH nehrđajući čelik izvlači svoja izuzetna mehanička svojstva kroz dva koraka postupak toplinske obrade: otopina potom Očvršćivanje oborina (starenje).
Ovaj kontrolirani slijed razvija finu disperziju jačanja taloga, posebno faze bogate bakra, Unutar martenzitske matrice.
Otopina (Stanje a)
Otopina je početni i bitan korak toplinske obrade za 15-5 nehrđajući čelik, obično nazvani Stanje a.
Ovaj postupak priprema leguru za naknadno starenje otapanjem postojećih taloga i homogeniziranjem njegove mikrostrukture.
Parametri procesa
- Temperatura: Približno 1038° C (1900° F)
- Vrijeme natapanja: Tipično 30 do 60 minute, ovisno o debljini materijala
- Metoda hlađenja: Obično zračno hlađenje ili gašenje nafte za deblje dijelove
Svrha i učinci
- Otapanje taloga: Bilo koji bakar- ili talozi na bazi karbida formirani tijekom prethodne obrade u potpunosti su otopljeni, što rezultira ujednačenom čvrstom otopinom.
- Austenitiziranje: Čelik se zagrijava u fazno polje Austenit, gdje se mikrostruktura pretvara u kubično usmjereno na lice (FCC) Austenit.
- Martenzitska transformacija na hlađenju: Nakon brzog hlađenja, Događa se transformacija bez difuzije, pretvaranje austenita u tjelesno usmjeren na tetragonalni (Bct) martenzit.
Ova martenzitna matrica temelj je za daljnje otvrdnjavanje oborina. - Homogenizacija: Eliminira segregaciju i mikrostrukturne nedosljednosti, Osiguravanje konzistentnih mehaničkih svojstava u cijelom materijalu.
- Priprema za starenje: Postavlja fazu za kontrolirano oborivanje faza jačanja tijekom narednih tretmana starenja.
Očvršćivanje oborina (Starenje)
Nakon liječenja otopine, Starenje se vrši na različitim temperaturama kako bi se prilagodile konačna mehanička svojstva. Najčešća temperatura starenja su:
| Stanje starenja | Temperatura (° C) | Temperatura (° F) | Trajanje | Ključni efekti |
| H900 | 482 | 900 | 1 sat | Maksimalna snaga, smanjena duktilnost |
| H1025 | 552 | 1025 | 4 sati | Uravnotežena snaga i duktilnost |
| H1075 | 579 | 1075 | 4 sati | Lagano smanjena čvrstoća, Poboljšana žilavost |
| H1100 | 593 | 1100 | 4 sati | Povećana duktilnost, bolja žilavost loma |
| H1150 | 621 | 1150 | 4 sati | Preotkriveno optimalnom žilavošću i ublažavanjem stresa |
| H1150m (Dvostruka dob) | 621 × 2 | 1150 × 2 | 4 + 4 sati | Najveća žilavost, dimenzijska stabilnost |
Bilješka: Sve starenje se vrši u zraku; Nakon starenja nije potrebno gašenje.
6. Otpor korozije
15 - 5 Nehrđajući čelik nudi dobru otpornost na koroziju u atmosferi, morski, i blago kemijska okruženja.
U normalnim atmosferskim uvjetima, može dugo odoljeti koroziji bez značajne degradacije.
U morskom okruženju, Može izdržati korozivne učinke raspršivanja i vlage slane vode bolje od mnogih drugih martenzitskih nehrđajućih čelika.
U usporedbi s martenzitskim ocjenama poput 410 i 420, 15 - 5 Nehrđajući čelik ima bolju otpornost na koroziju korozije.
To je zbog njegovog kemijskog sastava, što promiče stvaranje stabilnijeg i kontinuiranog pasivnog filma na površini.
Međutim, 15 - 5 Nehrđajući čelik nije idealan za klorid ili visoko kiselo okruženje.
In such conditions, austenitic stainless steels like 316L or duplex stainless steels like 2205 are more suitable, as they offer superior corrosion resistance.
7. Proizvodni procesi i izrada 15-5 Nehrđajući čelik
Lijevanje
15-5 stainless steel can be cast through various methods, uključujući casting i lijevanje pijeska, each suited to different component requirements.
- Investicijski lijev is often favored for producing complex-shaped components with high dimensional accuracy and superior surface finish.
This process involves creating a wax pattern of the desired part, premažite ga keramičkom školjkom, then melting out the wax to form a cavity.
Molten 15-5 PH stainless steel is poured into this cavity to form precise, zamršeni dijelovi. - Lijevanje pijeska, obrnuto, is better suited for larger, less complex components.
It is generally more cost-effective for producing sizable parts where tight tolerances and fine surface finishes are less critical.
Vruće i hladno radeći
In its žareno stanje, 15 5 Nehrđajući čelik pokazuje dobru oblikovnost, omogućujući širok raspon toplih i hladnih radnih procesa:
- Vrući rad: Tehnike poput kovanja i valjanja izvode se na povišenim temperaturama (obično iznad 900 ° C).
To omogućava oblikovanje čelika u različite oblike - bar, tanjurice, i cijevi - uz rafiniranje zrna i poboljšanja mehaničkih svojstava. - Hladno radeći: Procesi poput hladnog kotrljanja, izvlačenje, i žigosanje omogućava precizno dimenzionalno upravljanje i poboljšane površinske završne obrade.
Međutim, Hladni rad potiče otvrdnjavanje rada, što može zahtijevati naknadne tretmane žarenja ili otpora na stres za vraćanje duktilnosti i smanjenje unutarnjih napona.
Obrada
Obradivost 15 5 nehrđajući čelik općenito je dobar u žarkin (tretiran otopinom) stanje, ali značajno se smanjuje jer se materijal očvrsne zbog starenja oborina.
- Na stroj 15-5 učinkovito, upotreba Alati za rezanje na vrh karbida preporučuje se zbog njihove tvrdoće i otpornosti topline.
- Zapošljavanje obrada velike brzine Tehnike pomažu u minimiziranju sila rezanja i nakupljanja topline.
- Odgovarajuća upotreba hladnjaka i maziva je bitno za smanjenje trošenja alata i postizanje vrhunskih površinskih završnica na obrađenim dijelovima.
Zavarivanje
Zavarivanje 15 5 Nehrđajući čelik zahtijeva pažljivu kontrolu kako bi se spriječile probleme poput pucanja i razgradnje mehaničkih svojstava.
- Predgrijavanje osnovni metal do oko 150–200 ° C Prije zavarivanja pomaže minimizirati toplinske napone i smanjiti rizik od pucanja.
- Ovisno o metodi zavarivanja i primjeni, a Poslije toplinske obrade može biti potrebno za vraćanje mehaničke čvrstoće i ublažavanje zaostalih napona.
- Odabir metali za punjenje koji usko odgovaraju kemijskom sastavu nehrđajućeg čelika presudno je za osiguranje integriteta zavara i održavanje željenih mehaničkih svojstava u spoju.
8. Prednosti i ograničenja 15-5 Nehrđajući čelik
Prednosti
- Omjer visoke snage i težine:
15-5 PH nehrđajući čelik nudi izvrsnu vlačnu i prinosnu čvrstoću uz održavanje relativno niske gustoće, što ga čini idealnim za primjene osjetljive na težinu kao što su zrakoplovne i visoko performanse inženjering. - Izvrsna žilavost i mehanička stabilnost:
Legura pokazuje izvanrednu žilavost, uključujući preko gustih presjeka i poprečnih smjerova, Smanjenje rizika od krhkog neuspjeha u kritičnim komponentama. - Dobar otpor korozije:
Odolijeva atmosferiji, morski, i blaga kemijska okruženja bolja od konvencionalnih martenzitskih nehrđajućih čelika (Npr., 410/420), Povećavanje izdržljivosti u mnogim industrijskim i morskim okruženjima. - Toplinska obrada za prilagođene performanse:
Njegov odziv za uklanjanje oborina omogućuje inženjerima da prilagode mehanička svojstva (jačina, žilavost, tvrdoća) Kroz cikluse kontroliranih starenja. - Dobra obradivost u očvrslim uvjetima:
U usporedbi s mnogim drugim nehrđajućim čelicima, 15-5 održava relativno dobru obradu nakon starenja, olakšavanje učinkovite proizvodnje preciznih dijelova.
Ograničenja
- Osjetljivost na klorid i kiselo okruženje:
Unatoč poboljšanoj otpornosti na koroziju nad nekim martenzitskim ocjenama,
15-5 ne preporučuje se za dugotrajno izlaganje visoko kloridnim ili snažno kiselim okruženjima; Preferiraju se alternative poput 316L ili dupleks nehrđajućih čelika. - Zahtjev za preciznom toplinskom obradom:
Postizanje optimalnih mehaničkih i korozijskih svojstava ovisi o strogoj kontroli parametara žarenja i starenja, Dodavanje složenosti proizvodnji i osiguranju kvalitete. - Veće troškove u usporedbi s austenitnim nehrđajućim čelicima:
Zbog legirajućih elemenata i specijalizirane obrade, 15-5 obično košta više od uobičajenih ocjena poput 304 ili 316, potencijalno ograničavajući njegovu upotrebu na primjene kritičnih performansi. - Ograničena fleksibilnost hladnog oblikovanja:
Legura je manje duktilna i sklonija je stvrdnjavanju od austenitnih nehrđajućih čelika, Ograničavajući njegovu formabilnost i zahtijeva intermedijarno žarenje tijekom hladnog rada.
9. Prijave
15-5 Jedinstvena kombinacija visoke čvrstoće od nehrđajućeg čelika, žilavost, otpor korozije, a toplinska tretivnost čini ga preferiranim materijalom u širokom spektru zahtjevnih industrija.
Aerospace
- Strukturne komponente: Koristi se u dijelovima zrakoplova, zagrada, i podržava gdje je omjer snage i težine presudan.
- Osovine i pričvršćivači: Idealno za prizemnu opremu, pokretači, i učvršćivači visoke čvrstoće zbog njihove žilavosti i dimenzionalne stabilnosti.
- Turbina i dijelovi motora: Pogodno za komponente koje zahtijevaju dobru otpornost na zamor i toplinsku stabilnost.
Medicinski
- Ortopedski instrumenti: Kirurški alati i implantati imaju koristi od 15-5, otpor korozije, i mehanička pouzdanost.
- Kirurški alati: Ručke skalpela, stezaljke, i drugi precizni instrumenti koriste 15-5 Nehrđajući čelik za izdržljivost i lakoća sterilizacije.
Industrijski
- Dijelovi zupčanika i stabljike ventila: Zupčanici visoke snage, osovine, i komponente ventila u kemijskim i petrokemijskim biljkama.
- Osovine pumpe i okove: Otporan na nošenje i koroziju u umjereno agresivnim okruženjima.
- Okovi visoke čvrstoće: Koristi se tamo gdje su ušteda težine i mehaničke performanse neophodni.
Aditivna proizvodnja
- Metalni prah za 3D ispis: 15-5 PH prah od nehrđajućeg čelika sve se više koristi u Selektivno taljenje lasera (SLM) i Izravni metalni laserski sintering (DMLS) Procesi za proizvodnju složenih, Komponente visoke performanse s izvrsnim mehaničkim svojstvima.
10. Usporedba sa sličnim nehrđajućim čelicima
15 5 PH nehrđajući čelik dio je obitelji maršenzitska oborina (PH) nehrđajući čelici, i dijeli mnoge karakteristike s legurama poput 17-4 PH, 13-8 Mokar, i 17-7 PH.
Razumijevanje njegovih razlika i prednosti u usporedbi s ovim čelicima pomaže u odabiru najprikladnijeg materijala za specifične aplikacije.
| Vlasništvo / Legura | 15-5 Nehrđajući čelik | 17-4 PH Nehrđajući čelik | 13-8 Mo Stainless Steel | 17-7 PH nehrđajući čelik |
| Oznaka SAD -a | S15500 | S17400 | S13800 | S17700 |
| Istaknuti sastav | ~15% Cr, 5% U, Pokrajina, NB | ~ 17% Cr, 4% U, Pokrajina, NB | ~13% Cr, 8% U, Mokar, Pokrajina | ~ 17% Cr, 7% U, Pokrajina, NB |
| Toplotna obrada | Rješenje + starenje (H900–H1150M) | Rješenje + starenje (H900–H1150M) | Rješenje + starenje | Rješenje + starenje |
| Mehanička čvrstoća | Visok, up to ~1310 MPa tensile (H900) | Vrlo visok, up to ~1380 MPa tensile (H900) | Veća snaga, Dobra žilavost | Umjerena snaga, Izvrsna duktilnost |
| Žilavost | Superior toughness and transverse properties | Good toughness but lower than 15-5 | Velika žilavost, improved over 17-4 PH | Excellent toughness and formability |
| Otpor korozije | Better than 17-4 PH, good marine resistance | Dobar opći otpor korozije | Dobar otpor korozije | Umjerena otpornost na koroziju |
| Obradivost | Dobro, especially in annealed and overaged states | Dobro, widely used in machining | Umjerena obradivost | Dobra obradivost |
| Prijave | Zrakoplovni strukturni dijelovi, medicinski uređaji | Aerospace, industrijski, general-purpose PH | High-strength aerospace and chemical parts | Aerospace springs, precizni dijelovi |
| Koštati | Umjeren do visok | Umjeren | Higher due to Mo content | Umjeren |
Opseg prijave:
Dok 17-4 PH stainless steel is often the go-to for general-purpose applications due to its cost-effectiveness and wide availability, 15-5 PH stainless steel is preferred where higher toughness and dimensional stability are required.
13-8 Mo stainless steel offers higher strength but at increased cost, dok 17-7 PH nehrđajući čelik se vrednuje za izvrsnu svojstva duktilnosti i opruge.
11. Oblici i specifikacije 15-5 Nehrđajući čelik
Dostupni obrasci
- Bar, štap, traka, ploča
- Odgovori i ekstruzije
- Prah za AM (aditivna proizvodnja)
Standardi i specifikacije
- ASTM A564/A564M - barovi i oblici
- Ams 5659 - Aerospace komponente
- ASTM F899 - Kirurške primjene
- ISO 16061, U 10088-3 - Međunarodni ekvivalenti
12. Zaključak
15-5 nehrđajući čelik ističe se kao premium inženjerska legura koja se stapa visoka snaga, otpor korozije, i dimenzijska stabilnost s izvrsnim obradivost.
Njegova raširena upotreba u zrakoplovnim opskrbama, medicinski, i industrijski sektori naglašavaju njegovu vrijednost gdje performanse se ne mogu ugroziti.
S sve većim usvajanjem aditivna proizvodnja, 15-5 PH također otvara nove granice u fleksibilnosti dizajna i laganim bez žrtvovanja snage.
Iako zahtijeva Precizna obrada i toplinska obrada, Njegove prednosti u kritičnim aplikacijama i dalje čine materijal izbora za zahtjevna inženjerska okruženja.
Laga: Precizno lijevanje od nehrđajućeg čelika & Usluge izrade
Laga je pouzdan pružatelj usluga Visokokvalitetne usluge lijevanja od nehrđajućeg čelika i preciznih metala, Posluživanje industrija u kojima je učinak, izdržljivost, a otpornost na koroziju su kritične.
S naprednim proizvodnim sposobnostima i predanošću inženjerskoj izvrsnosti, Laga Pruža pouzdan, Prilagođena rješenja od nehrđajućeg čelika kako bi se ispunili najzahtjevniji zahtjevi za primjenu.
Naše mogućnosti od nehrđajućeg čelika uključuju:
- Investicijski lijev & Izgubljeni vosak
Visoko precizno lijevanje za složene geometrije, Osiguravanje uske tolerancije i vrhunske površinske završne obrade. - Lijevanje pijeska & Ljuskanje
Idealno za veće komponente i isplativu proizvodnju, posebno za industrijske i strukturne dijelove. - CNC obrada & Naknadna obrada
Kompletne usluge obrade, uključujući okretanje, mljevenje, bušenje, poliranje, i površinski tretmani.
Bilo da vam trebaju komponente visoke precize, složeni nehrđajući sklopovi, ili dijelovi izrađeni po mjeri, Laga Je li vaš pouzdan partner u proizvodnji od nehrđajućeg čelika.
Kontaktirajte nas danas da naučimo kako Laga mogu isporučiti rješenja od nehrđajućeg čelika s performansama, pouzdanost, i preciznost vaših industrijskih zahtjeva.
Česta pitanja
Je 15-5 čelični magnetski?
Da, 15-5 pH nehrđajući čelik je magnetski u svim uvjetima zbog svoje kartenzitne kristalne strukture.
Limenki 15-5 nehrđajući čelik biti zavaren?
Da, Ali zavarivanje zahtijeva predgrijavanje (typically 150–200°C), proper filler metals, and often post-weld heat treatment to avoid cracking and maintain mechanical properties.
Je 15-5 Nehrđajući čelik pogodan za proizvodnju aditiva?
Da, 15-5 stainless steel powder is widely used in selective laser melting (SLM) and direct metal laser sintering (DMLS) to produce complex, komponente visokih performansi.
