17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele | Zliatina

1. Zavedenie

17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele (často špecifikované ako UNS S17400, Aisi 630, alebo en 1.4542) je jednou z najpoužívanejších zrážok nerezových ocelí v priemysle.

Dodáva atraktívnu kombináciu vysoká sila, dobrá húževnatosť, Praktická odolnosť proti korózii a vynikajúca výroba.

Pretože jeho mechanický stav je regulovaný skôr tepelným ošetrením ako samotným zložením,

17-4 PH môže byť prispôsobené v rôznych kompromisoch pevnosti/húževnatosti tak, aby vyhovovali upevňovacím prostriedkom, hriadeľ, komponenty ventilu, letecké kovania a mnoho ďalších inžinierskych dielov.

2. Čo je 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele?

17-4 PH je a martenzitický, tvrdý zrážok nehrdzavejúca oceľ.

Posilňuje sa predovšetkým tvorbou zrazenín bohatých na jemné medi vyrobené počas kontrolovaného starnutia (tvrdenie zrážok) Krok Po liečbe roztokom.

V žíhaných (vyrovnaný) uviesť, je relatívne mäkký a ľahko opracovaný; Po starnutí môže dosiahnuť pevnosť v ťahu podobnú vysokopevnostným zliatinovým oceliam a zároveň si zachováva veľkú odolnosť korózie rezistencie z nehrdzavejných stupňov.

Funkcie

• Vysoká sila: Pevná pevnosť v ťahu v rozsahu H900 ~ 1,3–1,4 GPA (190–200 ksi).
• Tepelne liečiteľný: vlastnosti prispôsobené starnutím (H900 → H1150 TEMPERS) na vyváženie sily, tvrdosť a odpor SCC.
• Dobrý odolnosť proti korózii: Lepšie ako typické martenzitické ocele; Vhodné pre mnoho priemyselných a mierne korozívnych prostredí.
• Dobrá výroba: strojové v stave ošetrenom roztokom; Zvárateľné s vhodnými postupmi.
• Magnetický: Martenzitická mikroštruktúra je za väčšiny podmienok magnetická.
• Široké dodávky: pruh, výhrada, tanier, drôt, prášok (pre aditívnu a mim), výhrada.

3. Chemické zloženie 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele

Vlastnosti 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele sú priamo viazané na svoje starostlivo vyvážené chemické zloženie.

Je klasifikovaný ako a Martenzitické zrážky tvrdé nehrdzavejúca oceľ, a každý legľujúci prvok hrá zreteľnú úlohu pri dodávaní sily, tvrdosť, a odolnosť proti korózii.

Štandardné zloženie (Váha %)

4. Technológia tepelného spracovania 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele

Výnimočná rovnováha proti korózii 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele pochádza z jeho jedinečného tepelné spracovanie, ktoré kombinuje žíhanie riešenia a tvrdenie zrážok (starnutie).

Proces základného tepelného spracovania

Sťahovať 1: Žíhanie riešenia

• Objektívny: Homogenizujte mikroštruktúru rozpustením všetkého meďnatého a niótu v austenitovej matrici; eliminujte segregáciu z odlievania/kovania.
• Parametre: Zahrievanie na 1 040–1 060 ° C (1,900–1 940 ° F), Držte 30–60 minút (závislá od hrúbky sekcie: 30 minúta <25 mm, 60 minúta >50 mm), potom Vzduchová ochladenie alebo ochladzovanie vody na izbovú teplotu.
• Výsledok: Austenite sa transformuje na mäkký martenzit (tvrdosť: ~ 200 HB); Meď zostáva v presýtenom tuhom roztoku - sprevádzanie zliatiny na starnutie.

Sťahovať 2: Tvrdenie zrážok (Starnutie)

• Objektívny: Spúšťacia difúzia atómov meďnatiny za vzniku pevnosti vyvolaná zrážky. Teplota starnutia určuje veľkosť zrazeniny a, tak, výkonnosť:

• • Nízka teplota (480° C): Jemné zrážky (5 nm) → Max. Sila, nízka húževnatosť.
  • Vysoká teplota (620° C): Hrubé precipitáty (20 nm) → Nižšia pevnosť, vysoká húževnatosť.

Štandardné teploty starnutia (ASTM A564):

• H900: 482 ° C pre 1 H → Max. Sila (~ 1310 - 1380 MPa), tvrdosť 40–45 HRC, ale nižšia húževnatosť.
• H1025: 552 ° C pre 4 H → Vyvážená sila (~ 1170 MPa) a tvrdosť; široko používané v leteckom priestore.
• H1075: 579 ° C pre 4 H → Mierna pevnosť (~ 1070 MPa), Zlepšená ťažnosť.
• H1100: 593 ° C pre 4 H → Nižšia pevnosť (~ 1000 MPa), vyššia húževnatosť, Dobrý odolnosť proti korózii napätia.
• H1150 (2-sťahovať): 620 ° C pre 4 h + ochladiť + 620 ° C pre 4 H → Najnižšia pevnosť (~ 900 MPa), Najvyššia ťažnosť a tvrdosť, Používa sa v mori & jadrový.

5. Typické mechanické vlastnosti podľa temperamentu

Ten mechanický výkon 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele je veľmi závislý od jeho starnutie (miernosť).

Výberom rôznych teplôt tepelného spracovania, Inžinieri môžu vyvážiť sila, tvrdosť, ťažkosť, a odolnosť proti korózii aby vyhovovali konkrétnym aplikáciám.

6. Odpor: Schopnosti a obmedzenia

17-4 PH ponúka miernu odolnosť proti korózii - sústredia na martenzitické ocele, ale podradné ako austenitické alebo duplexné stupne. Jeho výkon závisí od prostredia, tepelné spracovanie, a povrchová úprava.

Mechanizmy korózie & Výkonnostné údaje

• Odpor: Drevo = 18–20 (vypočítané ako %cr + 3.3×%MO + 16×%n)—Lower ako 316L (Drevo 24–26) ale vyššie ako 410 (Drevo 16–18).
  V 5% Testovanie na sprej na soli NaCl (ASTM B117), 17-4 PH (pasivovaný) odoláva červenej hrdze po dobu 500 - 700 hodín vs. 1,000+ Hodiny na 316 l.
• Všeobecná korózia: Funguje dobre v sladkej vode, vysielať, a mierne chemikálie (pH 4–10). V 10% kyselina sírová (H₂so₄), miera korózie je 0.1 mm/rok (vs. 0.05 mm/rok za 316 l).
• Rozmanitá korózia (IGC): Obsah s nízkym obsahom uhlíka (<0.07%) a stabilizácia niobium bráni zrážaniu karbidu chrómu - preberá prax ASTM A262 E (Test IGC) bez praskania.
• Praskanie korózie stresu (Scc): Odoláva SCC v sladkej vode a väčšine chemikálií, ale je náchylný v prostredí bohatých na chlorid (>100 ppm cl⁻) pod ťahom. H1150 teplota (nižšia sila) je viac rezistentný na SCC ako H900.

Stratégie na zmiernenie korózie

• Pasivácia: Ponorte do 20–30% kyseliny dusičnej (40–60 ° C, 30 minúta) na zahusťovanie vrstvy Cr₂o₃ - zlepšuje odolnosť so soľným rozprašom 30%.
• Elektropooling: Vytvára hladký povrch (RA ≤0,8 μm) To znižuje koróziu trhliny - kritické pre lekárske a potravinové aplikácie.
• Povlaky: Pre tvrdé prostredie (morská voda), Aplikujte PTFE alebo keramické povlaky na predĺženie životnosti o 2–3x.

7. Výrobné metódy: Odlievanie, Kovanie, Obrábanie, Zváranie

Odlievanie

• Investičný casting: Široko používané pre letectvo, pumpovať, a komponenty ventilu, ktoré si vyžadujú geometriu v tvare testu a jemnú povrchovú úpravu (RA 1,6-3,2 μm).
• Odlievanie piesku: Aplikované pre veľké časti, ale vyžaduje následné obrábanie v dôsledku presnosti nižšej dimenzie (CT8 - CT10 na ISO 8062).
• Kľúčové úvahy:

• • Príspevok na zmršťovanie ~ 2,0% pre 17-4 PH.
  • Riziká pórovitosti a segregácie sa musia zmierniť kontrolovanou tuhnutím a horúcim izostatickým lisovaním (Bedra).
  • Žíhanie po preliatí je nevyhnutné pred kalením zrážok.

Kovanie

• Kovanie: Vytvára silnejší prietok zŕn a vyššiu únavovú odolnosť. Ideálne pre hriadele, podvozok, a konštrukčné časti.
• Kovanie: Používa sa pre veľké braty, disky, alebo krúžky, kde je smerová sila kritická.
• Výhody:

• • Pevnosť v ťahu až do 1380 MPA v H900 je dosiahnuteľný s rafinovanou štruktúrou zŕn.
  • Znížené riziko vnútorného zmrašťovania v porovnaní s odlievaním.

• Výziev: Vyššie náklady na náradie a obmedzená sloboda dizajnu v porovnaní s odlievaním.

Obrábanie

• Machináovateľnosť: Porovnateľný 304 nehrdzavejúca oceľ v stave ošetrenom roztokom, ale po tvrdení zrážok sa stáva výrazne ťažšími (Napr., H900 Tvrdosť teploty ~ 44 HRC).
• Odporúčania:

• • Používajte karbidové náradie s prísnymi nastaveniami.
  • Zamestnajte povodňovú chladiacu kvapalinu, aby ste znížili pracovné tvrdenie.
  • Dokončiť obrábanie, ktoré sa často robia v roztokovo pokrokový stav, nasledované konečné tepelné ošetrenie.

• Žiadosti: Precízne letectvo, lekárske nástroje, turbína.

Zváranie

• Procesy: Gtaw (Tigový), Zaniknúť (Ja), a Smaw sú uskutočniteľné.
• Zvárateľnosť: Dobre, vyžaduje však tepelné ošetrenie po zváraní (žíhanie riešenia + starnutie) na obnovenie rovnomerného tvrdenia zrážok.
• Kľúčové postupy:

• • Zrážaný (starý) materiál by mal nie Buďte priamo zváraní - riskuje praskanie a znížené mechanické vlastnosti.
  • Kovy: AWS A5.9 ER630 alebo ekvivalenty navrhnuté pre 17-4 PH.

• Výkonnosť: Zarmy môžu dosiahnuť silu takmer rodičov po správnom tepelnom spracovaní, Aj keď je húževnatosť v zónach zvaru niekedy o niečo nižšia.

8. Typické aplikácie 17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele

17-4 PH z nehrdzavejúcej ocele je všeobecne vybraná v náročných odvetviach, pretože kombinuje vysoká sila, odpor, a vynikajúca rozmerová stabilita po tepelnom spracovaní. Nižšie sú uvedené reprezentatívne oblasti aplikácií:

Letectvo a kozmonautika & Obhajoba

• Komponenty podvozku, hriadeľ ovládača, a súčasti motorov turbíny -využívať vysoký pomer pevnosti k váhe a odolnosť proti prasknutiu korózie napätia.
• Upevňovacie prvky a armatúry - H900 a H1025 Tempers poskytujú pevné stránky v ťahu > 1,200 MPA, Kritické v kĺboch, ktoré nesú zaťaženie.

Olej & Plyn / Energia

• Stonky ventilu, čerpadlo, kompresor - 17-4 PH odoláva morským prostredím bohatým na chlorid a vysokotlakovými operáciami.
• Náradie a vŕtacie zariadenie - Vyžadujte tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, často v pokušeniach H900 - H1025.
• Turbiny na výrobu energie - Používa sa v čepeloch, disky, a puzdrá pre zvýšenú teplotnú odolnosť (do 315 ° C).

Chemické spracovanie & Morský

• Hriadeľ, obaly, miešačky - Využite odolnosť voči kyslým/alkalickým roztokom.
• Morský hardvér, vrtuľové hriadeľ, spojky - Duplexové zliatiny často konkurujú tu, ale 17-4 PH ponúka vynikajúcu rovnováhu proti odolnosti proti korózii a machináovateľnosti.
• Vybavenie na odsoľovanie morskej vody -Osvedčená životnosť v službách v soľankách bohatých na chlorid.

Lekárska & Potravinársky priemysel

• Chirurgické nástroje, ortopedické implantáty - ťažiť z vysokej tvrdosti, odpor, a ochrana proti korózii po pasivácii alebo elektropolovania.
• Vybavenie na spracovanie potravín - Použitie zahŕňajú rezné čepele, nože, a formovacie nástroje, kde sú pevné aj hygienické povrchy kritické.

Priemyselný & Všeobecné inžinierstvo

• Formy a matrice na vstrekovanie plastov - Vynikajúca rozmerová stabilita po tepelnom spracovaní zaisťuje dlhú životnosť.
• Ložiská, výstroj, a vretená - H900 temperament podporuje vysoký odpor opotrebenia.
• Vysokovýkonné pramene a upevňovacie prvky - Kombinujte rezistenciu na únavu s ochranou korózie.

9. Značky podľa rôznych medzinárodných štandardov

10. Porovnávacia analýza: 17-4 PH vs. Konkurenčné zliatiny

17-4 PH Nerezová oceľ konkuruje niekoľkým zliatinovým rodinám v závislosti od požiadavky na návrh - najmä od návrhu sila, tvrdosť, odpor, a náklady.

Jeho jedinečná schopnosť kombinovať vysokú mechanickú pevnosť s miernou až vysokou odolnosťou voči korózii z nej robí všestrannú voľbu.

11. Výziev & Obmedzenia

Napriek svojim silným stránkam, 17-4 PH má obmedzenia, ktoré sa musia riešiť v návrhu a aplikácii:

Výkonný výkon

• Obmedzenie: Pevnosť sa rýchlo degraduje nad 300 ° C - v 500 ° C, H900 pevnosť v ťahu 500 MPA (57% zníženie).
• Zmiernenie: Pre aplikácie s vysokým teplotou (>300° C), Používajte Inconel 718 (ponechať si 90% pevnosť pri 600 ° C) alebo kabát 17-4 PH s keramickou vrstvou odolnou voči teplu.

Citlivosť na chlorid

• Obmedzenie: Náchylné na jamky a SCC v prostrediach bohatých na chlorid (>100 ppm cl⁻) pod ťahom.
• Zmiernenie: Používajte temperament H1150 (Nižšia pevnosť znižuje stres); Pravidelne pasivate; Vyvarujte sa trhliny v dizajne.

Obrábanie kalených pokušení

• Obmedzenie: H900 temperament (HB 300–380) Zvyšuje opotrebenie nástroja a náklady na obrábanie.
• Zmiernenie: Stroj v stave vymenovaného roztoku (HB 200), Potom vek na konečnú tvrdosť; Používajte nástroje CBN pre kritické funkcie.

Náklady

• Obmedzenie: 17-4 PH stojí o 30–50% viac ako 304 nehrdzavejúca oceľ v dôsledku prírastkov medi a niobitu.
• Zmiernenie: Využitie 17-4 PH iba pre komponenty zaťaženia; Kombinujte s lacnými zliatinami (Napr., 304) Pre nekritické časti.

12. Udržateľnosť & Budúce trendy

17-4 PH sa vyvíja na splnenie cieľov udržateľnosti a potrieb rozvíjajúceho sa priemyslu:

Iniciatívy udržateľnosti

• Recyklatalita: 17-4 PH je 100% recyklovateľný, bez straty vlastností - odovzdané 17-4 PH vyžaduje 40% Menej energie na výrobu ako primárny materiál (Svetová združenie z nehrdzavejúcej ocele).
• Znížený odpad: Investičné obsadenie 17-4 PH minimalizuje odpad z materiálu (95–98% výnos) vs. obrábanie (70–80% výťažok).
• Dlhá životnosť: V leteckých aplikáciách, 17-4 Komponenty pH posledné 20+ Roky - zníženie výmeny frekvencie a odpadu zo skládky.

Budúce trendy

• Aditívna výroba (Am): 3Dlahový 17-4 PH (cez laserovú práškovú fúziu, LPBF) vytvára komplexné geometrie (Napr., mriežka) s 15% Vyšší odpor únavy ako obsadené časti - používané v komponentoch leteckého motora.
• Zrážanie nanoscale: Pokročilé procesy starnutia (Napr., izotermálne starnutie) menšie, rovnomernejšie CU Zráža sa (2–5 nm)— Zvýšenie sily o 10–15% bez zníženia húževnatosti.
• Hybridné zliatiny: 17-4 PH posilnené uhlíkovými nanotrubičkami (CNT) alebo keramické častice-vylepšuje silu vysokej teploty pomocou 20% (vo vývoji pre časti turbín novej generácie).
• Starnutie: Nové cykly (400–450 ° C) znížiť spotrebu energie pomocou 30% pri udržiavaní 90% pevnosti H900-je možné pre veľkoobjemové komponenty EV.

13. Záver

17-4 Nerezová oceľ PH je flexibilná, Vysoko výkonná zliatinová rodina, ktorá preklenuje priepasť medzi konvenčnými oceľami z nehrdzavejúce.

Jeho schopnosť byť prispôsobená tepelným spracovaním z neho robí výnimočnú voľbu, keď dizajnéri potrebujú sila, primeraná odolnosť proti korózii a výroba v rovnakom materiáli.

Správny výber nálady, opatrná výroba (zváranie a obrábanie), a vhodné povrchové úpravy maximalizujú životnosť.

Pre chlorid bohaté alebo veľmi vysoké teplotné prostredie, Mali by sa brať do úvahy alternatívy, ako napríklad duplexné nehrdzavejúce ocele alebo super zliatiny.

 

Časté otázky

Je 17-4 Magnetický pH?

Áno, Pretože je to martenzitická nehrdzavejúca oceľ, Je to magnetické vo väčšine pokušení.

Koleno 17-4 PH byť stvrdnutá chladnou prácou?

Je to pracovné látky, ale zamýšľaným mechanizmom posilňovania je kalenie zrážok (starnutie). Pre tesné konečné rozmery, stroj v stave ošetrenom roztokom, Potom vek.

Aký je rozdiel medzi 17-4 PH a 15-5 PH z nehrdzavejúcej ocele?

Obidve sú pH z nehrdzavejúcej ocele, ale 17-4 PH má vyššie chróm (15–17,5% vs. 14–15,5% pre 15-5 PH) a nižší nikel (3–5% vs. 3.5–5,5% pre 15-5 PH).

17-4 PH ponúka vyššiu silu (H900: 1,150 MPa vs. 15-5 PH H900: 1,050 MPA), zatiaľ čo 15-5 PH má mierne lepšiu odolnosť proti korózii (Drevo 20 vs. 19) a formovateľnosť.

Koleno 17-4 PH sa používa v aplikáciách morskej vody?

Obmedzené —17-4 pH (Drevo 18–20) je náchylný na jamky v morskej vode (35,000 ppm cl⁻) Po 500 - 700 hodinách (ASTM B117).

Pre dlhodobé využitie morskej vody, Vyberte 316l (Drevo 24–26) alebo duplexný 2205 (Drevo 32–35).

Či 17-4 Vyžaduje sa pH, Používajte temperament H1150 + elektropooling + PTFE povlaky na predĺženie životnosti na 2–3 roky.

Aká je maximálna teplota 17-4 PH môže vydržať?

Pre nepretržitú službu, 17-4 PH je obmedzené na 300 ° C (H900 temperament) alebo 350 ° C (H1150 teplota).

Nad 300 ° C, Ktorý vyzrážal hrubý, znižovanie pevnosti. Pre krátkodobú expozíciu (1–2 hodín), Môže tolerovať až 450 ° C.

Ako ovplyvňuje zváranie 17-4 Vlastnosti PH?

Zváranie zjemňuje zónu postihnutú teplom (Hazard) Rozpustením zrazenín Cu - Haz v ťahu môže klesnúť o 30–40%.

Obnoviť silu, Vykonajte žíhanie po zváraní (1,050° C, 1 hodina) + Opätovné starnutie k pôvodnej nálady. Na minimalizáciu praskania použite GTAW s kovovým kovom ER630.

Je 17-4 PH vhodné pre lekárske implantáty?

Áno-H1150-temperované 17-4 PH je biokompatibilné (spĺňa ISO 10993) a používané v ortopedických implantátoch (kolená, boky) a chirurgické nástroje.

Vyžaduje to elektropolovanie (RA ≤0,8 μm) na zníženie bakteriálnej adhézie a pasivácie na zvýšenie odolnosti proti korózii v telesných tekutinách.