Kas ir 17-4ph nerūsējošais tērauds?
17-4PH (UNS S17400)ir martensīta nerūsējošais tērauds, kas ir slavens ar savu augsto izturību, izcilo izturību pret koroziju un daudzpusīgām termiskās apstrādes īpašībām. 17-4PH sakausējums tiek plaši izmantots kosmosa, kuģu būves, ķīmijas un medicīnas ierīču rūpniecībā.
Tā ekvivalents ir UNS S17400, ASTM A693 klase 630 vai DIN 1.4542.
17-4 Nerūsējošais tēraudsĶīmiskais sastāvs
17-4PH ķīmiskais sastāvs ietver:
Hroms (15,0–17,5%): nodrošina pamata izturību pret koroziju, veidojot aizsargājošu pasīvo oksīda slāni.
Niķelis (3,0–5,0%): termiskās apstrādes laikā stabilizē austenīta fāzi, uzlabojot izturību.
Varš (3,0–5,0%): novecošanas laikā veido epsilona (ε) nogulsnes, kas ir atbildīga par ievērojamu stiprības palielināšanos.
Niobijs + tantals (0,15–0,45%): uzlabo graudu struktūru un kavē sensibilizāciju, samazinot starpkristālu korozijas risku.
Zems oglekļa saturs (mazāks vai vienāds ar 0,07%): samazina karbīda nokrišņu daudzumu, saglabājot metināmību un izturību pret koroziju.
Šis sastāvs ļauj 17-4PH sasniegt punktveida pretestības ekvivalentu skaitu (PREn) > 40, padarot to piemērotu vidēm, kas satur hlorīdus.
17-4 Nerūsējošais tēraudsMehāniskās un fizikālās īpašības
Spēks un cietība
17-4PH mehāniskās īpašības ir tieši saistītas ar tā termisko apstrādi. Tālāk ir norādītas tipiskās vērtības dažādos novecošanas apstākļos:
|
Novecošanās stāvoklis |
Stiepes izturība (MPa). |
Izneses stiprums (MPa). |
Pagarinājums (%) |
Cietība (HRC). |
|
H900 (480 grādi) |
Lielāks par vai vienāds ar 1310 |
Lielāks vai vienāds ar 1180 |
Lielāks vai vienāds ar 10 |
40–45 |
|
H1150 (620 grādi) |
Lielāks vai vienāds ar 930 |
Lielāks vai vienāds ar 725 |
Lielāks vai vienāds ar 16 |
28–31 |
Blīvums: 7,80 g/cm³.
Darba temperatūras diapazons: -40 grādi līdz 300 grādi ; ilgstoša iedarbība virs 300 grādiem apdraud pārmērīgu novecošanos un spēka zudumu.
Izturība pret koroziju
17-4PH izturība pret koroziju ir salīdzināma ar tipu304 nerūsējošais tēraudsvieglā atmosfērā, atšķaidītas skābes un sālsūdens vidē. Tomēr tas nav ieteicams spēcīgi reducējošām skābēm bez aizsargpārklājumiem. Tā izturība pret spriedzes korozijas plaisāšanu (SCC) padara to vērtīgu jūras un ķīmiskajā lietošanā.
17-4 Nerūsējošais tēraudsTermiskā apstrāde
17-4PH tiek pakļauts divpakāpju termiskās apstrādes procesam, lai sasniegtu optimālas īpašības:
Šķīduma apstrāde: karsēšana līdz 1020–1060 grādiem, kam seko ātra dzesēšana (ūdens vai gaiss), lai izveidotu pārsātinātu martensīta struktūru.
Novecošana (sacietēšana ar nokrišņiem): karsēšana līdz 480–620 grādiem 1–4 stundas, lai izgulsnētu ar varu bagātas fāzes (piem., H900 480 grādos maksimālai stiprībai).
Kritiskie apsvērumi ietver:
Apkalpošanas laikā jāizvairās no temperatūras no 370 grādiem līdz 480 grādiem, lai novērstu σ-fāzes trauslumu.
Pēc-metināšanas novecošanas, lai atjaunotu izturību karstuma-ietekmētajās zonās.
17-4 nerūsējošā tērauda cena
17-4 nerūsējošā tērauda cenu ietekmē dažādi faktori.
Izejvielu izmaksas ir būtiskas, jo īpaši tāpēc, ka sakausējuma elementu, piemēram, niķeļa un hroma, tirgus cenu svārstības tieši ietekmē gatavā produkta cenu.
Izšķiroša nozīme ir arī ražošanas procesa sarežģītībai; piemēram, bezšuvju caurules parasti ir dārgākas nekā metinātās caurules, un aukstā vilkšana, precīza apstrāde vai īpaša termiskā apstrāde palielina izmaksas.
Pirkuma apjoms būtiski ietekmē vienības cenu; lieli{0}}apjoma pirkumi parasti nodrošina ievērojamas atlaides. Turklāt cenas ietekmē arī kvalitātes sertifikāti un standarti; materiāliem ar pilnu sertifikātu un spēcīgu izsekojamību ir augstākas cenas.
Šajā tabulā ir apkopotas atsauces cenas dažādiem 17-4 nerūsējošā tērauda izstrādājumu veidiem:
|
Produktu veidlapas |
Cena (USD/kg) |
Cena (USD/t) |
|
17-4PH nerūsējošā tērauda bezšuvju caurule |
3.50−3.80 |
1,400−1,500 |
|
17-4PH nerūsējošā tērauda apaļais stienis |
1.80−3.50 |
1,100−2,325 |
|
17-4PH nerūsējošā tērauda loksne/plāksne |
1.45−2.32 |
1,450−2,320 |
Nerūsējošais tērauds 17 4PHpret 316L
Ķīmiskais sastāvs
Būtiskā atšķirība starp 17-4PH un 316L slēpjas to ķīmiskajā sastāvā un mikrostruktūrā.
17-4PH ir martensīta nerūsējošais tērauds, kas nomināli satur aptuveni 17% hroma (Cr) un 4% niķeļa (Ni), kam pievienoti tādi elementi kā varš (Cu) un niobijs (Nb).
316L ir austenīta nerūsējošais tērauds, kas satur lielāku niķeļa saturu (apmēram 10-14%) un papildus 2-3% molibdēna (Mo).
Molibdēns ir galvenais elements, kas nodrošina izcilu izturību pret hlorīda punktveida koroziju. Tā zemais oglekļa saturs (C mazāks vai vienāds ar 0,03%) padara to nejutīgu pret starpkristālu koroziju.
Mehāniskās īpašības
Mehānisko īpašību ziņā abas būtiski atšķiras. Ar pareizu termisko apstrādi 17-4PH var viegli sasniegt stiepes izturību, kas pārsniedz 1310 MPa, tecēšanas robežu, kas pārsniedz 1180 MPa, un cietību HRC 40-45, padarot to par tipisku augstas stiprības, nodilumizturīgu materiālu.
Turpretim 316L stiepes izturība parasti ir diapazonā no 580–650 MPa un zemāka tecēšanas robeža, taču tai ir ārkārtīgi augsta elastība un stingrība ar pagarinājumu 32–49%. Tas var absorbēt lielu enerģijas daudzumu, nesalaužot, un tas darbojas īpaši labi gadījumos, kad nepieciešama triecienizturība un noguruma izturība.
Augstās temperatūrās 17-4PH stiprības priekšrocības var saglabāt līdz aptuveni 300 grādiem, savukārt 316L saglabā austenīta struktūras stabilitāti plašākā temperatūras diapazonā.
Izturība pret koroziju
Korozijas izturības ziņā 316L ir pārāka par 17-4PH.
17-4PH izturība pret koroziju ir salīdzināma ar 304 nerūsējošo tēraudu, kas ir izturīgs pret koroziju no atmosfēras, atšķaidītām skābēm vai sāļiem, taču tas ir pakļauts punktveida korozijai un plaisu korozijai skarbā vidē, kas satur halogenīdus.
No otras puses, 316L uzrāda ievērojami uzlabotu izturību pret punktveida un plaisu koroziju, padarot to īpaši piemērotu vidēm, kas satur hlorīdus, piemēram, jūras ūdeni un ķīmiskās vielas. Turklāt 316L zemais oglekļa saturs padara to mazāk uzņēmīgu pret starpkristālu koroziju, saglabājot labu izturību pret koroziju pat pēc metināšanas.
Apstrādes un metināšanas īpašības
Abi ievērojami atšķiras pēc to apstrādājamības.
17-4PH ir laba apstrādājamība ar šķīdumu apstrādātā stāvoklī, taču pēc termiskās apstrādes tā augstā izturība un cietība palielina apstrādes grūtības, un tā metināmība ir salīdzinoši slikta, tādēļ nepieciešama iepriekšēja uzsildīšana.
No otras puses, 316L ir slavens ar savu lielisko formējamību un metināmību. To ir viegli apstrādāt aukstā veidā, dziļi ievilkt un metināt, un pēc metināšanas nav nepieciešama sarežģīta termiskā apstrāde. Šīs īpašības padara to ļoti populāru konteineru, cauruļu un sarežģītu konstrukciju ražošanā.
No fizisko īpašību viedokļa termiskās izplešanās koeficients 17-4PH ir aptuveni 6,0 × 10⁻⁶/grādi F, savukārt 316L ir aptuveni 9-11 × 10⁻⁶/grāds F.
17-4PH nerūsējošā tērauda pielietojumi
Tālāk ir norādītas galvenās lietojumprogrammas:
Aviācija un aizsardzība:Sakausējums tiek plaši izmantots lidmašīnu piederumos, stiprinājumi, turbīnu lāpstiņas, dzinēja komponenti un konstrukcijas daļas. Šajos lietojumos īpaši vērtīga ir materiāla augstā izturības -līdz-svara attiecība, izturība pret nogurumu un spēja saglabāt īpašības mēreni paaugstinātā temperatūrā.
Naftas un gāzes rūpniecība:Tādas sastāvdaļas kā vārsti, sūkņi, vārpstas un urbumu instrumenti izmanto 17-4PH, lai nodrošinātu izturību pret skābās gāzes vidi, augstu izturību dziļurbumiem un vispārēju izturību pret koroziju atklātā jūrā.
Medicīnas un ķirurģiskie instrumenti:Bioloģiskā saderība, izturība pret koroziju un spēja būt precīzi{0}}apstrādātam padara 17-4PH piemērotu ķirurģiskiem instrumentiem, ortopēdiskiem implantiem un zobārstniecības komponentiem.
Ķīmiskā un pārtikas pārstrāde:Iekārtas, piemēram, maisīšanas vārpstas, vārsti, sūkņi un apstrādes komponenti, gūst labumu no sakausējuma izturības pret koroziju pret dažādām ķīmiskām vielām un pārtikas produktiem. Daudzās vidēs tā izturība pret koroziju ir salīdzināma ar 304. tipa nerūsējošā tērauda izturību, taču tai ir ievērojami lielāka izturība.
Kodolenerģijas nozare:Radiācijas izturības, izmēru stabilitātes un izturības pret koroziju kombinācija padara 17-4PH piemērotu kodolatkritumu mucām, vadības stieņu mehānismiem un citiem kodolkomponentiem.
Rūpnieciskie pielietojumi:Materiāls tiek plaši izmantots zobratos, gultņos, veidnēs, presformās un dažādos mehāniskos komponentos, kur nepieciešama nodilumizturība, augsta izturība un mērena izturība pret koroziju.
