17-4 PH nerūdijantis plienas | Krituliai kankinantys lydiniai

1. Įvadas

17-4 PH nerūdijantis plienas (dažnai nurodoma kaip UNS S17400, AISI 630, arba en 1.4542) yra vienas iš plačiausiai naudojamų kritulių kankinančių nerūdijančių plienų pramonėje.

Tai pateikia patrauklų derinį Didelė jėga, Geras tvirtumas, Praktinis atsparumas korozijai ir puikus gaminamumas.

Nes jo mechaninę būklę kontroliuoja terminis apdorojimas, o ne vien kompozicija,

17-4 PH gali būti pritaikytas įvairiems stiprumo/tvirtumo kompromisams, kad tiktų tvirtinimo detales, velenai, vožtuvo komponentai, aviacijos ir kosmoso jungiamosios detalės ir daugelis kitų inžinerinių dalių.

2. Kas yra 17-4 PH nerūdijantis plienas?

17-4 PH yra a martensitic, Kritulių kankinimas Nerūdijantis plienas.

Tai pirmiausia sustiprina susidarant smulkioms vario turtingoms nuosėdoms, susidarančioms kontroliuojamo senėjimo metu (Kritulių kietėjimas) Žingsnis po sprendimo gydymo.

Atkaitintame (sprendimas) būsena, Jis yra gana minkštas ir lengvai apdirbamas; Po senėjimo jis gali pasiekti tempimo stiprumą, panašų į didelio stiprumo lydinio plienus.

Savybės

• Didelė jėga: Didžiausias tempimo stiprumas H900 diapazone artėja ~ 1,3–1,4 GPa (190–200 ksi).
• Termiškai apdorojamas: Nuosavybės, pritaikytos senėjimui (H900 → H1150 Temperiai) subalansuoti jėgą, tvirtumas ir SCC pasipriešinimas.
• Geras atsparumas korozijai: geriau nei tipiški martensititiniai plienai; Tinka daugeliui pramoninių ir švelniai ėdurinių aplinkų.
• Geras gamintojas: Makuojama tirpalu apdorotos būklės; suvirinamas tinkamomis procedūromis.
• Magnetinis: Martensitinė mikrostruktūra daugeliu atvejų yra magnetinė.
• Plačios tiekimo formos: barai, FOUPLINGS, plokštelė, viela, milteliai (priedui ir MIM), FOUPLINGS.

3. Cheminė sudėtis 17-4 PH nerūdijantis plienas

Savybės 17-4 PH nerūdijantis plienas yra tiesiogiai susietos su kruopščiai subalansuota chemine sudėtis.

Jis klasifikuojamas kaip a Martensitinis kritulių kankinimas nerūdijantis plienas, ir kiekvienas lydinio elementas vaidina savitą vaidmenį teikiant jėgą, Tvirtumas, ir atsparumas korozijai.

Standartinė sudėtis (Svoris %)

4. Terminio apdorojimo technologija 17-4 PH nerūdijantis plienas

Išskirtinis jėgos - TOUNGUMO - KORROSIJOS PALUMA 17-4 PH nerūdijantis plienas kyla iš jo unikalios šilumos apdorojimo seka, Kuris sujungia Sprendimo atkaitinimas ir Kritulių kietėjimas (senėjimas).

Pagrindinio terminio apdorojimo procesas

Žingsnis 1: Sprendimo atkaitinimas

• Tikslas: Homogenizuokite mikrostruktūrą ištirpdami visus vario ir niobiumus Austenito matricoje; Pašalinkite segregaciją nuo liejimo/kalimo.
• Parametrai: Šiluma iki 1 040–1 060 ° C. (1,900–1,940 ° F.), Laikykite 30–60 minučių (priklausomi nuo skyriaus storio: 30 minutės <25 mm, 60 minutės >50 mm), Tada Oro vėsis arba vandens gesinimas iki kambario temperatūros.
• Rezultatas: Austenitas virsta minkštu martensite (kietumas: ~ 200 HB); Varis lieka supersantijame kietajame tirpale - paruošti lydinį senėjimui.

Žingsnis 2: Kritulių kietėjimas (Senėjimas)

• Tikslas: Triggeris kontroliuojamas vario atomų difuzija, kad susidarytų stiprumą sukeliančios ε-Cu nuosėdos. Senėjimo temperatūra lemia nuosėdų dydį ir, Taigi, Spektaklis:

• • Žema temperatūra (480° C.): Smulkios nuosėdos (5 nm) → Maksimalus stiprumas, Žemas kietumas.
  • Aukšta temperatūra (620° C.): Šiurkščiavilnių nuosėdos (20 nm) → Mažesnis stiprumas, Aukštas kietumas.

Standartinė senėjimo temperatūra (ASTM A564):

• H900: 482 ° C 1 H → Maksimalus stiprumas (~ 1310–1380 MPa), Kietumas 40–45 HRC, Bet mažesnis kietumas.
• H1025: 552 ° C 4 h → subalansuota jėga (~ 1170 MPA) ir tvirtumas; plačiai naudojamas aviacijos ir kosmoso srityje.
• H1075: 579 ° C 4 H → Vidutinis stiprumas (~ 1070 MPa), Patobulintas lankstumas.
• H1100: 593 ° C 4 h → mažesnis stiprumas (~ 1000 MPa), Didesnis kietumas, Geras streso atsparumas korozijai.
• H1150 (2-žingsnis): 620 ° C 4 h + kietas + 620 ° C 4 h → mažiausias stiprumas (~ 900 MPa), Didžiausias lankstumas ir tvirtumas, naudojamas jūrų & branduolinis.

5. Tipinės mechaninės savybės pagal nuotaiką

The Mechaninis 17-4 PH nerūdijantis plienas labai priklauso nuo jo Senėjimo sąlyga (nuotaika).

Pasirinkus skirtingą šilumos apdorojimo temperatūrą, Inžinieriai gali subalansuoti stiprybė, Tvirtumas, ausmingumas, ir atsparumas korozijai tikti konkrečioms programoms.

6. Atsparumas korozijai: Galimybės ir apribojimai

17-4 PH siūlo vidutinį atsparumą korozijai - tai yra martensitiniai plienai, tačiau prastesni nei austenitiniai ar dvipusiai laipsniai. Jo veikla priklauso nuo aplinkos, terminis apdorojimas, ir paviršiaus apdaila.

Korozijos mechanizmai & Našumo duomenys

• Pasipriešinimas: Mediena = 18–20 (apskaičiuota kaip %Cr + 3.3×%MO + 16×%n)—D 316L (Mediena 24–26) bet aukštesnis nei 410 (Mediena 16–18).
  Į 5% NaCl druskos purškimo bandymas (ASTM B117), 17-4 Ph (pasyvus) Atsiranda raudonos rūdis 500–700 valandų vs. 1,000+ valandos 316L.
• Bendroji korozija: Gerai pasirodys gėlame vandenyje, oras, ir švelnios cheminės medžiagos (pH 4–10). Į 10% Sieros rūgštis (H₂so₄), Korozijos greitis yra 0.1 mm per metus (vs. 0.05 mm per metus 316L).
• Tarpgranuliuota korozija (IGC): Mažas anglies kiekis (<0.07%) ir niobio stabilizavimas apsaugo (IGC testas) be įtrūkimo.
• Streso korozijos įtrūkimas (SCC): Atsiranda SCC gėlavandeniuose vandenys (>100 ppm Cl⁻) esant tempimo įtempiui. H1150 nuotaika (mažesnis stiprumas) yra labiau atsparus SCC nei H900.

Korozijos mažinimo strategijos

• Pasyvavimas: Panardinkite į 20–30% azoto rūgštį (40–60 ° C., 30 minutės) Norėdami sutirštinti Cr₂o₃ sluoksnį - atspindi atsparumą druskos purškikliui 30%.
• Elektropolidavimas: Sukuria lygų paviršių (Ra ≤0.8 μm) Tai sumažina plyšių koroziją - kritiška medicininei ir maistui.
• Dangos: Už atšiaurią aplinką (Jūros vanduo), Tepkite PTFE arba keramines dangas, kad pratęstumėte tarnavimo laiką 2–3x.

7. Gamybos metodai: Liejimas, Kalimas, Apdirbimas, Suvirinimas

Liejimas

• Investicijų liejimas: Plačiai naudojamas kosmoso erdvei, siurblys, ir vožtuvo komponentai, kuriems reikalinga beveik tinklo formos geometrija ir smulkus paviršiaus apdaila (Ra 1.6–3.2 μm).
• Smėlio liejimas: Taikoma didelėms dalims, bet reikia vėlesnio apdirbimo dėl mažesnio matmens tikslumo (CT8 - CT10 per ISO 8062).
• Pagrindiniai svarstymai:

• • Susitraukimo pašalpa ~ 2,0% už 17-4 Ph.
  • Poringumas ir segregacijos rizika turi būti sušvelninta kontroliuojamu kietėjimu ir karštu izostatiniu presavimu (Hip).
  • Po atkaitinimo atkaitinimas yra būtinas prieš sukietėjant krituliams.

Kalimas

• Uždarytas mirimas: Sukuria stipresnį grūdų srautą ir didesnį atsparumą nuovargiui. Idealiai tinka velenams, Nusileidimo įrankis, ir konstrukcinės dalys.
• Atviras mirimas kalimas: Naudojamas dideliems ruošiniams, diskai, arba žiedai ten, kur yra kritinė krypčių stiprumas.
• Privalumai:

• • Tempimo jėga iki 1380 MPA H900 nuotaika yra pasiekiama naudojant rafinuotą grūdų struktūrą.
  • Sumažėjusi vidinio susitraukimo rizika, palyginti su liejimu.

• Iššūkiai: Didesnės įrankių išlaidos ir ribota projektavimo laisvė, palyginti su liejimu.

Apdirbimas

• Aparatas: Palyginamas su 304 Nerūdijantis plienas, gydomas tirpalu, tačiau po kritulių sukietėjimo tampa žymiai sunkiau (Pvz., H900 temperamento kietumas ~ 44 HRC).
• Rekomendacijos:

• • Naudokite karbido įrankius su standžiomis sąrankomis.
  • Naudokite potvynių aušinimo skystį, kad sumažintumėte darbą.
  • Baigimo apdirbimas dažnai atliekamas Sprendimas surinksta būsena, paskui paskutinis termiškas apdorojimas.

• Paraiškos: Tiksliosios kosmoso jungiamosios detalės, Medicinos instrumentai, Turbinos komponentai.

Suvirinimas

• Procesai: GTAW (Tig), Gauna (Aš), ir SMAW yra įmanoma.
• Suvirinamumas: Gerai, tačiau reikia terminio apdorojimo po suvirinimo (Sprendimo atkaitinimas + senėjimas) atkurti vienodą kritulių kietėjimą.
• Pagrindinė praktika:

• • Krituliai užkerta (amžiaus) Medžiaga turėtų ne Būkite tiesiogiai suvirinti - tai rizikuoja įtrūkimais ir sumažina mechanines savybes.
  • Užpildo metalai: AWS A5.9 ER630 arba ekvivalentai, skirti 17-4 Ph.

• Spektaklis: Suvirinimas gali pasiekti beveik tėvų stiprumą po tinkamo terminio apdorojimo, nors suvirinimo zonose kietumas kartais būna šiek tiek mažesnis.

8. Tipiškos 17-4 PH nerūdijantis plienas

17-4 Nerūdijantis plienas yra plačiai pasirenkamas įvairiose reikalaujančiose pramonės šakose, nes jis sujungia Didelė jėga, atsparumas korozijai, ir puikus matmenų stabilumas po terminio apdorojimo. Žemiau yra reprezentatyvios taikymo sritys:

Aviacijos ir kosmoso & Gynyba

• Nusileidimo pavarų komponentai, pavaros velenai, ir turbinos variklio dalys -naudos iš didelio stiprumo ir svorio santykio ir atsparumo streso korozijos įtrūkimams.
• Tvirtinimo detalės ir jungiamosios detalės - H900 ir H1025 tempikliai suteikia tempimo stipriąsias puses > 1,200 MPA, Kritinė apkrovos sąnariuose.

Aliejus & Dujos / Energija

• Vožtuvo stiebai, siurblio velenai, Kompresoriaus dalys - 17-4 PH atlaiko tiek chloridų turtingą jūroje esančią aplinką, tiek aukšto slėgio operacijas.
• Downhole įrankiai ir gręžimo įranga - Reikalauti atsparumo kietumui ir dėvėjimui, Dažnai H900 - H1025 tempikliai.
• Energijos gamybos turbinos - Naudojamas ašmenimis, diskai, ir pakilo atsparumo temperatūrai korpusai (iki ~ 315 ° C).

Cheminis apdorojimas & Jūrų

• Maišytuvo velenai, sparnuotojai, maišytuvai - sverto atsparumas rūgštiniams/šarminiams tirpalams.
• Jūrų įranga, Sraigto velenai, jungtys - Dupleksiniai lydiniai dažnai konkuruoja čia, Bet 17-4 PH siūlo puikų atsparumo korozijai ir apdirbamumą balansą.
• Jūros vandens gėlinimo įranga -Įrodytas aptarnavimo gyvenimas chlorido turtinguose sūrymuose.

Medicinos & Maisto pramonė

• Chirurginiai instrumentai, Ortopediniai implantai - naudos iš didelio kietumo, atsparumas nusidėvėjimui, ir apsauga nuo korozijos po pasyvaus ar elektropolio.
• Maisto perdirbimo įranga - Naudojimas apima pjaustymo ašmenis, peiliai, ir formavimo įrankiai, kur kritiški yra ir jėgos, ir higienos paviršiai.

Pramoninis & Bendroji inžinerija

• Pelėsiai ir štampai plastikams injekcijai - Puikus matmenų stabilumas po terminio apdorojimo užtikrina ilgą tarnavimo laiką.
• Guoliai, pavaros, ir verpsai - „H900“ temperatūra palaiko didelį atsparumą dėvėjimui.
• Aukštos kokybės spyruoklės ir tvirtinimo detalės - Sujunkite atsparumą nuovargiui su apsauga nuo korozijos.

9. Prekės ženklai pagal skirtingus tarptautinius standartus

10. Lyginamoji analizė: 17-4 Ph vs. Konkuruojantys lydiniai

17-4 Nerūdijantis plienas konkuruoja su keliomis lydinio šeimomis, atsižvelgiant į projektavimo reikalavimą, ypač stiprybė, Tvirtumas, atsparumas korozijai, ir kaina.

Jo unikalus sugebėjimas sujungti aukštą mechaninį stiprumą su vidutinio stiprumo ar dideliu atsparumu korozijai, tai yra universalus pasirinkimas.

11. Iššūkiai & Apribojimai

Nepaisant savo stipriųjų pusių, 17-4 PH turi apribojimų, kuriuos reikia atkreipti dėmesį į dizainą ir taikymą:

Aukštos temperatūros našumas

• Apribojimas: Stiprumas greitai skaidosi virš 300 ° C - 500 ° C, H900 tempimo stiprumas sumažėja iki 500 MPA (57% sumažinimas).
• Švelninimas: Aukštos temperatūros taikymui (>300° C.), Naudokite „Inconel“ 718 (išlaiko 90% stiprumas esant 600 ° C.) ar kailis 17-4 PH su šilumos atspariu keraminiu sluoksniu.

Chlorido jautrumas

• Apribojimas: Jautrus duobėms ir SCC, turinčioje chloridų turtingą aplinką (>100 ppm Cl⁻) esant tempimo įtempiui.
• Švelninimas: Naudokite H1150 nuotaiką (Mažesnis stiprumas sumažina stresą); Reguliariai; Venkite plyšių dizaino.

Apdirbimo sukietėję laikikliai

• Apribojimas: H900 nuotaika (HB 300–380) Padidina įrankių susidėvėjimo ir apdirbimo išlaidas.
• Švelninimas: Mašina tirpale suvalgtoje būsenoje (Hb 200), Tada amžius iki galutinio kietumo; Naudokite CBN įrankius kritinėms savybėms.

Kaina

• Apribojimas: 17-4 PH kainuoja 30–50% daugiau nei 304 Nerūdijantis plienas dėl vario ir niobium pridėjimo.
• Švelninimas: Naudoti 17-4 PH tik apkrovos komponentams; Sumaišykite su pigesniais lydiniais (Pvz., 304) nekritinėms dalims.

12. Tvarumas & Ateities tendencijos

17-4 PH vystosi siekiant tvarumo tikslų ir kylančių pramonės poreikių:

Tvarumo iniciatyvos

• Perdirbimas: 17-4 Ph yra 100% perdirbamas, neprarandant savybių - grąžinta 17-4 PH reikalauja 40% Mažiau energijos gaminti nei pirminė medžiaga (Pasaulio nerūdijančio plieno asociacija).
• Sumažintas atliekų kiekis: Investicija 17-4 PH sumažina medžiagų atliekas (95–98% išeiga) vs. apdirbimas (70–80% išeiga).
• Ilgas tarnavimo gyvenimas: Aviacijos ir kosmoso programose, 17-4 PH komponentai paskutiniai 20+ Metai - pakaitinio dažnio ir sąvartynų atliekų sumažinimas.

Ateities tendencijos

• Priedinė gamyba (Am): 3D spausdintas 17-4 Ph (per lazerinį miltelių lovos suliejimą, LPBF) Gamina sudėtingas geometrijas (Pvz., Grando struktūros) su 15% Didesnis atsparumas nuovargiui nei liejamos dalys - naudojamos aviacijos ir kosmoso variklio komponentams.
• Nanoskalės krituliai: Pažangios senėjimo procesai (Pvz., Izoterminis senėjimas) sukurti mažesnius, vienodesnis Cu nusėda (2–5 nm)—MONILIONĖS Stiprumas 10–15%, nesumažinant kietumo.
• Hibridiniai lydiniai: 17-4 PH sustiprintas anglies nanovamzdeliais (CNT) arba keraminės dalelės-atspindi aukštos temperatūros stiprumą 20% (plėtojama naujos kartos turbinos dalims).
• Žemos temperatūros senėjimas: Nauji nuotaikos ciklai (400–450 ° C.) sumažinti energijos suvartojimą 30% išlaikant 90% iš H900 stiprumo-palaikomas didelio tūrio EV komponentams.

13. Išvada

17-4 PH nerūdijantis plienas yra lankstus, Aukštos kokybės lydinio šeima, kuri užpildo tarpą tarp įprastų nerūdijančių plienų ir aukšto stiprumo lydinio plieno.

Jo galimybė būti pritaikytam šiluminiam gydymui, jis yra išskirtinis pasirinkimas, kai reikia dizainerių stiprybė, pagrįstas atsparumas korozijai ir gaminimui toje pačioje medžiagoje.

Tinkamas nuotaikos pasirinkimas, Kruopštus gaminimas (suvirinimo ir apdirbimo praktika), ir tinkami paviršiaus gydymo būdai maksimaliai padidina tarnavimo laiką.

Chloridui turtingi ar labai aukštos temperatūros aplinkai, Reikėtų atsižvelgti į alternatyvas, tokias kaip dvipusis nerūdijantis plienas ar nikelio.

 

DUK

Yra 17-4 PH magnetinis?

Taip, Nes tai yra martensitinis nerūdijantis plienas, Tai yra magnetinė daugumoje gurkšnių.

Gali 17-4 Ph sukietėja šaltu darbu?

Tai dirba, tačiau numatytas stiprinimo mechanizmas yra kritulių kietėjimas (senėjimas). Dėl griežtų galutinių matmenų, Aparatas, apdorotas tirpalu, Tada amžius.

Kuo skiriasi 17-4 Ph ir 15-5 PH nerūdijantis plienas?

Abu yra nerūdijantys plienai, Bet 17-4 PH turi didesnį chromą (15–17,5% vs.. 14–15,5% už 15-5 Ph) ir apatinis nikelis (3–5% vs.. 3.5–5,5% už 15-5 Ph).

17-4 PH siūlo didesnį stiprumą (H900: 1,150 MPA vs. 15-5 PH H900: 1,050 MPA), kol 15-5 PH turi šiek tiek geresnį atsparumą korozijai (Mediena 20 vs. 19) ir formavimas.

Gali 17-4 Ph turi būti naudojamas jūros vandens programose?

Ribotas-17–4 pH (Mediena 18–20) yra jautrus duobėms jūros vandenyje (35,000 ppm Cl⁻) Po 500–700 valandų (ASTM B117).

Ilgalaikiam jūros vandens naudojimui, Pasirinkite 316L (Mediena 24–26) arba dupleksas 2205 (Mediena 32–35).

Jei 17-4 Reikalingas pH, Naudokite H1150 nuotaiką + Elektropolidavimas + „PTFE“ danga pratęsti tarnavimo laiką iki 2–3 metų.

Kokia yra maksimali temperatūra 17-4 PH gali atlaikyti?

Už nuolatinį aptarnavimą, 17-4 PH yra ribotas iki 300 ° C (H900 nuotaika) arba 350 ° C. (H1150 nuotaika).

Virš 300 ° C., Kuris nusodino Coarseną, mažina jėgą. Trumpalaikiam ekspozicijai (1–2 valandos), Jis gali toleruoti iki 450 ° C.

Kaip veikia suvirinimas 17-4 PH savybės?

Suvirinimas sušvelnina šilumos paveiktą zoną (Haz) ištirpinus Cu kritulius - tempimo stipris gali sumažėti 30–40%.

Norėdami atkurti jėgą, Atlikite atkaitinimą po suvirinimo (1,050° C., 1 valanda) + Grįžkite į pradinę nuotaiką. Norėdami sumažinti įtrūkimą, naudokite GTAW su ER630 užpildo metalu.

Yra 17-4 PH tinkamas medicininiams implantams?

Taip-H1150 temperatūra 17-4 PH yra biologiškai suderinamas (susitinka su ISO 10993) ir naudojamas ortopediniuose implantuose (keliai, klubai) ir chirurginiai instrumentai.

Tam reikia elektropolio (Ra ≤0.8 μm) sumažinti bakterijų sukibimą ir pasyvumą, siekiant padidinti atsparumą korozijai kūno skysčiuose.