1. 介绍
1.4542 不锈钢 - 也以美国名称而闻名 17-4ph - 广泛使用 降水硬化 (ph) 马氏体不锈钢.
它在要求的部门中起着至关重要的作用 高力量, 良好的耐腐蚀性, 和出色的维度稳定性, 包括航空航天, 医疗的, 石化, 和食品加工行业.
1940年代出现了pH不锈钢的发育，以弥合奥氏体不锈钢之间的性能差距 (良好的耐腐蚀性但强度低) 和马氏体等级 (高强度但耐腐蚀性有限).
其中, 17-4ph (1.4542) 不锈钢因其而迅速流行 通过热处理加强的独特能力而不会发生严重失真.
2. 是什么 1.4542 不锈钢?
1.4542 (x5crnicunb16-4) 不锈钢, 也称为17-4ph不锈钢, 是一种降水的马氏体不锈钢，含有大约 17% 铬和 4% 镍, 和铜一起, 铌, 和其他微量元素.
它是专门设计的，可提供高强度的独特组合, 耐腐蚀性, 和热处理性, 使其非常适合关键的结构和机械应用.
化学组成 & 冶金
| 元素 | 典型内容 (%) | 合金的功能 |
| 铬 (Cr) | 15.0 - 17.5 | 形成稳定的被动氧化层，以耐腐蚀; 增强硬度和氧化抗性. |
| 镍 (在) | 3.0 - 5.0 | 稳定奥氏体相; 增强韧性和延展性; 改善耐腐蚀性. |
| 铜 (铜) | 3.0 - 5.0 | 降水硬化的关键要素; 在衰老期间形成富含铜的良好沉淀, 增强合金. |
| 铌 (NB) + 坦塔尔 (面对) | ≤ 0.45 | 充当谷物炼油厂; 形成稳定的碳化物; 有助于控制降水并改善强度和耐腐蚀性. |
| 碳 (c) | ≤ 0.07 | 通过形成马氏体来改善硬度和力量; 碳过多可能会降低耐腐蚀性. |
| 锰 (Mn) | ≤ 1.00 | 在炼钢过程中脱氧; 提高热工作性并稍微增强可耐用性. |
| 硅 (和) | ≤ 1.00 | 充当脱氧化剂并提高力量和韧性; 增强对氧化的抵抗力. |
| 磷 (p) | ≤ 0.040 | 通常是杂质; 少量可以提高可加工性, 但是太多降低了韧性. |
| 硫 (s) | ≤ 0.030 | 提高可加工性, 特别是在自由安排等级, 但是负面影响延展性和耐腐蚀性. |
3. 热处理和老化 1.4542 不锈钢
热处理是解锁全部机械性能的核心 1.4542 不锈钢 (17-4ph).
它的强度和硬度在铸造或形成过程中未获得, 但是通过一个 降水硬化 (老化) 过程 随之而来的是 解决方案退火.
合金将热处理到高强度而没有大量失真的独特能力使其非常适合精确组件.
解决方案退火 (条件)
也称为 解决方案处理, 这是热处理周期的第一步:
- 温度: 〜1020–1060°C (通常 1040 °C)
- 过程: 热量均匀, 保持溶解沉淀, 然后迅速冷却 - 通常被气冷
- 目的:
-
- 溶解铜和富含尼伯族的相进入实体溶液
- 促进 完全马氏体结构 冷却后
- 在老化之前提供柔软且可加工的状况
- 产生的微观结构: 马氏体 (根据冷却速率保留奥斯丁矿)
降水硬化 (老化治疗)
溶液退火后, 材料是 老化 在中等温度下形成 纳米级铜沉淀 在马氏体矩阵中.
这些颗粒阻塞错位移动, 增加力量和硬度.
标准衰老温度和条件:
| 范围 | H900 | H925 | H1025 | H1075 | H1150 | H1150-m (双重老化) |
| 老化温度 (°C) | 482 | 496 | 552 | 579 | 621 | 2 × 621 |
| 老化时间 (小时) | 1 | 4 | 4 | 4 | 4 | 2 × 4 |
| 硬度 (HRC) | 40–44 | 38–42 | 34–38 | 31–35 | 28–32 | 27–30 |
| 抗拉强度 (MPA) | ≥1310 | 〜1240 | 〜1140 | 〜1070 | 〜930 | 〜900 |
| 屈服强度 (MPA) | ≥1170 | 〜1100 | 〜1000 | 〜930 | 〜800 | 〜790 |
| 伸长 (%) | ≥10 | 〜11 | 〜12 | 〜14 | 〜15 | 〜16 |
关键趋势和考虑因素:
- 降低衰老温度 (例如。, H900) → 最大强度, 降低延展性
- 较高的衰老温度 (例如。, H1150) → 延展性改善, 韧性, 和SCC抗性
- 双重衰老 (例如。, H1150m) 改进 稳定性和耐腐蚀性 更远, 用于海洋或酸环境
过度稳定和稳定
过度 当材料在温度过高或太长时间下老化时会发生. 这是原因:
- 铜沉淀
- 降低力量和硬度
- 改善延展性和 应力腐蚀性
稳定老化, 例如 H1150-m, 经常在焊接或加工后使用:
- 缓解残余应力
- 恢复耐腐蚀性
- 最小化失真
4. 身体的 & 热特性的 1.4542 不锈钢
1.4542 不锈钢表现出均衡的物理和热特性组合, 使其非常适合在航空航天等高性能环境中的精确组件, 石化, 和能源行业.
一般物理特性
| 性能特性 | 价值 | 评论 |
| 密度 | 〜7.75–7.80 g/cm³ | 略高于300系列不锈钢 |
| 弹性模量 (杨氏模量) | 〜200 GPA | 随着脾气和方向略有不同 |
| 泊松比 | 0.27–0.30 | |
| 电阻率 | 〜0.8×10⁻⁶Ω; m | 高于碳钢; 典型的马氏体不锈钢 |
| 磁渗透性 | 铁磁 | 由于马氏体矩阵 |
| 声音速度 | 〜5,900 m/s | 实心杆中的纵向波 |
热性能
| 性能特性 | 价值 | 评论 |
| 导热率 (在20°C) | 〜16–18 w/m·k | 低于碳钢和400系列不锈钢 |
| 比热容量 (在20°C) | 〜500 j/kg·k | 一般; 与其他马氏体等级相当 |
| 热膨胀系数 (20–200°C) | 〜10.8–11.5×10⁻⁶ /k | 影响精确组件的拟合耐受性 |
| 融化范围 | 1400–1440°C | |
| 工作温度范围 | -40°C至 +315°C (典型的) | 衰老脾气影响最大服务温度 |
| 缩放阻力 | 中度高达600°C | 不建议在315°C以上连续使用 |
5. 耐腐蚀性 1.4542 不锈钢
- 一般腐蚀: 大气中的出色抗药性, 淡水, 和许多化学环境.
- 点蚀/缝隙阻力: 不如奥氏体不锈钢耐药性 (例如。, 316l), 但是比基本的马氏体成绩更好.
- 应力腐蚀破裂 (SCC): 在拉伸应力下氯化物环境中易受伤害; 通过过度衰减改善 (H1150-m).
6. 制造和可加工性 1.4542 (17-4ph) 不锈钢
1.4542 不锈钢因其机械强度和耐腐蚀性的特殊组合而受到重视, 但是它的制造和可加工性特征差异很大，具体取决于其热处理条件.
可加工性
可加工性 1.4542 不锈钢在很大程度上取决于其热处理状态:
| 健康）状况 | 相对可加工性 (%) | 笔记 |
| 解决方案退火 (条件) | 〜55–60％ (vs自由架钢) | 柔软, 更多的延展性 - 机器更易感，但芯片芯片形成 |
| 老化 (例如。, H900, H1025) | 〜65–70％ | 更好的表面饰面, 改进的芯片形成; 工具磨损增加 |
主要考虑因素:
- 工具: 使用碳化物或钴HSS工具与适当的涂料 (蒂恩, ticn).
- 冷却液: 建议控制热和延长工具寿命.
- 切割速度: 60–90 m/min，带碳化物插入物, 取决于脾气和操作.
- 饲料/切割深度: 应该适度以避免工作硬化.
可焊性
虽然不像奥斯特尼特不锈钢那样容易焊接 (喜欢 304 或者 316), 1.4542 可以通过适当的预防措施成功焊接材料:
- 焊接方法: GTAW (氩弧焊), 田 (我), 和Smaw合适.
- 填充金属: ER630或AWS A5.9类ER17-4PH (匹配化学)
- 预热/pertheat:
-
- 预热: 通常不需要.
- 焊后老化: 需要恢复机械性能并最大程度地减少残余应力.
- 破裂的风险: 低的, 但是避免在过时的 (H1150+) 状况.
形成和锻造考虑因素
在 解压缩 (条件) 状态, 1.4542 (17-4ph) 不锈钢 展览 良好的形成性, 使其适用于诸如运营 弯曲, 滚动, 和冲压.
在这个阶段, 材料的 延性马氏体结构 (衰老之前) 允许其发生塑性变形，而不会出现裂纹或断裂的重大风险.
然而, 一旦材料老化 (例如。, H900 – H1150脾气), 由于强度和硬度的大幅提高，富含铜相的强度和硬度大大提高，其形成性下降.
因此, 不建议在衰老后的冷形成, 任何成型操作都应在老化之前进行.
为了 热锻造, 建议的温度范围是 950–1150°C. 此范围可确保最佳可塑性并最大程度地减少热裂的风险.
实现均匀的机械性能和微观结构, 应谨慎注意:
- 锻造比率: 避免在一次通行证中过度变形; 使用多个受控通行证.
- 冷却方法: 锻造后, 空气冷却是典型的, 然后进行溶液退火 (〜1040°C) 和年龄硬化到所需的特性.
- 细化谷物: 适当的变形和受控温度循环可促进细晶粒尺寸, 对于疲劳和韧性至关重要.
7. 表面饰面 1.4542 不锈钢
1.4542 不锈钢, 也称为 17-4ph, 根据其预期的应用，对各种表面完成过程做出了很好的响应. 公共表面精加工技术:
机加工
- 应用: 通用工程零件, 航空航天组件.
- 评论: 在解散和老化状态下都可以实现. 在老化状态 (例如。, H900), 由于工具磨损，表面粗糙度可能会增加.
- 典型的粗糙度 (RA): 0.8–3.2μm, 取决于工具和切割参数.
腌制和钝化
- 目的: 恢复富含铬的被动层，去除尺度并增强耐腐蚀性.
- 过程: 制造或焊接后用硝酸或柠檬酸进行化学处理.
- 标准: ASTM A380 / A967.
机械抛光
- 目的: 改善美学并降低表面粗糙度.
- 笔记: 精细的抛光 (镜像完成) 由于表面硬度，H900这样的硬化脾气更具挑战性 (≥40hrc).
- 应用领域: 食品级设备, 手术工具.
电力
- 目的: 微观平滑并在表面上脱毛，同时增强耐腐蚀性.
- 益处: 对于复杂几何形状的零件特别有用 (例如。, 阀, 医疗工具).
- 结果: 明亮的, 光滑的, 和高度清洁的表面 (RA < 0.2 可能).
珠子或射击
- 应用: 航天, 石化.
- 媒体: 玻璃珠, 不锈钢射击, 或陶瓷媒体.
- 影响: 产生均匀的磨砂表面, 消除规模和次要缺陷.
- 考虑: 紧随其后进行钝化以恢复腐蚀保护.
涂层 & 电镀 (如果需要)
- 例子: PVD涂料 (锡, CRN) 用于耐磨性; PTFE抗污染.
- 笔记: 1.4542 由于其固有的耐腐蚀性，通常没有其他涂料的表现良好, 但是涂料用于刺激性或磨料的环境.
8. 申请 1.4542 (17-4ph) 不锈钢
1.4542 不锈钢 - 也称为 17-4ph (降水硬化) 不锈钢 - 广泛用于行业 高力量, 良好的耐腐蚀性, 和 热处理后出色的尺寸稳定性 很关键.
航空业
- 应用领域:
-
- 涡轮发动机组件
- 飞机紧固件和衬套
- 起落架零件
- 结构支架和配件
机械的 & 精密工程
- 应用领域:
-
- 高负载轴
- 阀成分
- 弹簧和耦合
- 齿轮组件
油, 气体 & 石化
- 应用领域:
-
- 阀体和座椅
- 泵杆和叶轮
- 法兰, 喷嘴, 和井下工具
化学加工行业
- 应用领域:
-
- 反应堆组件
- 混合轴和搅拌器
- 高压容器
医疗的 & 食品加工
- 应用领域:
-
- 手术器械
- 食品加工模具和模具
- 卫生配件
增材制造 (是) / 3数码印刷
- 应用领域:
-
- 定制机械零件
- 轻巧的晶格结构
- 医疗植入物和工具
汽车 & 赛车运动
- 应用领域:
-
- 高性能传动系统组件
- 悬架链接
- 涡轮增压器外壳
9. 优点 1.4542 不锈钢
高力量
- 达到拉伸力量达到 〜1310 MPA 在H900条件下, 使其非常适合高负载应用程序.
良好的耐腐蚀性
- 提供耐腐蚀性与 304 在许多中性和轻度腐蚀性环境中不锈钢.
出色的硬度
- 硬度可以达到 〜44 hrc 在老年条件下, 适用于耐磨组件.
维稳定性
- 在热处理和加工过程中保持尺寸精度 - 精确零件的理想.
多功能热处理选择
- 强度和韧性可以通过在不同温度下的年龄来量身定制 (H900, H1025, H1150, ETC。).
良好的疲劳阻力
- 抵抗疲劳和应力腐蚀破裂, 即使在循环加载条件下.
溶液中的可焊接性
- 可以在退火状态下有效焊接, 建议使用后热处理.
增材制造友好
- 作为金属粉 3D打印 SLM和DML等技术.
10. 缺点 1.4542 不锈钢
较低的耐腐蚀性比奥氏体等级
- 不适合高度侵略性的环境 (例如。, 高氯或酸性条件); 316L在这种情况下是优越的.
温度升高的性能降低
- 属性降级上面 〜300°C (572°f), 限制在高温应用中的使用.
在过分条件下的脆弱性
- 在较高温度下衰老 (例如。, H1150) 降低硬度并损害韧性.
低温韧性
- 在零下的温度下，影响抗性显着下降.
需要严格的热处理控制
- 衰老不足或不当会导致绩效不一致或互联.
衰老后的延展性降低
- 在老年条件下可调节性降低, 使其不太适合复杂的冷形成.
11. 等效的名称 1.4542 不锈钢
| 标准系统 | 指定 | 笔记 |
| 在 (欧洲) | 1.4542 / x5crnicunb16-4 | 官方指定 |
| 我们 (美国) | S17400 | 统一编号系统 |
| AISI/ASTM (美国) | 17-4ph | ASTM下的共同行业名称 |
| 从 (德国) | x5crnicunb16-4 | 等效于 1.4542 在较旧的德国规格中 |
| afnor (法国) | Z6CNU17-04 | 法国名称 |
| BS (英国) | BS 970: 630 | 英国标准 (现在大部分取代了) |
| 他是 (日本) | SUS630 | 日本工业标准 |
| Gost (俄罗斯) | 12KH17N4G9 | 近似俄罗斯等效 |
| ISO | ISO 15156 / ISO 3506-6 | 用于耐腐蚀的应用 |
12. 比较 1.4542 (17-4ph) 具有类似的合金
| 性能特性 / 合金 | 1.4542 (17-4ph) | 15-5ph | 17-7ph | 316l | Ca6nm (13Cr) |
| 类型 | pH马氏体SS | pH马氏体SS | pH半奥斯特尼特式SS | 奥氏体SS | 马氏体SS |
| 抗拉强度 (MPA) | 930–1310 (H900 – H1150) | 930–1200 | 1030–1310 (CH900) | 〜485 | 〜655–760 |
| 屈服强度 (MPA) | 860–1170 | 860–1100 | 965–1170 | 〜170 | 〜415–655 |
| 伸长 (%) | 10–20 | 10–17 | 8–12 | ≥40 | 15–20 |
| 硬度 (HRC) | 28–44 | 30–42 | 38–47 | 〜20 | 20–32 |
| 韧性 | 一般 (低温: 贫穷的) | 超过17-4ph的改善 | 年龄较低 | 出色的 | 一般 |
| 耐腐蚀性 | 良好 | 良好 (稍好一些) | 一般 | 出色的 | 一般 |
| 可焊性 | 溶液中良好 | 大于17-4ph | 有限的 | 出色的 | 与帖子一起良好 |
| 形成性 | 老年时有限 | 稍好一些 | 在退火状态下 | 出色的 | 一般 |
| 服务温度范围 (°C) | -40 到 300 | -50 到 315 | -50 到 425 | -200 到 500 | -50 到 275 |
| 磁的? | 是的 (马氏体) | 是的 | 轻微 | 不 | 是的 |
| 应用领域 | 航天, 阀, 工具 | 结构航空航天, 模具 | 弹簧, 波纹管, 膜片 | 制药, 食物, 化学 | 涡轮机, 泵, 叶轮 |
笔记:
- pH =降水硬化
- 值可能因热处理而异 (例如。, H900, H1025, H1150) 和特定标准 (AMS, ASTM).
- 15-5ph 在化学上类似于17-4ph，但由于δ-铁降低而提供的韧性略有改善和更好的焊接性.
- 17-7ph 专为春季应用而设计, 具有出色的强度和疲劳，但耐腐蚀性较小.
- 316l 在腐蚀性环境中表现出色，但机械强度要低得多.
- Ca6nm, 铸造的马氏体不锈钢, 为水力涡轮机和压力降压零件提供了良好的平衡.
13. 结论
1.4542 (17-4ph) 不锈钢代表可用的最通用的降水等级之一.
它是 高力量, 受控的机械性能, 和良好的耐腐蚀性 使其在苛刻的环境中必不可少.
虽然它可能与韧性或耐腐蚀性不匹配奥氏体等级, 它的能力 用最小的失真降水 提供精确组件的明显优势.
选择材料 航天, 医疗的, 防御, 或制造, 1.4542 材料仍然是一个 均衡, 高性能选择, 特别是力量的地方, 耐腐蚀性, 维度控制同样重要.
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常见问题解答
是 1.4542 不锈钢磁性?
是的. 由于 1.4542 不锈钢 马氏体微观结构, 这是 铁磁, 特别是衰老后.
做 1.4542 不锈钢生锈?
是的, 1.4542 不锈钢 (17-4ph) 在某些条件下会生锈.
由于其铬含量和保护性氧化物层，它具有良好的耐腐蚀性，但可能会经历局部腐蚀, 喜欢点, 在恶劣的环境中或治疗不当.
适当的热处理, 精加工, 维护是防止生锈的关键.
能 1.4542 焊接不锈钢?
是的, 可以焊接, 但是焊后热处理 (PWHT) 通常需要恢复机械性能和耐腐蚀性.
是 1.4542 适合低温或高温服务的材料?
它的表现很好 中等温度 (最多〜300°C) 但是是 不建议进行低温或高温 (>400°C) 由于失去韧性或过度衰竭而服务.
