تفاوت بین فولاد 17-4PH و سایر فولادهای رسوب سخت شونده (PH) چیست؟

تفاوت بین فولاد 17-4PH و سایر فولادهای رسوب سخت شونده (PH) چیست؟

مقدمه

فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شونده (فولادهای PH) دسته‌ای از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی هستند که استحکام فولادهای مارتنزیتی و آستنیتی را با مقاومت عالی در برابر خوردگی ترکیب می‌کنند. در میان آنها،فولاد ضد زنگ 17-4PHمسلماً به دلیل خواص مکانیکی استثنایی و سهولت ساخت، پرکاربردترین نوع است. اما چگونه با سایر گریدهای PH مانند 15-5PH، 13-8Mo، 17-7PH و Custom 465 مقایسه می‌شود؟ این مقاله به طور عمیق به تفاوت‌ها در ترکیب، عملیات حرارتی، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و کاربردها می‌پردازد.

مروری بر فولادهای زنگ نزن رسوب سخت شونده

فولادهای رسوب سخت شونده استحکام خود را از تشکیل رسوبات ریز در ماتریس فولاد در طول عملیات حرارتی پیرسازی به دست می‌آورند. این فولادها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. فولادهای PH مارتنزیتی(مثلاً،۱۷-۴ پی اچ، ۱۵-۵PH)
2. فولادهای PH نیمه آستنیتی(مثلاً، ۱۷-۷PH)
3. فولادهای آستنیتی PH(مثلاً A286)

هر دسته ترکیبی منحصر به فرد از خواص متناسب با نیازهای خاص صنعتی را ارائه می‌دهد.

17-4PH (UNS S17400): استاندارد صنعتی

ترکیب:

• کروم: ۱۵.۰–۱۷.۵٪
• نیکل: ۳.۰-۵.۰٪
• مس: ۳.۰-۵.۰٪
• نیوبیم (سی‌بی): 0.15–0.45%

عملیات حرارتی: عملیات محلول‌سازی و پیرسازی شده (معمولاً H900 تا H1150-M)

خواص مکانیکی (H900):

• استحکام کششی: ۱۳۱۰ مگاپاسکال
• استحکام تسلیم: ۱۱۷۰ مگاپاسکال
• کشیدگی: 10٪
• سختی: ~44 HRC

مزایا:

• استحکام بالا
• مقاومت در برابر خوردگی متوسط
• قابلیت ماشینکاری خوب
• قابل جوش

کاربردها:

• قطعات هوافضا
• راکتورهای هسته‌ای
• شیرآلات، شفت‌ها، بست‌ها

مقایسه با سایر فولادهای ضد زنگ PH

15-5PH (UNS S15500)

ترکیب:

• مشابه 17-4PH، اما با کنترل دقیق‌تر ناخالصی‌ها
• کروم: ۱۴.۰–۱۵.۵٪
• نیکل: ۳.۵-۵.۵٪
• مس: ۲.۵-۴.۵٪

تفاوت‌های کلیدی:

• چقرمگی عرضی بهتر به دلیل ریزساختار ظریف‌تر
• بهبود خواص مکانیکی در مقاطع ضخیم‌تر

موارد استفاده:

• آهنگری هوافضا
• تجهیزات فرآوری شیمیایی

13-8Mo (UNS S13800)

ترکیب:

• کروم: ۱۲.۲۵–۱۳.۲۵٪
• نیکل: ۷.۵–۸.۵٪
• ماه: ۲.۰–۲.۵٪

تفاوت‌های کلیدی:

• چقرمگی برتر و مقاومت در برابر خوردگی
• استحکام بالا در مقاطع ضخیم‌تر
• کنترل‌های دقیق ترکیب‌بندی برای استفاده در هوافضا

موارد استفاده:

• اجزای سازه‌ای هوافضا
• فنرهای با عملکرد بالا

17-7PH (UNS S17700)

ترکیب:

• کروم: ۱۶.۰–۱۸.۰٪
• نیکل: ۶.۵–۷.۷۵٪
• آلومینیوم: 0.75–1.50%

تفاوت‌های کلیدی:

• نیمه آستنیتی؛ نیاز به کار سرد و عملیات حرارتی دارد
• شکل‌پذیری بهتر اما مقاومت در برابر خوردگی کمتر از 17-4PH

موارد استفاده:

• دیافراگم‌های هوافضا
• بلوز
• چشمه‌ها

سفارشی ۴۶۵ (UNS S46500)

ترکیب:

• کروم: ۱۱.۰–۱۳.۰٪
• نیکل: ۱۰.۷۵–۱۱.۲۵٪
• تیتانیم: ۱.۵–۲.۰٪
• مو: 0.75–1.25%

تفاوت‌های کلیدی:

• استحکام فوق العاده بالا (تا 200 ksi کششی)
• چقرمگی عالی در برابر شکستگی
• هزینه بالاتر

موارد استفاده:

• ابزارهای جراحی
• بست‌های هواپیما
• اجزای ارابه فرود

مقایسه عملیات حرارتی

مقایسه مقاومت در برابر خوردگی

• بهترین:۱۳-۸ مو و کاستوم ۴۶۵
• خوب:۱۷-۴PH و ۱۵-۵PH
• منصفانه:۱۷-۷ پی اچ

توجه: هیچ کدام از آنها با مقاومت خوردگی گریدهای کاملاً آستنیتی مانند 316L مطابقت ندارند.

قابلیت ماشینکاری و جوشکاری

بررسی هزینه

• مقرون به صرفه ترین:۱۷-۴ پی اچ
• نمرات ممتاز:۱۳-۸ مو و کاستوم ۴۶۵
• متعادل:15-5PH

مقایسه کاربردها

خلاصه

نتیجه‌گیری

اگرچه 17-4PH همچنان فولاد ضد زنگ PH مورد استفاده برای بسیاری از کاربردهای عمومی است، اما هر گرید PH جایگزین مزایای متمایزی دارد که آن را برای نیازهای خاص مناسب‌تر می‌کند. درک تفاوت‌های ظریف بین این آلیاژها، مهندسان مواد و خریداران را قادر می‌سازد تا بر اساس استحکام، چقرمگی، مقاومت در برابر خوردگی و هزینه، تصمیمات آگاهانه‌ای بگیرند.