1. 導入
1.4542 ステンレス鋼 - アメリカの指定でも知られています 17-4ph - 広く使用されています 降水硬化 (ph) マルテンサイトステンレス鋼.
それは要求するセクターで重要な役割を果たしています 高強度, 良好な腐食抵抗, 優れた寸法安定性, 航空宇宙を含む, 医学, 石油化学, 食品加工産業.
PHステンレス鋼の発達は、1940年代にオーステナイトステンレス鋼のパフォーマンスギャップを埋めるために現れました (良好な腐食抵抗ですが、強度は低いです) およびマルテンサイトグレード (高強度ですが、耐食性が制限されています).
これらの中で, 17-4ph (1.4542) ステンレス鋼は、そのために急速に人気を博しました 大幅な歪みなしに熱処理によって強化されるユニークな能力.
2. 何ですか 1.4542 ステンレス鋼?
1.4542 (x5crnicunb16-4) ステンレス鋼, 17-4phステンレス鋼とも呼ばれます, ほぼ含む降水硬化マルテンサイトステンレス鋼です 17% クロムと 4% ニッケル, 銅と一緒に, ニオブ, およびその他のトレース要素.
高強度のユニークな組み合わせを提供するように特別に設計されています, 耐食性, そして熱の治療可能性, 重要な構造的および機械的アプリケーションに最適です.
化学組成 & 冶金
| 要素 | 典型的なコンテンツ (%) | 合金の機能 |
| クロム (cr) | 15.0 - 17.5 | 腐食抵抗のための安定した受動的酸化物層を形成します; 硬度と酸化抵抗を強化します. |
| ニッケル (で) | 3.0 - 5.0 | オーステナイトフェーズを安定させます; 靭性と延性を高めます; 耐食性を改善します. |
| 銅 (cu) | 3.0 - 5.0 | 降水硬化の重要な要素; 老化中に細かいcuリッチ沈殿物を形成します, 合金を強化します. |
| ニオブ (NB) + タンタル (面) | ≤ 0.45 | 穀物精製所として機能します; 安定した炭化物を形成します; 降水を制御し、強度と耐食性を改善します. |
| 炭素 (c) | ≤ 0.07 | マルテンサイトを形成することにより、硬度と強度を改善します; 過剰な炭素は、耐食性を減少させる可能性があります. |
| マンガン (Mn) | ≤ 1.00 | 鋼製造中の脱酸化の援助; ホットワーキング性を向上させ、硬直性をわずかに向上させます. |
| シリコン (そして) | ≤ 1.00 | デオキシ酸剤として機能し、強度と靭性を改善します; 酸化に対する耐性を高めます. |
| リン (p) | ≤ 0.040 | 通常、不純物; 少量は機械加工性を向上させることができます, しかし、多すぎると靭性が低下します. |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.030 | 加工性が向上します, 特にフリーマシングレードで, しかし、延性と腐食抵抗に悪影響を及ぼします. |
3. 熱処理と老化 1.4542 ステンレス鋼
熱処理は、の完全な機械的性能を解き放つための中心です 1.4542 ステンレス鋼 (17-4ph).
その強度と硬さは、鋳造または形成中に得られません, しかし、 降水硬化 (エージング) プロセス それが続きます ソリューションアニーリング.
広範な歪みなしに高強度に熱処理される合金のユニークな能力は、精密成分に最適です.
ソリューションアニーリング (条件a)
とも呼ばれます 溶液処理, これは熱処理サイクルの最初のステップです:
- 温度: 〜1020–1060°C (通常 1040 °C)
- プロセス: 均一に熱, 沈殿物を溶解するために保持します, その後、急速に冷却します。しばしば空冷式
- 目的:
-
- 銅とニオビウムが豊富な相を固体溶液に溶解します
- a 完全なマルテンサイト構造 冷却すると
- 老化する前に、柔らかくて機械加工可能な状態を提供します
- 結果として生じる微細構造: マルテンサイト (冷却速度に応じて、オーステナイトが保持されています)
降水硬化 (老化治療)
溶液アニーリングの後, 素材はです 年齢 中程度の温度で形成されます ナノスケールの銅沈殿 マルテンサイトマトリックス内.
これらの粒子は脱臼の動きを妨害します, 強さと硬度の向上.
標準的な老化温度と条件:
| パラメーター | H900 | H925 | H1025 | H1075 | H1150 | H1150-M (二重熟成) |
| 老化温度 (°C) | 482 | 496 | 552 | 579 | 621 | 2 × 621 |
| 老化時間 (時間) | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 × 4 |
| 硬度 (HRC) | 40–44 | 38–42 | 34–38 | 31–35 | 28–32 | 27–30 |
| 抗張力 (MPA) | ≥1310 | 〜1240 | 〜1140 | 〜1070 | 〜930 | 〜900 |
| 降伏強度 (MPA) | ≥1170 | 〜1100 | 〜1000 | 〜930 | 〜800 | 〜790 |
| 伸長 (%) | ≥10 | 〜11 | 〜12 | 〜14 | 〜15 | 〜16 |
重要な傾向と考慮事項:
- 老化温度が低い (例えば。, H900) → 最大強度, 延性の低下
- より高い老化温度 (例えば。, H1150) → 延性の向上, タフネス, およびSCC抵抗
- ダブルエイジング (例えば。, H1150M) 改善します 安定性と腐食抵抗 さらに遠く, 海洋環境または酸っぱい環境で使用されます
オーバーアングと安定化
オーバーアッシング 材料が温度が高すぎる、または長すぎるときに発生します. これは原因です:
- 銅沈殿物の粗大化
- 強度と硬度の低下
- 延性の改善と 応力腐食抵抗
安定化老化, のような H1150-M, 溶接または加工後によく使用されます:
- 残留応力を緩和します
- 腐食抵抗を回復します
- 歪みを最小限に抑えます
4. 物理的な & の熱特性 1.4542 ステンレス鋼
1.4542 ステンレス鋼は、物理的特性と熱特性のバランスの取れた組み合わせを示します, 航空宇宙などの高性能環境での精密成分に非常に適しています, 石油化学, エネルギー産業.
一般的な物理的特性
| 財産 | 価値 | 備考 |
| 密度 | 〜7.75–7.80 g/cm³ | 300シリーズのステンレス鋼をわずかに上回っています |
| 弾性率 (ヤングモジュラス) | 〜200 gpa | 気性と方向によってわずかに異なります |
| ポアソンの比率 | 0.27–0.30 | |
| 電気抵抗率 | 〜0.8×10⁻⁶Ω; m | 炭素鋼よりも高い; マルテンサイトステンレス鋼の典型 |
| 磁性透過性 | 強磁性 | マルテンサイトマトリックスのため |
| 音速 | 〜5,900 m/s | ソリッドバーの縦方向の波 |
熱特性
| 財産 | 価値 | 備考 |
| 熱伝導率 (20°Cで) | 〜16–18 w/m・k | 炭素鋼や400シリーズのステンレスよりも低い |
| 比熱容量 (20°Cで) | 〜500 j/kg・k | 適度; 他のマルテンサイトグレードに匹敵します |
| 熱膨張係数 (20–200°C) | 〜10.8–11.5×10⁻⁶ /k | 影響は、精密なアセンブリに耐性に適合します |
| 融解範囲 | 1400–1440°C | |
| 動作温度範囲 | -40°C〜 +315°C (典型的な) | 老化した気性は、最大サービス温度に影響します |
| スケーリング抵抗 | 600°Cまで中程度 | 315°Cを超える継続的な使用はお勧めしません |
5. の腐食抵抗 1.4542 ステンレス鋼
- 一般的な腐食: 大気中の優れた抵抗, 淡水, そして多くの化学環境.
- ピッティング/隙間抵抗: オーステナイトのステンレスよりも耐性が少ない (例えば。, 316l), しかし、基本的なマルテンサイトグレードよりも優れています.
- ストレス腐食亀裂 (SCC): 引張ストレス下の塩化物環境で脆弱です; オーバーアッシングによって改善されました (H1150-M).
6. の製造と機械性 1.4542 (17-4ph) ステンレス鋼
1.4542 ステンレス鋼は、機械的強度と腐食抵抗の並外れた組み合わせで評価されています, しかし、その製造と加工性の特性は、その熱処理状態によって大きく異なります.
加工性
の加工性 1.4542 ステンレス鋼は、その熱処理状態に大きく依存しています:
| 状態 | 相対的な加工性 (%) | メモ |
| アニールされたソリューション (条件a) | 〜55–60％ (VSフリーマシニングスチール) | 柔らかい, より延性があります - マシンはイジーですが、グミチップフォーメーション |
| 年齢 (例えば。, H900, H1025) | 〜65–70％ | より良い表面仕上げ, チップ形成の改善; ツールの摩耗が増加します |
重要な考慮事項:
- ツーリング: 適切なコーティングを備えたカーバイドまたはコバルトHSSツールを使用します (Tialn, ticn).
- クーラント: 熱を制御し、ツールの寿命を延ばすために推奨される洪水クーラント.
- 切断速度: 60carbide挿入物を備えた–90 m/min, 気性と操作に応じて.
- カットの飼料/深さ: 作業の硬化を避けるために、中程度である必要があります.
溶接性
オーステナイトのステンレス鋼ほど溶接は簡単ではありません (のように 304 または 316), 1.4542 材料は、適切な予防策で正常に溶接できます:
- 溶接方法: gtaw (ティグ), ゴーン (自分), そして、SMAWが適しています.
- フィラー金属: ER630またはAWS A5.9クラスER17-4PH (一致する化学)
- 予熱/ポストチート:
-
- 予熱します: 通常は必要ありません.
- ポストウェルド老化: 機械的特性を復元し、残留応力を最小限に抑えるために必要です.
- クラッキングリスク: 低い, ただし、オーバーエイジの溶接は避けてください (H1150+) 状態.
考慮事項の形成と偽造
で 解決策 (条件a) 州, 1.4542 (17-4ph) ステンレス鋼 展示 優れた形成性, などの操作に適しています 曲げ, ローリング, およびスタンピング.
この段階で, 素材の 延性マルテンサイト構造 (老化前) 亀裂や骨折の重大なリスクなしにプラスチック変形を受けることができます.
しかし, 材料が老化したら (例えば。, H900 – H1150テンパー), 銅が豊富な相の沈殿からの強度と硬度の大幅な増加により、その形成性が低下します.
結果として, 老化後のコールドフォーミングはお勧めしません, そして、老化前にフォーミング操作を実行する必要があります.
のために ホット鍛造, 推奨される温度範囲はです 950–1150°C. この範囲は最適な可塑性を保証し、熱亀裂のリスクを最小限に抑えます.
均一な機械的特性と微細構造を達成するため, 慎重な注意を払う必要があります:
- 鍛造比: 単一のパスで過度の変形を避けてください; 複数の制御パスを使用します.
- 冷却方法: 鍛造後, 空気冷却は典型的です, その後、ソリューションアニーリングが続きます (〜1040°C) 希望の特性に年齢硬化.
- 穀物洗練: 適切な変形と制御された温度サイクリングは細かい粒度を促進します, 疲労と靭性にとって重要です.
7. の表面仕上げ 1.4542 ステンレス鋼
1.4542 ステンレス鋼, とも呼ばれます 17-4ph, 意図したアプリケーションに応じて、さまざまな表面仕上げプロセスによく応答します. 一般的な表面仕上げ技術:
機械加工仕上げ
- 応用: 一般工学部品, 航空宇宙コンポーネント.
- 備考: 解決策と老化した状態の両方で達成可能. 老化した状態で (例えば。, H900), 表面の粗さは、ツールの摩耗により増加する可能性があります.
- 典型的な粗さ (ra): 0.8–3.2μm, ツーリングと切断パラメーターに応じて.
漬物と危険性
- 目的: クロムが豊富なパッシブ層を復元することにより、スケールを削除し、腐食抵抗を強化します.
- プロセス: 製造または溶接後の硝酸またはクエン酸による化学処理.
- 規格: ASTM A380 / A967.
機械的研磨
- 目的: 美学を改善し、表面の粗さを減らします.
- メモ: 細かい研磨 (鏡の仕上げまで) 表面の硬さのため、H900のような硬化した気性でより挑戦的です (40 HRC以上).
- アプリケーション: 食品グレードの機器, 外科的ツール.
エレクトロポリッシング
- 目的: 腐食抵抗を強化しながら、微小な滑らかさと表面を非難します.
- 利点: 複雑な形状のある部品に特に便利です (例えば。, バルブ, 医療ツール).
- 結果: 明るい, スムーズ, そして非常にきれいな表面 (ra < 0.2 μm可能性).
ビーズまたはショットブラスト
- 応用: 航空宇宙, 石油化学.
- メディア: ガラスビーズ, ステンレス鋼のショット, またはセラミックメディア.
- 効果: 均一なマット面を生成します, スケールと軽微な欠陥を削除します.
- 考慮: 腐食保護を回復するための不動態化が続く必要があります.
コーティング & メッキ (必要に応じて)
- 例: PVDコーティング (錫, CRN) 耐摩耗性のため; アンチフーリングのためのPTFE.
- 注記: 1.4542 多くの場合、その固有の腐食抵抗のために追加のコーティングなしでうまく機能します, しかし、コーティングは過酷または研磨環境で使用されます.
8. のアプリケーション 1.4542 (17-4ph) ステンレス鋼
1.4542 ステンレス鋼 - とも呼ばれます 17-4ph (降水硬化) ステンレス鋼 - 産業全体で広く使用されています 高強度, 良好な腐食抵抗, そして 熱処理後の優れた寸法安定性 重要です.
航空宇宙産業
- アプリケーション:
-
- タービンエンジンコンポーネント
- 航空機の留め具とブッシング
- 着陸装置部品
- 構造括弧と継手
機械 & 精密エンジニアリング
- アプリケーション:
-
- ハイロードシャフト
- バルブコンポーネント
- スプリングとカップリング
- ギアアセンブリ
油, ガス & 石油化学
- アプリケーション:
-
- バルブボディとシート
- ポンプシャフトとインペラ
- フランジ, ノズル, およびダウンホールツール
化学処理産業
- アプリケーション:
-
- 原子炉コンポーネント
- シャフトとアジテーターの混合
- 高圧容器
医学 & 食品加工
- アプリケーション:
-
- 手術器具
- 食品加工型と死にます
- 衛生継手
添加剤の製造 (午前) / 3D 印刷
- アプリケーション:
-
- カスタム機械部品
- 軽量格子構造
- 医療インプラントとツール
自動車 & モータースポーツ
- アプリケーション:
-
- 高性能ドライブトレインコンポーネント
- サスペンションリンク
- ターボチャージャーハウジング
9. の長所 1.4542 ステンレス鋼
高強度
- 緊張した強度を達成します 〜1310 MPa H900状態, 高負荷アプリケーションに最適です.
良好な腐食抵抗
- 耐性耐性を提供します 304 多くのニュートラルで軽度の腐食性環境でのステンレス鋼.
優れた硬度
- 硬度はまで到達できます 〜44 HRC 老化した条件, 耐摩耗性コンポーネントに適しています.
寸法安定性
- 熱処理と機械加工中に寸法精度を維持します。.
汎用性の高い熱処理オプション
- 強度と靭性は、さまざまな温度で年齢硬化を介して調整できます (H900, H1025, H1150, 等).
良好な疲労抵抗
- 疲労およびストレス腐食亀裂に耐性があります, 周期的な負荷条件下でも.
溶液が覆われた状態での溶接性
- アニール状態で効果的に溶接することができます, 溶接後の熱治療をお勧めします.
添加剤の製造に優しい
- メタルパウダーとして利用できます 3D印刷 SLMやDMLなどのテクノロジー.
10. の短所 1.4542 ステンレス鋼
オーステナイトグレードよりも低い耐食性
- 非常に攻撃的な環境には適していません (例えば。, 高塩化物または酸性状態); 316このような場合、Lは優れています.
高温でのパフォーマンスの低下
- 上記のプロパティが低下します 〜300°C (572°F), 高温アプリケーションでの使用の制限.
過剰な条件での脆弱性
- 高温で老化します (例えば。, H1150) 硬度を低下させ、靭性を損なう可能性があります.
低温靭性が低い
- 衝撃耐性は、ゼロ下の温度で大幅に低下します.
厳密な熱処理制御が必要です
- 不十分または不適切な老化は、パフォーマンスの矛盾や抱負につながる可能性があります.
老化後の延性の低下
- 老化した条件ではフォーカビリティが低下します, 複雑なコールドフォーミングには適していません.
11. の同等の指定 1.4542 ステンレス鋼
| 標準システム | 指定 | メモ |
| で (ヨーロッパ) | 1.4542 / x5crnicunb16-4 | 公式の指定 |
| 私たち (アメリカ合衆国) | S17400 | 統一番号システム |
| aisi/astm (アメリカ合衆国) | 17-4ph | ASTMに基づく一般的な業界名 |
| から (ドイツ) | x5crnicunb16-4 | に相当 1.4542 古いドイツの仕様で |
| afnor (フランス) | Z6CNU17-04 | フランスの指定 |
| BS (英国) | BS 970: 630 | 英国標準 (今では主に置き換えられました) |
| 彼はそうです (日本) | SUS630 | 日本の産業標準 |
| gost (ロシア) | 12KH17N4G9 | 近似ロシアの同等 |
| ISO | ISO 15156 / ISO 3506-6 | 腐食耐性アプリケーション用 |
12. の比較 1.4542 (17-4ph) 同様の合金があります
| 財産 / 合金 | 1.4542 (17-4ph) | 15-5ph | 17-7ph | 316l | Ca6nm (13cr) |
| タイプ | pHマルテンサイトSS | pHマルテンサイトSS | pH半austenitic ss | オーステナイトss | マルテンサイトSS |
| 抗張力 (MPA) | 930–1310 (H900 – H1150) | 930–1200 | 1030–1310 (CH900) | 〜485 | 〜655–760 |
| 降伏強度 (MPA) | 860–1170 | 860–1100 | 965–1170 | 〜170 | 〜415–655 |
| 伸長 (%) | 10–20 | 10–17 | 8–12 | 40以上 | 15–20 |
| 硬度 (HRC) | 28–44 | 30–42 | 38–47 | 〜20 | 20–32 |
| タフネス | 適度 (低温: 貧しい) | 17〜4時を超えて改善されました | 老化した状態で低い | 素晴らしい | 適度 |
| 耐食性 | 良い | 良い (少し良い) | 適度 | 素晴らしい | 適度 |
| 溶接性 | ソリューションが鳴り響きます | 17-4phよりも優れています | 限定 | 素晴らしい | ポストHTで良い |
| 形成性 | 老化したときに限られています | 少し良い | アニール状態で良い | 素晴らしい | 適度 |
| サービス温度範囲 (°C) | -40 に 300 | -50 に 315 | -50 に 425 | -200 に 500 | -50 に 275 |
| 磁気? | はい (マルテンサイト) | はい | わずか | いいえ | はい |
| アプリケーション | 航空宇宙, バルブ, ツール | 構造航空宇宙, カビ | スプリング, ベローズ, ダイアフラム | 製薬, 食べ物, 化学薬品 | タービン, パンプス, インペラ |
メモ:
- pH =降水硬化
- 値は熱処理によって異なる場合があります (例えば。, H900, H1025, H1150) および特定の基準 (AMS, ASTM).
- 15-5ph 化学的に17-4phに類似していますが、Δフェライトの減少により、わずかに改善された靭性と溶接性が向上します.
- 17-7ph スプリングアプリケーション向けに設計されています, 優れた強度と疲労を伴いますが、耐食性が少なくなります.
- 316l 腐食性環境では優れていますが、機械的強度ははるかに低いです.
- Ca6nm, 鋳造マルテンサイトステンレス鋼, ハイドロタービンと圧力保持部品に良いバランスを提供します.
13. 結論
1.4542 (17-4ph) ステンレス鋼は、利用可能な最も汎用性の高い降水硬化グレードの1つを表しています.
その 高強度, 制御された機械的特性, そして良好な腐食抵抗 要求の厳しい環境で不可欠にします.
タフネスや腐食抵抗においてオーステナイトグレードと一致しない可能性がありますが, その能力 歪みが最小限で抑制されます 精密コンポーネントの明確な利点を提供します.
の材料を選択するとき 航空宇宙, 医学, 防衛, または製造, 1.4542 材料は残っています バランスが取れています, 高性能の選択, 特に強さ, 耐食性, 寸法制御も同様に重要です.
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FAQ
は 1.4542 ステンレス鋼の磁気?
はい. のために 1.4542 ステンレス鋼 マルテンサイト微細構造, そうです 強磁性, 特に老化後.
します 1.4542 ステンレス鋼の錆?
はい, 1.4542 ステンレス鋼 (17-4ph) 特定の条件下で錆びることがあります.
クロム含有量と保護酸化物層のために良好な腐食抵抗がありますが、局所的な腐食が発生する可能性があります, ピッティングのように, 過酷な環境で、または不適切に扱われている場合.
適切な熱処理, 仕上げ, メンテナンスは錆を防ぐための鍵です.
できる 1.4542 ステンレス鋼は溶接されます?
はい, 溶接することができます, しかし、溶接後の熱処理 (PWHT) 通常、機械的特性と腐食抵抗を復元するために必要です.
は 1.4542 極低温または高温サービスに適した材料?
でうまく機能します 中程度の温度 (最大300°Cまで) しかし、そうです 極低温または高温には推奨されません (>400°C) タフネスの喪失またはオーバーアッシングによるサービス.
