Mitä eroa on 17-4PH:lla ja muilla erkaumakarkenevilla (PH) teräksillä?

Mitä eroa on 17-4PH:lla ja muilla erkaumakarkenevilla (PH) teräksillä?

Johdanto

Erokarkenevat ruostumattomat teräkset (PH-teräkset) ovat korroosionkestäviä seoksia, jotka yhdistävät martensiittisten ja austeniittisten terästen lujuuden erinomaiseen korroosionkestävyyteen. Näihin kuuluvat17-4PH ruostumaton teräson luultavasti eniten käytetty teräslaji poikkeuksellisten mekaanisten ominaisuuksiensa ja helpon valmistuksensa ansiosta. Mutta miten se vertautuu muihin PH-laatuihin, kuten 15-5PH, 13-8Mo, 17-7PH ja Custom 465? Tässä artikkelissa syvennytään eroihin koostumuksessa, lämpökäsittelyssä, mekaanisissa ominaisuuksissa, korroosionkestävyydessä ja sovelluksissa.

Yleiskatsaus saostuskarkeneviin ruostumattomiin teräksiin

Erkautuslujittuvat teräkset saavat lujuutensa hienojen erkaumien muodostumisesta teräsmatriisiin vanhentamisen aikana lämpökäsittelyjen aikana. Nämä teräkset jaetaan kolmeen pääluokkaan:

1. Martensiittiset PH-teräkset(esim,17-4PH, 15–5PH)
2. Puoliausteniittiset PH-teräkset(esim. 17–7PH)
3. Austeniittiset PH-teräkset(esim. A286)

Jokainen kategoria tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän ominaisuuksia, jotka on räätälöity tiettyihin teollisuuden tarpeisiin.

17-4PH (UNS S17400): Alan standardi

Koostumus:

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

LämpökäsittelyLiuoskäsitelty ja vanhennettu (tyypillisesti H900 - H1150-M)

Mekaaniset ominaisuudet (H900):

• Vetolujuus: 1310 MPa
• Myötölujuus: 1170 MPa
• Venymä: 10%
• Kovuus: ~44 HRC

Edut:

• Korkea lujuus
• Kohtalainen korroosionkestävyys
• Hyvä työstettävyys
• Hitsattava

Sovellukset:

• Ilmailu- ja avaruuskomponentit
• Ydinreaktorit
• Venttiilit, akselit, kiinnikkeet

Vertailu muihin PH-ruostumattomiin teräksiin

15-5PH (UNS S15500)

Koostumus:

• Samanlainen kuin 17-4PH, mutta epäpuhtauksien säätö on tiukempi
• Kromi: 14,0–15,5 %
• Ni: 3,5–5,5 %
• Kupari: 2,5–4,5 %

Keskeiset erot:

• Parempi poikittainen sitkeys hienomman mikrorakenteen ansiosta
• Parannetut mekaaniset ominaisuudet paksummissa osissa

Käyttötapaukset:

• Ilmailu- ja avaruusteollisuuden takeet
• Kemiankäsittelylaitteet

13–8 kuukautta (UNS S13800)

Koostumus:

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

Keskeiset erot:

• Erinomainen sitkeys ja korroosionkestävyys
• Suuri lujuus paksummilla poikkileikkauksilla
• Tiukat koostumuksen säädöt ilmailu- ja avaruuskäyttöön

Käyttötapaukset:

• Rakenteelliset ilmailu- ja avaruuskomponentit
• Korkean suorituskyvyn jouset

17-7PH (UNS S17700)

Koostumus:

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

Keskeiset erot:

• Puoliausteniittinen; vaatii kylmämuokkausta ja lämpökäsittelyä
• Parempi muovattavuus, mutta alhaisempi korroosionkestävyys kuin 17-4PH:lla

Käyttötapaukset:

• Ilmailu- ja avaruuskalvot
• Palkeet
• Jouset

Mukautettu 465 (UNS S46500)

Koostumus:

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

Keskeiset erot:

• Erittäin suuri lujuus (vetolujuus jopa 200 ksi)
• Erinomainen murtumissitkeys
• Korkeammat kustannukset

Käyttötapaukset:

• Kirurgiset työkalut
• Lentokoneiden kiinnikkeet
• Laskutelineiden komponentit

Lämpökäsittelyn vertailu

Korroosionkestävyyden vertailu

• Parhaat:13-8Mo ja Custom 465
• Hyvä:17-4PH ja 15-5PH
• Reilu:17-7PH

Huomautus: Mikään niistä ei vastaa täysin austeniittisten laatujen, kuten 316L:n, korroosionkestävyyttä.

Lastutettavuus ja hitsattavuus

Kustannusarviointi

• Kustannustehokkain:17-4PH
• Premium-luokat:13-8Mo ja Custom 465
• Tasapainoinen:15-5PH

Sovellusten vertailu

Yhteenveto

Johtopäätös

Vaikka 17-4PH on edelleen ensisijainen PH-ruostumaton teräs moniin yleiskäyttöisiin sovelluksiin, jokaisella vaihtoehtoisella PH-laadulla on omat etunsa, jotka tekevät siitä paremmin sopivan tiettyihin vaatimuksiin. Näiden seosten välisten vivahteiden ymmärtäminen antaa materiaalisuunnittelijoille ja ostajille mahdollisuuden tehdä tietoon perustuvia päätöksiä lujuuden, sitkeyden, korroosionkestävyyden ja kustannusten perusteella.