Was ist der Unterschied zwischen 17-4PH und anderen ausscheidungshärtenden (PH) Stählen?

Was ist der Unterschied zwischen 17-4PH und anderen ausscheidungshärtenden (PH) Stählen?

Einführung

Ausscheidungshärtende Edelstähle (PH-Stähle) sind eine Klasse korrosionsbeständiger Legierungen, die die Festigkeit martensitischer und austenitischer Stähle mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit kombinieren. Darunter sind17-4PH Edelstahlwird aufgrund seiner außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften und der einfachen Herstellung wohl am häufigsten verwendet. Doch wie schneidet es im Vergleich zu anderen PH-Sorten wie 15-5PH, 13-8Mo, 17-7PH und Custom 465 ab? Dieser Artikel befasst sich eingehend mit den Unterschieden in Zusammensetzung, Wärmebehandlung, mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Anwendungen.

Übersicht über ausscheidungshärtende rostfreie Stähle

Ausscheidungshärtende Stähle erhalten ihre Festigkeit durch die Bildung feiner Ausscheidungen in der Stahlmatrix während der Alterungswärmebehandlung. Diese Stähle werden in drei Hauptkategorien unterteilt:

1. Martensitische PH-Stähle(z.B,17-4PH, 15-5PH)
2. Teilaustenitische PH-Stähle(zB 17-7PH)
3. Austenitische PH-Stähle(zB A286)

Jede Kategorie bietet eine einzigartige Kombination von Eigenschaften, die auf spezifische industrielle Anforderungen zugeschnitten sind.

17-4PH (UNS S17400): Der Industriestandard

Zusammensetzung:

• Cr: 15,0–17,5 %
• Ni: 3,0–5,0 %
• Cu: 3,0–5,0 %
• Nb (Cb): 0,15–0,45 %

Wärmebehandlung: Lösungsgeglüht und gealtert (typischerweise H900 bis H1150-M)

Mechanische Eigenschaften (H900):

• Zugfestigkeit: 1310 MPa
• Streckgrenze: 1170 MPa
• Dehnung: 10 %
• Härte: ~44 HRC

Vorteile:

• Hohe Festigkeit
• Mäßige Korrosionsbeständigkeit
• Gute Bearbeitbarkeit
• Schweißbar

Anwendungen:

• Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
• Kernreaktoren
• Ventile, Wellen, Befestigungselemente

Vergleich mit anderen PH-Edelstählen

15-5PH (UNS S15500)

Zusammensetzung:

• Ähnlich wie 17-4PH, aber mit strengeren Kontrollen der Verunreinigungen
• Cr: 14,0–15,5 %
• Ni: 3,5–5,5 %
• Cu: 2,5–4,5 %

Hauptunterschiede:

• Bessere Querzähigkeit durch feinere Mikrostruktur
• Verbesserte mechanische Eigenschaften in dickeren Abschnitten

Anwendungsfälle:

• Schmiedeteile für die Luft- und Raumfahrt
• Chemische Verarbeitungsanlagen

13-8Mo (UNS S13800)

Zusammensetzung:

• Cr: 12,25–13,25 %
• Ni: 7,5–8,5 %
• Mo: 2,0–2,5 %

Hauptunterschiede:

• Überlegene Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
• Hohe Festigkeit bei dickeren Querschnitten
• Strenge Zusammensetzungskontrollen für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt

Anwendungsfälle:

• Strukturelle Luft- und Raumfahrtkomponenten
• Hochleistungsfedern

17-7PH (UNS S17700)

Zusammensetzung:

• Cr: 16,0–18,0 %
• Ni: 6,5–7,75 %
• Al: 0,75–1,50 %

Hauptunterschiede:

• Halbaustenitisch; erfordert Kaltbearbeitung und Wärmebehandlung
• Bessere Formbarkeit, aber geringere Korrosionsbeständigkeit als 17-4PH

Anwendungsfälle:

• Membranen für die Luft- und Raumfahrt
• Balg
• Federn

Custom 465 (UNS S46500)

Zusammensetzung:

• Cr: 11,0–13,0 %
• Ni: 10,75–11,25 %
• Ti: 1,5–2,0 %
• Mo: 0,75–1,25 %

Hauptunterschiede:

• Ultrahohe Festigkeit (bis zu 200 ksi Zugfestigkeit)
• Ausgezeichnete Bruchzähigkeit
• Höhere Kosten

Anwendungsfälle:

• Chirurgische Instrumente
• Flugzeugbefestigungen
• Fahrwerkskomponenten

Vergleich der Wärmebehandlung

Vergleich der Korrosionsbeständigkeit

• Am besten:13-8Mo und Custom 465
• Gut:17-4PH und 15-5PH
• Gerecht:17-7PH

Hinweis: Keiner erreicht die Korrosionsbeständigkeit von vollständig austenitischen Güten wie 316L.

Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit

Kostenbetrachtung

• Am kostengünstigsten:17-4PH
• Premium-Qualitäten:13-8Mo und Custom 465
• Ausgewogen:15-5PH

Anwendungsvergleich

Zusammenfassung

Abschluss

Während 17-4PH für viele allgemeine Anwendungen der bevorzugte PH-Edelstahl bleibt, bietet jede alternative PH-Sorte spezifische Vorteile, die sie für spezifische Anforderungen besser geeignet machen. Das Verständnis der Nuancen dieser Legierungen ermöglicht es Werkstoffingenieuren und Einkäufern, fundierte Entscheidungen auf der Grundlage von Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten zu treffen.