Mis on 17-4ph roostevaba teras?
17-4PH (UNS S17400)on martensiitsest roostevaba teras, mis on tuntud oma suure tugevuse, suurepärase korrosioonikindluse ja mitmekülgsete kuumtöötlusomaduste poolest. 17-4PH-sulamit kasutatakse laialdaselt lennunduses, laevaehituses, keemia- ja meditsiiniseadmete tööstuses.
Selle ekvivalent on UNS S17400, ASTM A693 klass 630 või DIN 1.4542.
17-4 Roostevaba terasKeemiline koostis
17-4PH keemiline koostis sisaldab:
Kroom (15,0–17,5%): tagab põhjaliku korrosioonikindluse, moodustades kaitsva passiivse oksiidikihi.
Nikkel (3,0–5,0%): stabiliseerib austeniitse faasi kuumtöötlemise ajal, suurendades tugevust.
Vask (3,0–5,0%): Moodustab vananemise ajal epsiloni (ε) sadet, mis suurendab oluliselt tugevust.
Nioobium + tantaal (0,15–0,45%): täpsustab terade struktuuri ja pärsib sensibiliseerimist, vähendades teradevahelise korrosiooni ohtu.
Madala süsinikusisaldusega (vähem kui 0,07%): minimeerib karbiidi sadestumist, säilitades keevitatavuse ja korrosioonikindluse.
See koostis võimaldab 17-4PH-l saavutada täkkeresistentsuse ekvivalentarvu (PREn) > 40, mistõttu sobib see mõõduka kloriidisisaldusega keskkondadesse.
17-4 Roostevaba terasMehaanilised ja füüsikalised omadused
Tugevus ja kõvadus
17-4PH mehaanilised omadused on otseselt seotud selle kuumtöötlusega. Allpool on toodud tüüpilised väärtused erinevates vananemistingimustes:
|
Vananemisseisund |
Tõmbetugevus (MPa). |
Saagistugevus (MPa). |
Pikendamine (%) |
Kõvadus (HRC). |
|
H900 (480 kraadi) |
Suurem kui 1310 või sellega võrdne |
Suurem kui 1180 või sellega võrdne |
Suurem kui 10 või sellega võrdne |
40–45 |
|
H1150 (620 kraadi) |
Suurem kui 930 või sellega võrdne |
Suurem või võrdne 725-ga |
Suurem kui 16 või sellega võrdne |
28–31 |
Tihedus: 7,80 g/cm³.
Töötemperatuuri vahemik: -40 kraadi kuni 300 kraadi ; pikaajaline kokkupuude üle 300 kraadi ohustab ülevananemist ja jõukaotust.
Korrosioonikindlus
17-4PH korrosioonikindlus on võrreldav tüübiga304 roostevaba teraspehmes keskkonnas, lahjendatud hapetes ja soolases vees. Siiski ei soovitata seda tugevalt redutseerivate hapete korral ilma kaitsekatteta. Selle vastupidavus pingekorrosioonipragunemisele (SCC) muudab selle väärtuslikuks mere- ja keemiarakendustes.
17-4 Roostevaba terasKuumtöötlus
17-4PH läbib optimaalsete omaduste saavutamiseks kaheetapilise kuumtöötlusprotsessi:
Lahuse töötlemine: Kuumutamine 1020–1060 kraadini, millele järgneb kiire jahutamine (vesi või õhk), et moodustada üleküllastunud martensiitne struktuur.
Vanandamine (sademega kõvenemine): kuumutamine 480–620 kraadi juures 1–4 tundi vase-rikaste faaside sadestamiseks (nt H900 480 kraadi juures maksimaalse tugevuse saavutamiseks).
Kriitilised kaalutlused hõlmavad järgmist:
σ-faasi hapruse vältimiseks vältige hoolduse ajal temperatuure vahemikus 370–480 kraadi.
Keevisõmbluse järel-vanandamine, et taastada tugevus kuumuse{1}}mõjutatud tsoonides.
17-4 roostevaba teras hind
17-4 roostevaba terase hinda mõjutavad mitmesugused tegurid.
Toorainekulud on olulised, eriti kuna legeerivate elementide (nt nikli ja kroom) turuhinna kõikumised mõjutavad otseselt valmistoote hinda.
Tootmisprotsessi keerukus on samuti otsustava tähtsusega; näiteks õmblusteta torud on üldiselt kallimad kui keevitatud torud ning külmtõmbamine, täppistöötlus või spetsiaalsed kuumtöötlused suurendavad kulusid.
Ostu maht mõjutab oluliselt ühiku hinda; suured{0}}mahulised ostud annavad tavaliselt märkimisväärseid allahindlusi. Lisaks mõjutavad hindu ka kvaliteedisertifikaadid ja -standardid; täielike sertifikaatide ja tugeva jälgitavusega materjalid nõuavad kõrgemaid hindu.
Järgmises tabelis on kokkuvõte erinevate 17-4 roostevabast terasest toodete võrdlushinnad:
|
Toote vormid |
Hind (USD/kg) |
Hind (USD/t) |
|
17-4PH roostevabast terasest õmblusteta toru |
3.50−3.80 |
1,400−1,500 |
|
17-4PH roostevabast terasest ümarlatt |
1.80−3.50 |
1,100−2,325 |
|
17-4PH roostevabast terasest leht/plaat |
1.45−2.32 |
1,450−2,320 |
Roostevaba teras 17 4PHvs 316L
Keemiline koostis
Põhiline erinevus 17-4PH ja 316L vahel seisneb nende keemilises koostises ja mikrostruktuuris.
17-4PH on martensiitsest roostevaba teras, mis sisaldab nominaalselt ligikaudu 17% kroomi (Cr) ja 4% niklit (Ni), millele on lisatud selliseid elemente nagu vask (Cu) ja nioobium (Nb).
316L on austeniitsest roostevaba teras, mis sisaldab suuremat niklisisaldust (ligikaudu 10-14%) ja lisaks 2-3% molübdeeni (Mo).
Molübdeen on võtmeelement, mis annab sellele suurepärase vastupidavuse kloriidi punktkorrosioonile. Selle madal süsinikusisaldus (C vähem kui 0,03%) muudab selle teradevahelise korrosiooni suhtes tundlikuks.
Mehaanilised omadused
Mehaaniliste omaduste poolest erinevad need kaks oluliselt. Nõuetekohase kuumtöötlemise korral võib 17-4PH kergesti saavutada tõmbetugevuse üle 1310 MPa, voolavuspiiri üle 1180 MPa ja kõvaduse HRC 40-45, mistõttu on see tüüpiline ülitugev kulumiskindel materjal.
Seevastu 316L tõmbetugevus on tavaliselt vahemikus 580–650 MPa ja madalam voolavuspiir, kuid sellel on äärmiselt kõrge elastsus ja sitkus, pikenemine 32–49%. See võib neelata suurel hulgal energiat ilma purunemata, toimides erakordselt hästi löögi- ja väsimuskindlust nõudvates rakendustes.
Kõrgetel temperatuuridel saab 17-4PH tugevuse eelist säilitada kuni ligikaudu 300 kraadini, samas kui 316L säilitab oma austeniitse struktuuri stabiilsuse laiemas temperatuurivahemikus.
Korrosioonikindlus
Korrosioonikindluse poolest on 316L parem kui 17-4PH.
17-4PH korrosioonikindlus on võrreldav roostevaba terasega 304, mis on vastupidav atmosfääri, lahjendatud hapete või soolade korrosioonile, kuid halogeniide sisaldavates karmides keskkondades on see altid punkt- ja pragukorrosioonile.
316L seevastu näitab märkimisväärselt paremat vastupidavust täppide ja pragude korrosioonile, muutes selle eriti sobivaks kloriide sisaldavates keskkondades, nagu merevesi ja keemiline keskkond. Lisaks muudab 316L madal süsinikusisaldus selle vähem vastuvõtlikuks teradevahelisele korrosioonile, säilitades hea korrosioonikindluse ka pärast keevitamist.
Töötlemise ja keevitamise omadused
Need kaks erinevad oluliselt nende töödeldavuse poolest.
15
316L seevastu on tuntud oma suurepärase vormitavuse ja keevitatavuse poolest. Seda on lihtne külmtöödelda, sügavtõmmata ja keevitada ning see ei vaja pärast keevitamist keerulist kuumtöötlust. Need omadused muudavad selle väga populaarseks konteinerite, torude ja keerukate konstruktsioonide valmistamisel.
Füüsikalise omaduse vaatenurgast on soojuspaisumistegur 17-4PH ligikaudu 6,0 × 10-⁻⁶/kraadi F, samas kui 316L on ligikaudu 9-11 × 10⁻⁶/ kraadi F.
17-4PH roostevabast terasest rakendused
Peamised rakendused on järgmised:
Lennundus ja kaitse:Sulamit kasutatakse laialdaselt lennukite tarvikutes, kinnitusdetailides, turbiinilabades, mootorikomponentides ja konstruktsiooniosades. Nendes rakendustes on eriti väärtuslik materjali kõrge tugevuse-ja-massi suhe, väsimuskindlus ja võime säilitada omadusi mõõdukalt kõrgel temperatuuril.
Nafta- ja gaasitööstus:Sellised komponendid nagu ventiilid, pumbad, võllid ja puuraukude tööriistad kasutavad 17-4PH selle vastupidavuse tagamiseks hapugaasi keskkonnale, kõrge tugevuse jaoks sügavate kaevude jaoks ja üldise korrosioonikindluse jaoks avamere keskkondades.
Meditsiini- ja kirurgiainstrumendid:Biosobivus, korrosioonikindlus ja täppis{0}}töötlemine muudavad 17-4PH sobivaks kirurgiainstrumentide, ortopeediliste implantaatide ja hambaravikomponentide jaoks.
Keemiline ja toiduainete töötlemine:Sellised seadmed nagu segamisvõllid, ventiilid, pumbad ja töötlemiskomponendid saavad kasu sulami korrosioonikindlusest erinevate kemikaalide ja toiduainete suhtes. Paljudes keskkondades on selle korrosioonikindlus võrreldav tüüpi 304 roostevaba terasega, kuid oluliselt suurema tugevusega.
Tuumaenergiatööstus:Kiirguskindluse, mõõtmete stabiilsuse ja korrosioonikindluse kombinatsioon muudab 17-4PH sobivaks tuumajäätmete vaatide, juhtvarraste mehhanismide ja muude tuumakomponentide jaoks.
Tööstuslikud rakendused:Materjali kasutatakse laialdaselt hammasratastes, laagrites, vormides, stantsides ja erinevates mehaanilistes komponentides, kus on vaja kulumiskindlust, suurt tugevust ja mõõdukat korrosioonikindlust.
