17-4 PH rozsdamentes acél | Csapadékkeményítő ötvözet

1. Bevezetés

17-4 PH rozsdamentes acél (gyakran nem S17400 néven adják meg, AISI 630, vagy en 1.4542) az iparágban az egyik legszélesebb körben használt csapadékkérő rozsdamentes acél.

Vonzó kombinációt nyújt a nagy szilárdság, jó keménység, Gyakorlati korrózióállóság és kiváló gyárthatóság.

Mert annak mechanikai állapotát inkább hőkezelés szabályozza, nem pedig önmagában a kompozíció,

17-4 A pH -t az erő/szilárdsági kompromisszumok tartományában testreszabható, hogy megfeleljen a kötőelemeknek, tengelyek, szelep alkatrészek, Repülőgép -szerelvények és sok más tervezett alkatrész.

2. Mi az 17-4 PH rozsdamentes acél?

17-4 PH a martenzitikus, csapadék keményedés rozsdamentes acél.

Elsősorban az ellenőrzött öregedés során előállított finom rézben gazdag csapadék képződése erősíti (csapadékkeményítés) Lépés a megoldáskezelés után.

A lágyított (megoldott) állami, Ez viszonylag puha és könnyen megmunkálható; Öregzés után elérheti a nagy szilárdságú ötvözött acélokhoz hasonló szakítószilárdságot, miközben megtartja a rozsdamentes fokozatok korrózióállóságának nagy részét.

Jellemzők

• Nagy szilárdság: A csúcshosszúság -szilárdság a H900 tartományban megközelíti ~ 1,3–1,4 GPA (190–200 KSI).
• Hőkezelhető: az öregedéssel testreszabott tulajdonságok (H900 → H1150 Tempers) Az erősség kiegyensúlyozása érdekében, Szilárdság és SCC ellenállás.
• Jó korrózióállóság: jobb, mint a tipikus martenzites acélok; Sok ipari és enyhén korrozív környezetre alkalmas.
• Jó gyárthatóság: oldat kezeléssel kezelt állapotban megmunkálható; hegeszthető megfelelő eljárásokkal.
• Mágneses: A martenzitikus mikroszerkezet a legtöbb körülmények között mágneses.
• Széles szállítási űrlapok: rúd, kovácsolás, lemez, huzal, por (additív és mim), kovácsolás.

3. Kémiai összetétele 17-4 PH rozsdamentes acél

A tulajdonságai 17-4 PH rozsdamentes acél közvetlenül kapcsolódnak a gondosan kiegyensúlyozott kémiai összetételéhez.

A besorolása a martenzitikus csapadék keményítő rozsdamentes acél, és minden ötvöző elem külön szerepet játszik az erő biztosításában, szívósság, és korrózióállóság.

Standard összetétel (Súly %)

4. Hőkezelési technológia 17-4 PH rozsdamentes acél

A kivételes erő - az elérési korrózió egyensúlya 17-4 PH rozsdamentes acél egyediből származik hőkezelési sorrend, Melyik kombinálja oldat -lágyítás és csapadékkeményítés (öregedés).

Alapvető hőkezelési folyamat

Lépés 1: Oldat -lágyítás

• Célkitűzés: Homogenizálja a mikroszerkezetet az összes réz és niobium feloldásával az austenit mátrixban; kiküszöbölje az öntözésből/kovácsolásból származó szegregációt.
• Paraméterek: Hő 1,040–1,060 ° C -ra (1,900–1,940 ° F), Tartsa 30–60 percig (a szakasz vastagságától függ: 30 percekre <25 mm, 60 percekre >50 mm), majd Levegőhűtés vagy víz oltás szobahőmérsékletre.
• Eredmény: Az austenit lágy martenzitgé alakul (keménység: ~ 200 HB); A réz maradványok túlteljesített szilárd oldatban maradnak - előkészítve az öregedés ötvözetét.

Lépés 2: Csapadékkeményítés (Öregedés)

• Célkitűzés: A rézatomok szabályozott diffúziója, hogy az ε-Cu erősítő erősség-indukciós kicsapódjon. Az öregedési hőmérséklet meghatározza a csapadék méretét és, így, teljesítmény:

• • Alacsony hőmérséklet (480° C): Finom csapadék (5 nm) → Max erősség, alacsony keménység.
  • Magas hőmérséklet (620° C): Durva csapadék (20 nm) → Alsó szilárdság, nagy keménység.

Szokásos öregedési hőmérsékletek (ASTM A564):

• H900: 482 ° C 1 H → Max erősség (~ 1310–1380 MPA), Keménység 40–45 HRC, De az alacsonyabb keménység.
• H1025: 552 ° C 4 H → Kiegyensúlyozott erő (~ 1170 MPA) és keménység; széles körben használják az űrben.
• H1075: 579 ° C 4 H → Mérsékelt erő (~ 1070 MPA), javult rugalmasság.
• H1100: 593 ° C 4 H → Alsó szilárdság (~ 1000 MPa), magasabb keménység, Jó stressz -korrózióállóság.
• H1150 (2-lépés): 620 ° C 4 H + hűvös + 620 ° C 4 H → A legalacsonyabb erő (~ 900 MPa), a legmagasabb rugalmasság és keménység, a tengerészgyalogosban használják & nukleáris.

5. Tipikus mechanikai tulajdonságok temperamentummal

A mechanikai teljesítmény 17-4 PH rozsdamentes acél nagymértékben függ attól öregedési állapot (kedély).

Különböző hőtkezelési hőmérsékletek kiválasztásával, A mérnökök kiegyensúlyozhatnak erő, szívósság, hajlékonyság, és korrózióállóság hogy megfeleljen az egyes alkalmazásoknak.

6. Korrózióállóság: Képességek és korlátozások

17-4 A pH mérsékelt korrózióállóságot kínál - a martenzitikus acélok fellendülése, de alacsonyabb szintű, mint az austenit vagy a duplex fokozat. Teljesítménye a környezettől függ, hőkezelés, és a felszíni kivitel.

Korróziós mechanizmusok & Teljesítményadatok

• Hüvelyes ellenállás: Fa = 18–20 (számolva %cr + 3.3×%mo + 16×%n)- Lower, mint 316L (Wood 24–26) de magasabb, mint 410 (Fa 16–18).
  -Ben 5% NaCl só spray -tesztelés (ASTM B117), 17-4 PH (passzivált) ellenáll a vörös rozsónak 500–700 órán keresztül vs. 1,000+ Órák 316L -re.
• Általános korrózió: Jól teljesít édesvízben, levegő, és enyhe vegyszerek (pH 4–10). -Ben 10% kénsav (H₂so₄), A korróziós arány az 0.1 mm/év (VS. 0.05 MM/év 316L -re).
• Granuláris korrózió (IGC): Alacsony széntartalom (<0.07%) és a niobium stabilizáció megakadályozza a króm -karbid csapadékot - áthalad az ASTM A262 gyakorlat e (IGC teszt) repedés nélkül.
• Stresszkorrózió -repedés (SCC): Ellenáll az SCC-nek az édesvízben és a legtöbb vegyi anyagban, de kloridban gazdag környezetben érzékeny (>100 PPM Cl⁻) húzóstressz alatt. H1150 temperamentum (alacsonyabb szilárdság) SCC-rezisztensebb, mint a H900.

Korróziócsökkentési stratégiák

• Passziválás: Merüljön be 20–30% salétromsavba (40–60 ° C, 30 jegyzőkönyv) A cr₂o₃ réteg megvastagításához - a só spray -ellenállást javítja 30%.
• Elektropropolising: Sima felületet hoz létre (RA ≤0,8 μm) Ez csökkenti a réskorróziót - kritikus az orvosi és élelmiszer -alkalmazásokhoz.
• Bevonatok: Durva környezethez (tengervíz), Vigyen fel PTFE -t vagy kerámia bevonatot a szolgálati élet 2–3x -os meghosszabbításához.

7. Gyártási módszerek: Öntvény, Kovácsolás, Megmunkálás, Hegesztés

Öntvény

• Befektetési öntés: Széles körben használják az űrrepüléshez, szivattyú, és a szelep alkatrészei, amelyekhez a hálózat közeli geometria és a finom felületi kivitel szükséges (RA 1,6-3,2 μm).
• Homoköntés: Nagy alkatrészekre alkalmazva, de az alacsonyabb dimenziós pontosság miatt későbbi megmunkálást igényel (CT8 - CT10 PER ISO 8062).
• Kulcsfontosságú megfontolások:

• • Zsugorodási juttatás ~ 2,0% 17-4 PH.
  • A porozitást és a szegregációs kockázatokat ellenőrzött megszilárdulással és forró izosztatikus sajtolással kell enyhíteni (CSÍPŐ).
  • Az utólagos oldat-lágyítás elengedhetetlen a csapadék megkeményedése előtt.

Kovácsolás

• Zárt háborító kovácsolás: Erősebb gabonaáramot és magasabb fáradtság -ellenállást eredményez. Ideális tengelyekhez, futómű, és szerkezeti részek.
• Nyitott kovácsolás: Nagy tuskákhoz használják, lemez, vagy gyűrűk, ahol az irány erőssége kritikus.
• Előnyök:

• • Szakítószilárdság 1380 MPA H900 temperamentumban kifinomult gabonaszerkezetgel érhető el.
  • Csökkent a belső zsugorodás kockázata az öntéshez képest.

• Kihívások: Magasabb szerszámköltségek és korlátozott tervezési szabadság a castinghoz képest.

Megmunkálás

• Megmunkálhatóság: Összehasonlítható 304 rozsdamentes acél oldattal kezelt állapotban, de a csapadék megkeményedése után lényegesen nehezebbé válik (PÉLDÁUL., H900 Temper keménység ~ 44 HRC).
• Ajánlások:

• • Használjon karbid szerszámokat merev beállításokkal.
  • Foglaljon árvízhűtőfolyadékot a munka keményedés csökkentése érdekében.
  • Befejezés megmunkálása, amelyet gyakran végeznek oldat-betartott állapot, ezt követi a végső hőkezelés.

• Alkalmazások: Precíziós repülőgép -szerelvények, orvosi műszerek, turbina alkatrészek.

Hegesztés

• Folyamatok: GTAW (FOGÓCSKAJÁTÉK), Harapás (NEKEM), és az Smaw megvalósítható.
• Hegesztés: Jó, de megköveteli a hegeszt utáni hőkezelést (oldat -lágyítás + öregedés) Az egységes csapadékkeményítés helyreállítása érdekében.
• Kulcsfontosságú gyakorlatok:

• • Kanyarodott (idős) anyagnak kell lennie nem közvetlenül hegesztve - a repedés és a csökkentő mechanikai tulajdonságok kockázata.
  • Töltőfémek: AWS A5.9 ER630 vagy ekvivalensek 17-4 PH.

• Teljesítmény: A hegesztések megfelelő hőkezelés után érhetik el a szülő közeli erejét, Bár a keménység néha kissé alacsonyabb a hegesztési zónákban.

8. A 17-4 PH rozsdamentes acél

17-4 A pH -rozsdamentes acélt széles körben választják az igényes iparágakban, mert kombinálódik nagy szilárdság, korrózióállóság, és kiváló dimenziós stabilitás hőkezelés után. Az alábbiakban bemutatjuk a reprezentatív alkalmazási területeket:

Repülőgép & Védelem

• Futómű alkatrészei, hajtómű tengelyek, és a turbina motor alkatrészei -Használja ki a nagy szilárdság-súly arányt és a stressz-korrózió-repedés ellenállását.
• Rögzítőelemek és szerelvények - A H900 és a H1025 hőmérsékletek szakítószilárdságokat biztosítanak > 1,200 MPA, Kritikus a rakományt hordozó ízületekben.

Olaj & Gáz / Energia

• Szelepszár, szivattyú tengelyek, kompresszor alkatrészek - - 17-4 A pH-k ellenállnak mind a kloridban gazdag tengeri környezetnek, mind a nagynyomású műveleteknek.
• Lesikló szerszámok és fúrókészülékek - Szükség van keménységre és kopásállóságra, Gyakran a H900 - H1025 Tempers -ben.
• Energiatermelő turbinák - pengékben használják, lemezek, és a megemelkedett hőmérsékleti ellenállás lakásai (~ 315 ° C -ig).

Vegyi feldolgozás & Tengeri

• Agitátor tengelyek, járókerék, keverők - Használási rezisztencia a savas/lúgos oldatokkal szemben.
• Tengeri hardver, légcsavar tengely, tengelykapcsoló - A duplex ötvözetek gyakran versenyeznek itt, de 17-4 A pH kiváló egyensúlyt kínál a korrózióállóság és a megmunkálhatóság egyensúlyának.
• Tengervíz -sótalanító berendezés -Bizonyított szolgálati élettartam a kloridban gazdag sókon.

Orvosi & Élelmiszeripar

• Műtéti eszközök, ortopéd implantátumok - Kihasználja a nagy keménységből, kopásállóság, és korrózióvédelem passziválás vagy elektropolizálás után.
• Élelmiszer -feldolgozó berendezés - A felhasználások között szerepel a vágó pengék, kés, és az eszközök kialakítása, ahol mind az erő, mind a higiéniai felületek kritikusak.

Ipari & Általános tervezés

• Formák és meghalások a műanyag injekcióhoz - Kiváló dimenziós stabilitás hőkezelés után biztosítja a hosszú élettartamot.
• Csapágyak, fogaskerék, és orsók - A H900 temperamentum támogatja a nagy kopásállóságot.
• Nagy teljesítményű rugók és kötőelemek - Kombinálja a fáradtság ellenállását a korrózióvédelemmel.

9. Márkák különböző nemzetközi szabványok szerint

10. Összehasonlító elemzés: 17-4 PH VS. Versengő ötvözetek

17-4 A pH -rozsdamentes acél a tervezési követelménytől függően több ötvözött családdal versenyez - különösen erő, szívósság, korrózióállóság, és a költségek.

Egyedülálló képessége, hogy a nagy mechanikai szilárdságot és a közepes-magas korrózióállósággal kombinálja, sokoldalú választássá teszi.

11. Kihívások & Korlátozások

Erősségei ellenére, 17-4 A pH -nak vannak olyan korlátozásai, amelyeket a tervezés és az alkalmazás során kell kezelni:

Magas hőmérsékleti teljesítmény

• Korlátozás: A szilárdság gyorsan lebomlik 300 ° C felett - 500 ° C -on, H900 szakítószilárdság csökken 500 MPA (57% csökkentés).
• Enyhítés: Magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz (>300° C), Használja az Inconelt 718 (megtart 90% Erő 600 ° C -on) vagy kabát 17-4 PH hőálló kerámia réteggel.

Klorid érzékenység

• Korlátozás: Hajlamos a pontozásra és az SCC-re kloridban gazdag környezetben (>100 PPM Cl⁻) húzóstressz alatt.
• Enyhítés: Használja a H1150 Temper -t (Az alacsonyabb szilárdság csökkenti a stresszt); rendszeresen passzivál; Kerülje a tervezésben lévő réseket.

Megkötött edzett hőmérsékletek megmunkálása

• Korlátozás: H900 temperamentum (HB 300–380) Növeli a szerszám kopási és megmunkálási költségeit.
• Enyhítés: Gép az oldat által bátorított állapotban (HB 200), akkor az életkor a végső keménységig; Használja a CBN eszközöket a kritikus funkciókhoz.

Költség

• Korlátozás: 17-4 A pH 30–50% -kal több, mint 304 rozsdamentes acél a réz- és niobium kiegészítések miatt.
• Enyhítés: Használat 17-4 A pH csak a terhelés hordozó alkatrészeihez; Kombináljon alacsonyabb költségű ötvözetekkel (PÉLDÁUL., 304) nem kritikus részekhez.

12. Fenntarthatóság & A jövőbeli trendek

17-4 A PH fejlődik a fenntarthatósági célok és a feltörekvő ipari igények elérése érdekében:

Fenntarthatósági kezdeményezések

• Újrahasznosítás: 17-4 PH az 100% újrahasznosítható, tulajdonságok elvesztése nélkül - újrahasznosítva 17-4 PH megköveteli 40% Kevesebb energiát termelni, mint az elsődleges anyag (Világ rozsdamentes acél szövetség).
• Csökkentett hulladék: Befektetési casting 17-4 A pH minimalizálja az anyaghulladékot (95–98% hozam) VS. megmunkálás (70–80% hozam).
• Hosszú élettartam: Repülési alkalmazásokban, 17-4 A pH komponensek tartanak 20+ Évek - A csere gyakoriságának és a hulladéklerakók hulladékának csökkentése.

A jövőbeli trendek

• Additív gyártás (AM): 3D-nyomtatott 17-4 PH (lézerpor ágyfúzión keresztül, LPBF) komplex geometriákat állít elő (PÉLDÁUL., rácsszerkezetek) -vel 15% Magasabb fáradtság ellenállás, mint az öntött alkatrészek - az űrmotorok alkatrészeiben használtak.
• Nanoméretű csapadék: Fejlett öregedési folyamatok (PÉLDÁUL., izotermikus öregedés) Készítsen kisebbet, Egységesebb Cu csapadék (2–5 NM)—A szilárdság 10–15% -kal történő növelése a keménység csökkentése nélkül.
• Hibrid ötvözetek: 17-4 A pH -t szén nanocsövekkel erősítve (CNTS) vagy kerámia részecskék-javítja a magas hőmérsékleti szilárdságot 20% (Fejlesztés alatt a következő generációs turbina alkatrészek számára).
• Alacsony hőmérsékletű öregedés: Új temperamentumok (400–450 ° C) csökkentse az energiafelhasználást 30% Miközben fenntartja 90% H900 szilárdság-a nagy volumenű EV komponensek számára is ki van állítva.

13. Következtetés

17-4 A pH rozsdamentes acél rugalmas, Nagy teljesítményű ötvözet család, amely áthidalja a rozsdamentes acélok és a nagy szilárdságú ötvözött acélok közötti rést.

Annak képessége, hogy a hőkezeléssel testreszabható legyen, kivételes választássá teszi, amikor a tervezőkre szükségük van erő, ésszerű korrózióállóság és gyárthatóság ugyanabban az anyagban.

A hőmérséklet megfelelő kiválasztása, gondos gyártás (hegesztési és megmunkálási gyakorlat), és a megfelelő felületkezelések maximalizálják a szolgálati élettartamot.

Kloridban gazdag vagy nagyon magas hőmérsékleti környezethez, Az alternatívákat, például a duplex rozsdamentes acélokat vagy a nikkel -szuperfémeket, figyelembe kell venni.

 

GYIK

Az 17-4 PH mágneses?

Igen, Mert ez egy martenzitikus rozsdamentes acél, A legtöbb hőmérsékleten mágneses.

Tud 17-4 A pH -t megkeményítheti a hideg munka?

Munka-kemény, de a tervezett erősítő mechanizmus a csapadék megkeményedése (öregedés). A szűk végső dimenziókhoz, gép oldat kezelt állapotban, akkor az életkor.

Mi a különbség között 17-4 PH és 15-5 PH rozsdamentes acél?

Mindkettő pH -s rozsdamentes acél, de 17-4 A pH -nak magasabb a króm (15–17,5% vs. 14–15,5% 15-5 PH) és alsó nikkel (3–5% vs. 3.5–5,5% 15-5 PH).

17-4 A pH nagyobb szilárdságot kínál (H900: 1,150 MPA vs. 15-5 PH H900: 1,050 MPA), míg 15-5 A pH -nak valamivel jobb korrózióállósága van (Faipari 20 VS. 19) és a megfogalmazhatóság.

Tud 17-4 A pH -t a tengervíz alkalmazásában kell használni?

Limited-17-4 pH (Fa 18–20) hajlamos a tengervízben történő csapásra (35,000 PPM Cl⁻) 500–700 óra után (ASTM B117).

Hosszú távú tengervíz használatra, Válassza a 316L lehetőséget (Wood 24–26) vagy duplex 2205 (Wood 32–35).

Ha 17-4 PH szükséges, Használja a H1150 Temper -t + elektropropolising + PTFE bevonat, hogy meghosszabbítsa a szolgálati életet 2–3 évre.

Mi a maximális hőmérséklet 17-4 A pH képes ellenállni?

Folyamatos szolgáltatáshoz, 17-4 A pH 300 ° C -ra korlátozódik (H900 temperamentum) vagy 350 ° C (H1150 temperamentum).

300 ° C felett, Aki kicsapódott Coarsent, Az erő csökkentése. Rövid távú expozícióhoz (1–2 óra), akár 450 ° C -ig is tolerálható.

Hogyan befolyásolja a hegesztés 17-4 PH tulajdonságai?

A hegesztés lágyítja a hővel érintett zónát (HAZ) A Cu csapadékok feloldásával - a Haz szakószilárdsága 30–40% -kal csökkenhet.

Az erő visszaállításához, Végezzen el a hegeszt utáni megoldás lágyítását (1,050° C, 1 óra) + Az eredeti temperamentumra való visszatérés. Használjon GTAW -t az ER630 töltőfémmel a repedés minimalizálásához.

Az 17-4 Az orvosi implantátumokhoz alkalmas pH?

Igen-h1150-temperamentum 17-4 A pH biokompatibilis (Találkozik az ISO -val 10993) és ortopédiai implantátumokban használják (térd, csípő) és műtéti eszközök.

Elektropropolisher -et igényel (RA ≤0,8 μm) A baktériumok adhéziójának és passzivációjának csökkentése érdekében a testi folyadékokban a korrózióállóság fokozása érdekében.