17-4 ПХ нерђајући челик | Олапљење очвршћивања падавина

1. Увођење

17-4 ПХ нерђајући челик (често наведен као УНС С17400, Аиси 630, или ен 1.4542) је један од најчешће коришћених оборинске качвршћастих нехрђајућих челика у индустрији.

Омогућује атрактивну комбинацију велика снага, добра жилавост, Практична отпорност на корозију и одлична производња.

Јер се њено механичко стање контролише топлотним лечењем, а не само композицијом,

17-4 ПХ се може прилагодити низом снаге / жилавости преноса према причвршћивачима, шахтови, Компоненте вентила, ваздухопловна опрема и многи други инжењерирани делови.

2. Шта је 17-4 ПХ нерђајући челик?

17-4 ПХ је а мартензитски, Отврдњавање падавина нерђајући челик.

Ојачано је првенствено формирањем преноса финих бакрених бокова произведених током контролисаног старења (Отврђивање падавина) корак након третмана раствора.

У жаруље (растворено) држава, Релативно је мекано и лако обрађено; Након старења може доћи до затезне снаге сличне челикама за легуре високог снагом, а задржавајући велики део отпорности на корозију од нехрђајућег степена.

Карактеристике

• Велика снага: Врхуна затезна чврстоћа у опсегу Х900 приступа ~ 1.3-1.4 ГПА (190-200 кси).
• Топлотни: Некретнине Прилагођени старењем (Х900 → Х1150 Темперс) да уравнотежи снагу, Трошност и СЦЦ отпорност.
• Добра отпорност на корозију: бољи од типичних мартензитних челика; Погодно за многе индустријске и благо корозивно окружење.
• Добра производња: Машина у стању леченог раствора; заварив са одговарајућим процедурама.
• Магнетни: Мартентића микроструктуре је магнетна у већини услова.
• Широки облици снабдевања: барови, отприцати, плоча, жица, прашак (за адитив и мим), отприцати.

3. Хемијски састав 17-4 ПХ нерђајући челик

Својства 17-4 ПХ нерђајући челик су директно везани за његова пажљиво избалансирана хемијска састава.

То је класификовано као од нехрђајућег челика учвршћивања тарзентетичких оборина, и сваки легирски елемент игра различиту улогу у пружању снаге, жилавост, и отпорност на корозију.

Стандардни састав (Тежина %)

4. Технологија топлотне обраде 17-4 ПХ нерђајући челик

Изузетна снага снаге-жиларности-корозијска равнотежа 17-4 ПХ нерђајући челик долази од јединственог секвенца топлотних третмана, који комбинује Решење жарења и Отврђивање падавина (старење).

Основни поступак топлотне обраде

Корак 1: Решење жарења

• Привржен: Хомогенизирати микроструктуру растварањем све бакра и ниобијума у ​​матрици Аустенит; Елиминишите сегрегацију од ливења / ковања.
• Параметри: Топлота на 1,040-1,060 ° Ц (1,900-1,940 ° Ф), Држите 30-60 минута (зависно од дебљине секције: 30 за неколико минута <25 мм, 60 за неколико минута >50 мм), онда Хладан ваздух или вода за воду до собне температуре.
• Исход: Аустенит трансформише у меко марсенсит (тврдоћа: ~ 200 ХБ); Бакар остаје у суперсатурисаном чврстом раствору - припремајући легуру за старење.

Корак 2: Отврђивање падавина (Старење)

• Привржен: Окидач контролисана дифузија атома бакра да се формира истуљајућа јачина.. Температура старења одређује тајно величине и, на тај начин, перформансе:

• • Ниске температуре (480° Ц): Фине се таломи (5 нм) → МАКС Снага, ниска жилавост.
  • Високе температуре (620° Ц): Груби талог (20 нм) → нижа снага, висока жилавост.

Стандардне температуре старења (АСТМ А564):

• Х900: 482 ° Ц За 1 Х → МАКС Снага (~ 1310-1380 МПА), Тврдоћа 40-45 ХРЦ, али доња жилавост.
• Х1025: 552 ° Ц За 4 х → уравнотежена снага (~ 1170 МПА) и жилавост; широко се користи у ваздухопловству.
• Х1075: 579 ° Ц За 4 х → умерена чврстоћа (~ 1070 МПА), Побољшана дуктилност.
• Х1100: 593 ° Ц За 4 х → нижа снага (~ 1000 МПА), већа жилавост, Добра отпорност на корозију стреса.
• Х1150 (2-корак): 620 ° Ц За 4 хмерово + охладити + 620 ° Ц За 4 х → најнижа снага (~ 900 МПА), највиша дуктилност и жилавост, користи се у марину & нуклеарни.

5. Типична механичка својства по темпераменту

Тхе механичке перформансе 17-4 ПХ нерђајући челик веома зависи од ње стање старења (нарав).

Одабиром различитих температура топлоте, инжењери могу да уравнотеже снага, жилавост, дуктилност, и отпорност на корозију да одговара одређеним апликацијама.

6. Отпорност на корозију: Могућности и ограничења

17-4 ПХ нуди умерену отпорност на корозију - супериорнији од мартензитних челика, али инфериорнији од аустенитних или дуплекс разреда. Његов наступ зависи од околине, топлотни третман, и површински завршетак.

Механизми корозије & Подаци о перформансама

• Отпорност на питтинг: ДРВО = 18-20 (израчунато као% Цр + 3.3×% МО + 16×% н)-Лега од 316Л (Дрво 24-26) али виши од 410 (Дрво 16-18).
  У 5% НаЦл тестирање распршивања соли (АСТМ Б117), 17-4 ПХ (просипан) Одабире црвенину хрђу за 500-700 сати вс. 1,000+ сати за 316л.
• Општа корозија: Добро се изводи у слаткој води, ваздушни, и благе хемикалије (пХ 4-10). У 10% сумпорна киселина (Хонсо₄), Стопа корозије је 0.1 мм / год (вс. 0.05 мм / година за 316Л).
• Интергрануларна корозија (ИГЦ): Садржај ниског угљеника (<0.07%) А ниобијска стабилизација спречавају хромијум-карбидне падавине-пролази АСТМ А262 Пракса Е (ИГЦ тест) без пуцања.
• Пуцање корозије на стрес (СЦЦ): Остори се СЦЦ у слатководној и већини хемикалија, али је подложно у окружењима богатим хлоридом (>100 ппм ЦЛ⁻) под тензијем стреса. Х1150 темперамент (нижа снага) је више отпоран на СЦЦ од Х900.

Стратегије ублажавања корозије

• Пасивација: Уроните у 20-30% азотне киселине (40-60 ° Ц, 30 минут) да се згушњава кровов слој - побољшава отпорност на соли 30%.
• Електрополирање: Ствара глатку површину (РА ≤0.8 μм) То смањује корозију на кровици Цревице за медицинске и хране апликације.
• Превлаке: За оштре окружења (морска вода), Нанесите ПТФЕ или керамичке премазе да бисте проширили радни век 2-3к.

7. Производни начини: Цастинг, Ковање, Обрада, Заваривање

Цастинг

• Инвестиционо ливење: Широко се користи за ваздухопловство, пумпа, и компоненте вентила које захтевају геометрију у близини нето облика и фине површине (РА 1.6-3.2 μм).
• Ливење песка: Наноси се за велике делове, Али захтева накнадну обраду због нижег димензионалне тачности (ЦТ8-ЦТ10 по ИСО-у 8062).
• Кључна разматрања:

• • Додатак за скупљање ~ 2,0% за 17-4 ПХ.
  • Порозност и сегрегација Ризици морају бити ублажени контролисаним очвршћивањем и врућом изостатском пресовањем (Кук).
  • Пост-ливени раствор за гоњење је неопходно пре отврдњавања падавина.

Ковање

• Затворено ковање: Производи јачи проток зрна и виши умор. Идеално за осовине, зупчаник, и структурни делови.
• Отворени ковач: Користи се за велике грешке, дискови, или прстенови у којима је сметња усмерена критична.
• Предности:

• • Затезњавајућа чврстоћа до 1380 МПА у Х900 темпераменту је достижан са рафинираном структуром зрна.
  • Смањени ризик од унутрашње скупштине у поређењу са ливењем.

• Изазови: Виши трошкови алата и ограничена слобода дизајна у поређењу са ливењем.

Обрада

• Обрада: Упоредив са 304 нехрђајући челик у стању леченог раствора, али постаје значајно теже након стврдњавања падавина (Нпр., Х900 Тврдоћа температуре ~ 44 ХРЦ).
• Препоруке:

• • Користите алат за карбиде са чврстим подешавањима.
  • Запошљавање расхладне течности од поплаве за смањење стврдњавања на радном месту.
  • Завршите обраду често се ради у држава за жањевање раствора, праћено коначним термичким лечењем.

• Апликације: Прецизна ваздухопловна опрема, Медицински инструменти, Компоненте турбине.

Заваривање

• Процеси: Гтав (Камен), Раскопер (MIG), и размази су изводљиви.
• Завабилност: Добри, Али захтева топлотну обраду пост-заваривања (Решење жарења + старење) Да бисте вратили униформне очвршћивање падавина.
• Кључне праксе:

• • Отврђено падавина (стар) материјал би требао не бити директно заварен - ризикује пуцање и смањена механичка својства.
  • Метали за пуњење: АВС А5.9 ЕР630 или еквиваленти дизајнирани за 17-4 ПХ.

• Перформансе: Заваривање могу постићи снагу скоро родитеља након одговарајућег термичког третмана, Иако је жилавост понекад нешто нижа у зонама заваривања.

8. Типичне апликације 17-4 ПХ нерђајући челик

17-4 ПХ нехрђајући челик је широко изабран у захтевним индустријама, јер се комбинује велика снага, отпорност на корозију, и одлична стабилност димензије након термичке обраде. Испод су репрезентативна наноса наношења:

Ваздухопловство & Одбрана

• Компоненте преноса, Погонски шахтови, и делови мотора за турбине - Искористите високу коефицијерију чврстоће и тежине и отпорности на пуцање корозије на стресу.
• Причвршћивачи и опрема - Х900 и Х1025 Темпер пружају затезне снаге > 1,200 МПА, Критично у носећим зглобовима.

Уље & Гас / Енергија

• Стабљике вентила, Осовине пумпе, Делови компресора - 17-4 ПХ издржава и хлоридне оболелосне оффсхоре окружења и операција високог притиска.
• Алат за доњи и опрема за бушење - Захтевати тврдоћу и отпорност на хабање, често у Х900-Х1025 ТЕМПЕРС.
• Турбина за производњу електричне енергије - користи се у сечивима, дискови, и кућишта за повишену температурну отпорност (До ~ 315 ° Ц).

Хемијска обрада & Маринац

• СХАФТС АГИТАТОР, подметач, мешалице - Отпорност на безнаџбину на киселом / алкалном решењима.
• Марински хардвер, Осовине пропелера, спојнице - Овде се цесто такмичите за дуплексне легуре, али 17-4 ПХ нуди одличну равнотежу отпорности и израде корозије.
• Опрема за десалинирање морске воде - Доказани радни век у миришима богатим хлоридом.

Медицински & Прехрамбена индустрија

• Хируршки инструменти, Ортопедски имплантати - Искористите од велике тврдоће, отпорност на хабање, и заштита од корозије након пасивације или електрополирања.
• Опрема за прераду хране - користи укључују сечиве за сечење, ножеви, и формирање алата, где су и снаге и хигијенске површине критичне.

Индустријски & Генерал Енгинееринг

• Калупи и умире за ињекцију пластике - Одлична димензијска стабилност након топлотног третмана осигурава дуг радни век.
• Лежајеви, зупчаници, и вретена - Х900 темперамент подржава високу отпорност на хабање.
• Спрингс и причвршћивачи високог перформанси - Комбиновати отпорност у умору са заштитом од корозије.

9. Брендови под различитим међународним стандардима

10. Упоредна анализа: 17-4 ПХ вс. Конкурентске легуре

17-4 ПХ нехрђајући челик се такмичи са неколико легура породица у зависности од захтева за дизајном - посебно снага, жилавост, отпорност на корозију, и коштати.

Његова јединствена способност комбиновања високе механичке чврстоће са умереним отпором корозије чини га свестраним избором.

11. Изазови & Ограничења

Упркос својим снагама, 17-4 ПХ има ограничења која се морају упутити у дизајну и примени:

Перформансе високог температуре

• Ограничење: Снага се брзо деградира изнад 300 ° Ц-на 500 ° Ц, Х900 затезну чврстоћу пада на 500 МПА (57% смањење).
• Ублажавање: За апликације са високим температурама (>300° Ц), Користите Инцол 718 (задржава 90% Снага на 600 ° Ц) или капут 17-4 ПХ са керамичким слојем отпорним на топлоту.

Осетљивост на хлорид

• Ограничење: Подложно је питти и СЦЦ у окружењима богатим хлоридом (>100 ппм ЦЛ⁻) под тензијем стреса.
• Ублажавање: Користите Х1150 темперамент (Доња чврстоћа смањује стрес); Пасивате Редовно; Избегавајте пукотине у дизајну.

Обрада очврсних темпера

• Ограничење: Х900 темперамент (ХБ 300-380) Повећава трошење и обраде алата.
• Ублажавање: Машина у држави за жањене раствором (Хб 200), онда старост до коначне тврдоће; Користите ЦБН алате за критичне карактеристике.

Трошак

• Ограничење: 17-4 ПХ кошта 30-50% више од 304 Нехрђајући челик због додатака бакра и ниобијума.
• Ублажавање: Употреба 17-4 ПХ само за компоненте који носе оптерећење; Комбинујте се са легурама нижим трошковима (Нпр., 304) за некритичке делове.

12. Одрживост & Будући трендови

17-4 ПХ се развија да испуњава циљеве одрживости и потребе индустрије у настајању:

Иницијативе одрживости

• Рециклирање: 17-4 ПХ је 100% који се може рециклирати, без губитка некретнина-рециклираних 17-4 ПХ захтева 40% мање енергије за производњу од примарног материјала (Светски удружење од нехрђајућег челика).
• Смањени отпад: Улагање улагања 17-4 ПХ минимизира материјални отпад (95-98% принос) вс. обрада (70-80% принос).
• Лонг сервисни живот: У Аероспаце апликацијама, 17-4 ПХ компоненте последње 20+ ГОДИНЕ - СМАЊЕЊЕ ЗАЈЕДНИЧКЕ ФРЕКУСНЕ И ОТПАДА ЗА ЛЕСПЛАТАЊЕ.

Будући трендови

• Додатна производња (У ам): 3Д-штампано 17-4 ПХ (Преко ласерског кревета у праху, ЛПБФ) производи сложене геометрије (Нпр., решетке структуре) са 15% Високог отпора за умора од делова који се користе у ваздухопловним компонентама мотора.
• Наноскале падавине: Напредни процеси старења (Нпр., изотермни старење) створити мањи, више униформних Цу се таложи (2-5 нм)-Ника снаге за 10-15% без смањења жилавости.
• Хибридне легуре: 17-4 ПХ ојачани угљеним нанотубовима (ЦНТС) или керамичке честице - побољшава снагу високог температура 20% (Под развојем за делове турбине за нове генерације).
• Старење ниских температура: Нови циклуси о температури (400-450 ° Ц) Смањите употребу енергије од стране 30% док одржавате 90% од Х900 одрживе снаге за компоненте високог јачине звука.

13. Закључак

17-4 ПХ нехрђајући челик је флексибилан, Породица високих перформанси које премошћује јаз између конвенционалних нехрђајућег челика и легура високог снагу.

Његова способност да се прилагоди топлотном третманом чини га изузетним избором када су потребни дизајнери снага, Разумна отпорност на корозију и производња у истом материјалу.

Правилни избор темперамента, пажљива израда (Вежба за заваривање и обраду), и одговарајуће површинске третмане максимизирају радни век.

За хлоридно богате или веома високо температурно окружење, Требало би размотрити алтернативе као што су дуплексни нехрђајући челици или никл супераллои.

 

Често постављана питања

Јесте 17-4 ПХ магнетни?

Да, јер је то мартентични нерђајући челик, То је магнетно у већини температура.

Моћи 17-4 ПХ је ојачано хладном радом?

Отвори се, али планирани механизам за јачање је очвршћавање падавина (старење). За уске коначне димензије, Машина у стању леченог раствора, онда старост.

Каква је разлика између 17-4 ПХ и 15-5 ПХ нерђајући челик?

Обојица су пХ нехрђајући челик, али 17-4 ПХ има виши хромијум (15-17,5% вс. 14-15,5% за 15-5 ПХ) и доњи никл (3-5% вс. 3.5-5,5% за 15-5 ПХ).

17-4 ПХ нуди већу снагу (Х900: 1,150 МПА вс. 15-5 ПХ Х900: 1,050 МПА), док 15-5 ПХ има благо бољи отпорност на корозију (Дрва 20 вс. 19) и формалност.

Моћи 17-4 ПХ се користи у морским апликацијама?

Ограничен-17-4 пХ (Дрво 18-20) је подложно да се убацује у морској води (35,000 ппм ЦЛ⁻) После 500-700 сати (АСТМ Б117).

За дугорочну употребу морске воде, Изаберите 316Л (Дрво 24-26) или дуплекс 2205 (Дрво 32-35).

Ако 17-4 ПХ је потребан, Користите Х1150 темперамент + електрополирање + ПТФЕ премаз да продужи радни век на 2-3 године.

Која је максимална температура 17-4 ПХ може да издржи?

За континуирану услугу, 17-4 ПХ је ограничен на 300 ° Ц (Х900 темперамент) или 350 ° Ц (Х1150 темперамент).

Изнад 300 ° Ц, Који је престала котаља, Смањење снаге. За краткорочно излагање (1-2 сата), Може толерисати до 450 ° Ц.

Како утиче на заваривање 17-4 ПХ-ове својства?

Заваривање омекшава зону погођене топлотом (Хај) Растварањем ЦУ таложени затегљиву чврстоћу може да падне за 30-40%.

Да бисте вратили снагу, Извршите раствор пост-заваривања гоњење (1,050° Ц, 1 час) + Поновно старење оригиналног темперамента. Користите ГТав са ЕР630 пунилом металом да бисте умањили пуцање.

Јесте 17-4 ПХ погодан за медицинске имплантете?

Да-х1150-каљено 17-4 ПХ је биокомпатибилан (Упознаје ИСО 10993) и користи се у ортопедним имплантатима (колена, кукови) и хируршки инструменти.

Захтијева електрополирање (РА ≤0.8 μм) Да би се смањила бактеријска пријава и пасивација за побољшање отпорности на корозију у телесним течностима.