Wat is het verschil tussen 17-4PH en andere precipitatiehardende (PH) staalsoorten?

Wat is het verschil tussen 17-4PH en andere precipitatiehardende (PH) staalsoorten?

Invoering

Precipitatiehardende roestvaste staalsoorten (PH-staal) zijn een klasse corrosiebestendige legeringen die de sterkte van martensitische en austenitische staalsoorten combineren met uitstekende corrosiebestendigheid.17-4PH roestvrij staalis misschien wel het meest gebruikte type vanwege de uitzonderlijke mechanische eigenschappen en het gemak van de verwerking. Maar hoe verhoudt het zich tot andere PH-kwaliteiten zoals 15-5PH, 13-8Mo, 17-7PH en Custom 465? Dit artikel gaat dieper in op de verschillen in samenstelling, warmtebehandeling, mechanische eigenschappen, corrosiebestendigheid en toepassingen.

Overzicht van precipitatiehardende roestvaste staalsoorten

Precipitatiegeharde staalsoorten ontlenen hun sterkte aan de vorming van fijne neerslagen in de staalmatrix tijdens warmtebehandelingen tijdens veroudering. Deze staalsoorten worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën:

1. Martensitische PH-staalsoorten(bijv.17-4PH, 15-5PH)
2. Semi-austenitische PH-staalsoorten(bijv. 17-7PH)
3. Austenitische PH-staalsoorten(bijv. A286)

Elke categorie biedt een unieke combinatie van eigenschappen die zijn afgestemd op de specifieke behoeften van de industrie.

17-4PH (UNS S17400): De industriestandaard

Samenstelling:

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

Warmtebehandeling: Oplossing behandeld en verouderd (meestal H900 tot H1150-M)

Mechanische eigenschappen (H900):

• Treksterkte: 1310 MPa
• Vloeigrens: 1170 MPa
• Rek: 10%
• Hardheid: ~44 HRC

Voordelen:

• Hoge sterkte
• Matige corrosiebestendigheid
• Goede bewerkbaarheid
• Lasbaar

Toepassingen:

• Lucht- en ruimtevaartcomponenten
• Kernreactoren
• Kleppen, assen, bevestigingsmiddelen

Vergelijking met andere PH-roestvaste staalsoorten

15-5PH (UNS S15500)

Samenstelling:

• Vergelijkbaar met 17-4PH, maar met strengere controles op onzuiverheden
• Cr: 14,0–15,5%
• Ni: 3,5–5,5%
• Koper: 2,5–4,5%

Belangrijkste verschillen:

• Betere dwarstaaiheid dankzij fijnere microstructuur
• Verbeterde mechanische eigenschappen in dikkere secties

Gebruiksscenario's:

• Smeedstukken voor de lucht- en ruimtevaart
• Chemische verwerkingsapparatuur

13-8Mo (UNS S13800)

Samenstelling:

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

Belangrijkste verschillen:

• Superieure taaiheid en corrosiebestendigheid
• Hoge sterkte bij dikkere doorsneden
• Strikte samenstellingscontroles voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart

Gebruiksscenario's:

• Structurele lucht- en ruimtevaartcomponenten
• Hoogwaardige veren

17-7PH (UNS S17700)

Samenstelling:

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

Belangrijkste verschillen:

• Semi-austenitisch; vereist koudwerk en warmtebehandeling
• Betere vervormbaarheid maar lagere corrosiebestendigheid dan 17-4PH

Gebruiksscenario's:

• Lucht- en ruimtevaartmembranen
• Blaasbalg
• Bronnen

Aangepaste 465 (UNS S46500)

Samenstelling:

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

Belangrijkste verschillen:

• Ultrahoge sterkte (treksterkte tot 200 ksi)
• Uitstekende breuktaaiheid
• Hogere kosten

Gebruiksscenario's:

• Chirurgische instrumenten
• Vliegtuigbevestigingen
• Onderdelen van het landingsgestel

Vergelijking van warmtebehandeling

Corrosieweerstandsvergelijking

• Best:13-8Mo en Custom 465
• Goed:17-4PH en 15-5PH
• Eerlijk:17-7PH

Let op: geen enkel type evenaart de corrosiebestendigheid van volledig austenitische typen zoals 316L.

Bewerkbaarheid en lasbaarheid

Kostenoverweging

• Meest kosteneffectief:17-4PH
• Premiumkwaliteiten:13-8Mo en Custom 465
• Gebalanceerd:15-5PH

Toepassingsvergelijking

Samenvatting

Conclusie

Hoewel 17-4PH nog steeds de meest gebruikte PH-legering is voor veel algemene toepassingen, heeft elke alternatieve PH-legering specifieke voordelen die het beter geschikt maken voor specifieke eisen. Inzicht in de nuances tussen deze legeringen stelt materiaalkundigen en kopers in staat om weloverwogen beslissingen te nemen op basis van sterkte, taaiheid, corrosiebestendigheid en kosten.