Vlastnosti a cena nehrdzavejúcej ocele 17-4ph

Čo je 17-4ph nehrdzavejúca oceľ?

​

17-4PH (UNS S17400)je martenzitická nehrdzavejúca oceľ známa svojou vysokou pevnosťou, vynikajúcou odolnosťou proti korózii a všestrannými vlastnosťami tepelného spracovania. 17-4Zliatina PH sa široko používa v leteckom a kozmickom priemysle, stavbe lodí, chemickom priemysle a priemysle zdravotníckych zariadení.

Jeho ekvivalentom je UNS S17400, ASTM A693 trieda 630 alebo DIN 1.4542.

17-4 Nerezová oceľChemické zloženie

Chemické zloženie 17-4PH zahŕňa:

Chróm (15,0–17,5 %): Poskytuje základnú odolnosť proti korózii vytvorením ochrannej vrstvy pasívneho oxidu.

Nikel (3,0–5,0 %): Stabilizuje austenitickú fázu počas tepelného spracovania, čím zvyšuje húževnatosť.

Meď (3,0–5,0 %): Počas starnutia vytvára epsilon (ε) zrazeniny, ktoré sú zodpovedné za výrazné zvýšenie pevnosti.

Niób + tantal (0,15–0,45 %): Zjemňuje štruktúru zŕn a inhibuje senzibilizáciu, čím znižuje riziko medzikryštalickej korózie.

Nízky obsah uhlíka (menej ako alebo rovný 0,07 %): Minimalizuje zrážanie karbidov, zachováva zvárateľnosť a odolnosť proti korózii.

Toto zloženie umožňuje 17-4PH dosiahnuť ekvivalentné číslo odolnosti voči bodovej korózii (PREn) > 40, vďaka čomu je vhodný do stredne veľkých prostredí s obsahom chloridov.

17-4 Nerezová oceľMechanické a fyzikálne vlastnosti

Pevnosť a tvrdosť

Mechanické vlastnosti 17-4PH sú priamo spojené s jeho tepelným spracovaním. Nižšie sú uvedené typické hodnoty pri rôznych podmienkach starnutia:

Hustota: 7,80 g/cm³.

Rozsah prevádzkovej teploty: -40 stupňov až 300 stupňov ; dlhodobé vystavenie nad 300 stupňov riskuje nadmerné starnutie a stratu sily.

Odolnosť proti korózii

17-4PH má odolnosť proti korózii porovnateľnú s typomNerezová oceľ 304v miernej atmosfére, zriedených kyselinách a prostredí so slanou vodou. Neodporúča sa však pre silne redukujúce kyseliny bez ochranných náterov. Jeho odolnosť proti koróznemu praskaniu (SCC) ho robí cenným v námorných a chemických aplikáciách.

17-4 Nerezová oceľTepelné spracovanie

17-4PH prechádza dvojstupňovým procesom tepelného spracovania, aby sa dosiahli optimálne vlastnosti:

Ošetrenie roztokom: Zahriatie na 1020–1060 stupňov, po ktorom nasleduje rýchle ochladenie (vodou alebo vzduchom), aby sa vytvorila presýtená martenzitická štruktúra.

Starnutie (precipitačné kalenie): Zahrievanie na 480 – 620 stupňov počas 1 – 4 hodín, aby sa vyzrážali fázy bohaté na meď- (napr. H900 pri 480 stupňoch pre maximálnu pevnosť).

Medzi kritické úvahy patria:

Počas prevádzky sa vyhýbajte teplotám medzi 370 stupňami a 480 stupňami, aby ste zabránili krehnutiu σ-fázy.

Po-starnutí po zváraní sa obnoví pevnosť v oblastiach ovplyvnených teplom-.

17-4 Cena z nehrdzavejúcej ocele

Cena nehrdzavejúcej ocele 17-4 je ovplyvnená rôznymi faktormi.

Náklady na suroviny sú zásadné, najmä preto, že kolísanie trhových cien legujúcich prvkov, ako je nikel a chróm, priamo ovplyvňuje cenu hotového výrobku.

Rozhodujúca je aj zložitosť výrobného procesu; napríklad bezšvíkové rúry sú vo všeobecnosti drahšie ako zvárané rúry a ťahanie za studena, presné obrábanie alebo špeciálne tepelné spracovanie zvyšujú náklady.

Objem nákupu výrazne ovplyvňuje jednotkovú cenu; nákupy vo veľkom-objeme zvyčajne prinášajú výrazné zľavy. Okrem toho certifikácie kvality a normy ovplyvňujú aj ceny; materiály s kompletnou certifikáciou a silnou sledovateľnosťou vyžadujú vyššie ceny.

V nasledujúcej tabuľke sú zhrnuté referenčné ceny pre rôzne typy výrobkov z nehrdzavejúcej ocele 17-4:

Nerezová oceľ 17 4PHoproti 316L

Chemické zloženie

Zásadný rozdiel medzi 17-4PH a 316L spočíva v ich chemickom zložení a mikroštruktúre.

17-4PH je martenzitická nehrdzavejúca oceľ, nominálne obsahuje približne 17 % chrómu (Cr) a 4 % niklu (Ni), s prídavkom prvkov ako meď (Cu) a niób (Nb).

316L je austenitická nehrdzavejúca oceľ, ktorá obsahuje vyšší obsah niklu (približne 10-14%) a ďalšie 2-3% molybdénu (Mo).

Molybdén je kľúčovým prvkom, ktorý mu dodáva vynikajúcu odolnosť voči chloridovej jamkovej korózii. Jeho nízky obsah uhlíka (C < 0,03 %) ho robí necitlivým na medzikryštalickú koróziu.

Mechanické vlastnosti

Z hľadiska mechanických vlastností sa tieto dva výrazne líšia. Pri správnom tepelnom spracovaní môže 17-4PH ľahko dosiahnuť pevnosť v ťahu presahujúcu 1310 MPa, medzu klzu presahujúcu 1180 MPa a tvrdosť HRC 40-45, čo z neho robí typický vysoko pevný materiál odolný voči opotrebovaniu.

Na rozdiel od toho má 316L typicky pevnosť v ťahu v rozsahu 580-650 MPa a nižšiu medzu klzu, ale má extrémne vysokú ťažnosť a húževnatosť s predĺžením 32%-49%. Dokáže absorbovať veľké množstvo energie bez lámania a mimoriadne dobre funguje v aplikáciách vyžadujúcich odolnosť proti nárazu a únave.

Pri vysokých teplotách možno výhodu pevnosti 17-4PH udržať až do približne 300 stupňov, zatiaľ čo 316L si zachováva stabilitu svojej austenitickej štruktúry v širšom teplotnom rozsahu.

Odolnosť proti korózii

Pokiaľ ide o odolnosť proti korózii, 316L je lepšia ako 17-4PH.

Odolnosť proti korózii 17-4PH je porovnateľná s nehrdzavejúcou oceľou 304, odoláva korózii z atmosféry, zriedeným kyselinám alebo soliam, ale je náchylná na jamkovú a štrbinovú koróziu v drsnom prostredí obsahujúcom halogenidy.

316L, na druhej strane, vykazuje výrazne zvýšenú odolnosť voči jamkovej a štrbinovej korózii, vďaka čomu je obzvlášť vhodný pre prostredia obsahujúce chloridy, ako je morská voda a chemické médiá. Nízky obsah uhlíka 316L ho navyše robí menej náchylným na medzikryštalickú koróziu a zachováva si dobrú odolnosť proti korózii aj po zváraní.

Vlastnosti obrábania a zvárania

Tieto dva sa výrazne líšia svojou opracovateľnosťou.

17-4PH má dobrú opracovateľnosť v stave ošetrenom roztokom, ale po tepelnom spracovaní jeho vysoká pevnosť a tvrdosť zvyšuje náročnosť obrábania a jeho zvárateľnosť je relatívne zlá, čo si vyžaduje predhriatie.

316L je na druhej strane známy svojou vynikajúcou tvarovateľnosťou a zvárateľnosťou. Je ľahké ho opracovávať za studena, hlboko ťahať a zvárať a po zváraní nevyžaduje žiadne zložité tepelné spracovanie. Vďaka týmto vlastnostiam je veľmi populárny pri výrobe nádob, potrubí a zložitých konštrukcií.

Z hľadiska fyzikálnych vlastností je koeficient tepelnej rozťažnosti 17-4PH približne 6,0 × 10⁻⁶/ stupeň F, zatiaľ čo koeficient 316L je približne 9-11 × 10⁻⁶/ stupeň F.

17-4PH Aplikácie z nehrdzavejúcej ocele

Toto sú hlavné aplikácie:

Letectvo a obrana:Zliatina sa vo veľkej miere používa v armatúrach lietadiel, spojovacích materiáloch, lopatkách turbín, súčastiach motorov a konštrukčných častiach. V týchto aplikáciách je obzvlášť cenný vysoký pomer pevnosti-k-hmotnosti materiálu, odolnosť proti únave a schopnosť zachovať vlastnosti pri mierne zvýšených teplotách.

Ropný a plynárenský priemysel:Komponenty ako ventily, čerpadlá, hriadele a vrtné nástroje využívajú 17-4PH pre svoju odolnosť voči kyslým plynom, vysokú pevnosť pre aplikácie v hlbokých vrtoch a všeobecnú odolnosť proti korózii v pobrežných prostrediach.

Lekárske a chirurgické nástroje:Vďaka biologickej kompatibilite, odolnosti proti korózii a schopnosti presného{0}}obrábania je 17-4PH vhodný pre chirurgické nástroje, ortopedické implantáty a dentálne komponenty.

Chemické a potravinárske spracovanie:Zariadenia, ako sú miešacie hriadele, ventily, čerpadlá a komponenty spracovania, ťažia z odolnosti zliatiny voči korózii voči rôznym chemikáliám a potravinárskym výrobkom. V mnohých prostrediach je jeho odolnosť proti korózii porovnateľná s nehrdzavejúcou oceľou typu 304, ale s výrazne vyššou pevnosťou.

Jadrová energetika:Kombinácia odolnosti voči žiareniu, rozmerovej stability a odolnosti proti korózii robí 17-4PH vhodným pre kontajnery na jadrový odpad, mechanizmy riadiacich tyčí a iné jadrové komponenty.

Priemyselné aplikácie:Materiál nachádza široké využitie v ozubených kolesách, ložiskách, formách, matriciach a rôznych mechanických komponentoch, kde sa vyžaduje odolnosť proti opotrebovaniu, vysoká pevnosť a mierna odolnosť proti korózii.