17‐4PH Paslanmaz Çelik Islama İşlemi

1. giriiş

17‐4PH paslanmaz çelik, yağış zorlayıcı olarak öne çıkıyor (PH) korozyon direncini yüksek mukavemetle harmanlayan alaşım.

15-17.5'ten oluşur % krom, 3–5 % nikel, 3–5 % bakır, ve 0.15-0.45 % niyobyum, Ferritik - kutsal aileye aittir.

Sonuç olarak, Üreticiler bunu havacılık gibi zorlu sektörlerde istihdam ediyor (iniş - pinler), petrokimya (valf döşemesi), ve takımlar (kalıplar ve kalıplar).

Bu makalede, Tam ısı tedavisi döngüsüne gireceğiz, Çözüm tavlama örtüsü, ayarlama tedavisi, yaşlanma, ve mikroyapısal evrim.

2. Malzeme arka planı & Metalurjik temel

17- 4ph ferritik - Paslanmaz Çelik Sınıfı, vücut merkezli bir tetragonal birleştirmek (BCT) Güç için ince yağış aşamalarına sahip martensitik matris.

Kimyasal Bileşim

Öğe	Menzil (Ağırlık%)	Alaşımdaki birincil rol
CR	15.0–17.5	Çukur ve korozyon direnci için koruyucu bir cr₂o₃ pasif film oluşturur
İçinde	3.0–5.0	Korunmuş östenit stabilize eder, Tokluğu ve sünekliği geliştirmek
Cu	3.0–5.0	Yaşlanma sırasında ε - cu olarak çökelir, Verim mukavemetini ~ 400MPa'ya kadar arttırmak
NB + Bakan	0.15–0.45	Tahıl boyutunu rafine eder ve karbonu NBC olarak bağlar, Krom Karbür Oluşumunu Önleme
C	≤0.07	Martensitik sertliğe katkıda bulunur, ancak aşırı karbürlerden kaçınmak için düşük tutulur
Mn	≤1.00	Bir östenit stabilizatör ve deoksider görevi görür; Aşırı, dahil edilme oluşumunu önlemek için sınırlıdır
Ve	≤1.00	Eritme sırasında bir deoksider görevi görür; fazlalık kırılgan silisitler oluşturabilir
P	≤0.04	Genellikle bir safsızlık olarak kabul edilir; Embritasyonu en aza indirmek için düşük tutuldu
S	≤0.03	Sülfür işlenebilirliği artırabilir, ancak sıcak çatlamayı ve azaltılmış sertliği önlemek için sınırlıdır.
Fe	Denge	Temel matris öğesi, ferritik/martensitik omurganın oluşturulması

Üstelik, Fe -Cr - Ni - Cu faz diyagramı temel dönüşüm sıcaklıklarını vurgular.

Yukarıdaki çözüm tavlama sonrası 1,020 °C, Hızlı bir söndürme östeniti martensite dönüştürür, Martensitik bir başlangıç ​​ile (Mₛ) yakın 100 ° C ve Finish (M_F) yaklaşık –50 ° C.

Sonuç olarak, Bu söndürme, sonraki yağış sertleşmesinin temelini oluşturan tamamen süper doymuş bir martensitik matris verir.

3. Isıl işlem temelleri

17- 4ph için ısı tedavisi iki sıralı adım içerir:

1. Çözüm Tavlama (Durum A): Östenitte bakır ve niyobyum çökeltilerini çözer ve söndürme üzerine süper doymuş bir martensit üretir.
2. Yağış Sertleşmesi (Yaşlanma): Formlar Bakır açısından zengin ε çökeltiler ve çıkık hareketini engelleyen NBC parçacıkları.

Termodinamik bir bakış açısından, Bakır, yüksek sıcaklıkta sınırlı çözünürlük sergiler, ancak aşağıda çöker 550 °C.

Kinetik olarak, ε - O 480 °C, Tipik yaşlanma döngüleri ile ince çökelti dağılımını aşırı büyüme veya kaba hale getirmeye karşı dengeleyen.

4. Çözüm Tavlama (Durum A) 17- 4ph paslanmaz çelik

Çözüm tavlama, olarak adlandırılır Durum A, 17-4ph paslanmaz çeliğin ısıl işlem sürecinde kritik bir aşamadır.

Bu adım, homojen ve süper doymuş bir martensitik matris oluşturarak malzemeyi sonraki yaşlanmaya hazırlar..

Bu fazın etkinliği, çeliğin son mekanik özelliklerini ve korozyon direncini belirler.

Çözüm tavlama amacı

• Alaşım elemanlarını çözün Suh ile olduğu gibi, NB, ve yüksek sıcaklıkta östenitik matrise ni.
• Mikroyapı homojenleştirmek önceki işlemden ayrılma ve artık stresleri ortadan kaldırmak.
• Martensitik dönüşümü kolaylaştırın Soğutma sırasında güçlü bir, Yağış sertleşmesi için süper doymuş martensitik taban.

Tipik ısıl işlem parametreleri

Parametre	Değer aralığı
Sıcaklık	1020–1060 ° C
Islatma zamanı	30–60 dakika
Soğutma yöntemi	Hava Soğutma veya Yağ Söndürme

Dönüşüm sıcaklıkları

Faz geçişi	Sıcaklık (°C)
Ac₁ (Oustenitizasyonun başlangıcı)	~ 670
Ac₃ (Tam Oustenitizasyon)	~ 740
Mₛ (Martensit'in başlangıcı)	80–140
M_F (Martensitin bitişi)	~ 32

Mikroyapı sonuç

Çözelti tedavisi ve söndürmeden sonra, Mikroyapı tipik olarak:

• Düşük karbonlu çıta martensiti (birincil aşama): Cu ve NB ile aşırı doymuş
• İz kalan östenit: Daha az 5%, Çok yavaş söndürülmedikçe
• Ara sıra ferrit: Aşırı ısınmış veya uygunsuz soğutulursa oluşabilir

İyi yürütülen bir çözüm tedavisi, bir para cezası verir, Krom karbür yağışsız düzgün çıta martensiti, korozyon direnci ve müteakip yağış sertleşmesi için gereklidir.

Çözelti sıcaklığının özellikler üzerindeki etkileri

• <1020 °C: Alaşım karbürlerinin eksik çözünmesi, düzensiz östenit ve düşük martensit sertliğine yol açar.
• 1040 °C: Aşırı tane büyümesi olmadan tam karbür çözünmesi nedeniyle optimal sertlik ve yapı.
• >1060 °C: Aşırı karbür çözünmesi, Artan korunmuş östenit, ferrit oluşumu, ve daha kaba taneler nihai sertliği ve performansı azaltır.

İçgörü inceleyin: Çözelti ile muamele edilen örnekler 1040 ° C en yüksek sertliği gösterdi (~ 38 HRC) ve en iyi tekdüzelik, Metalografik analize göre.

5. Yağış Sertleşmesi (Yaşlanma) 17-4ph paslanmaz çelik koşulları

Yağış sertleştirme, olarak da bilinir yaşlanma, 17-4 paslanmaz çeliğin son mekanik özelliklerini geliştirmede en kritik fazdır.

Çözüm tavlama sonrası (Durum A), Yaşlanan tedaviler, çıkık hareketini engelleyen ve mukavemeti ve sertliği önemli ölçüde artıran ince parçacıkları-esasen bakır bakımından zengin aşamalar-çöktürür.

Yaşlanma tedavisi amacı

• İle Nano ölçekli intermetalik bileşikler çökelti (esas olarak ε-cu) Martensitik matris içinde.
• İle Parçacık dispersiyonu yoluyla malzemeyi güçlendirin, Verimi ve gerilme mukavemetini iyileştirmek.
• İle Mekanik ve korozyon özelliklerini uyarlayın değişen sıcaklık ve zamanla.
• Mikroyapı stabilize etmek ve tutulan östeniti çözelti tavlamasından en aza indirmek için.

Standart yaşlanma koşulları

Yaşlanma tedavileri tarafından belirlenir "H" koşulları, her biri belirli bir sıcaklık/zaman döngüsünü yansıtır. En sık kullanılan yaşlanma koşulları:

Güçlendirme mekanizmaları

• Bakır açısından zengin ε-faz çökeltiler yaşlanma sırasında form, Tipik olarak ~ 2-10 nm boyutunda.
• Bu parçacıklar pin çıkıkları, plastik deformasyonu inhibe etmek.
• Çökelti oluşumu, çekirdeklenme ve difüzyon kinetiği, daha yüksek sıcaklıklarda hızlandı, ancak daha kaba parçacıklar ile sonuçlandı.

Koşullar arasındaki ödünleşmeler

Doğru yaşlanma durumunu seçmek, amaçlanan uygulamaya bağlıdır:

• H900: Maksimum güç; Yüksek yük havacılık veya takım uygulamaları için uygun, ancak kırılma tokluğunu ve SCC direncini azalttı.
• H1025 veya H1150: Gelişmiş tokluk ve korozyon direnci; Petrokimyasal vanalar için tercih edilir, deniz parçaları, ve basınç sistemleri.
• Çift yaşlanma (H1150-D): Yaşlanmayı içerir 1150 ° C iki kez, veya daha düşük bir ikincil adımla (örneğin, H1150m); Boyutsal stabilite ve stres korozyon direncini daha da iyileştirmek için kullanılır.

Yaşlanma etkinliğini etkileyen faktörler

• Önceki çözüm tedavisi: Tek tip martensitik matris, yağış bile sağlar.
• Çözüm sonrası soğutma oranı: Korunan östenit ve cu çözünürlüğünü etkiler.
• Atmosfer kontrolü: İnert gaz veya vakum koşulları yaşlanma sırasında oksidasyonu en aza indirir.

Katkı maddesi tarafından üretilen 17-4ph yaşlanması

Benzersiz mikro yapılar nedeniyle (örneğin, tutulan Δ-ferrit veya artık gerilmeler), 17-4ph, özelleştirilmiş yaşlanma döngüleri gerektirebilir veya termal homojenleştirme Standart yaşlanmadan önce adımlar.

Çalışmalar şunu gösteriyor H900 yalnız yaşlanma Önceden işleme sonrası AM kısımlarında tam yağış sertleşmesi elde edemeyebilir.

6. Ayarlama tedavisi (Faz Change Tedavisi)

Son yıllarda, Araştırmacılar bir ön tanıttılar ayarlama tedavisi, olarak da bilinir Faz Change Tedavisi, Geleneksel çözeltiden önce - 17-4ph paslanmaz çelik için çelik ve yaşlanma adımları.

Bu ekstra adım kasıtlı olarak martensitik başlangıcı kaydırır (Mₛ) ve bitir (M_F) dönüşüm sıcaklıkları,

Daha ince bir martensitik matris oluşturma ve hem mekanik hem de korozyon dirençini önemli ölçüde artırma.

Amaç ve mekanizma.

Ayar işlemi, çeliği daha düşük kritik dönüşüm noktasının hemen altındaki bir sıcaklıkta tutmayı içerir (tipik olarak 750-820 ° C) Öngörülen bir süre için (1–4 saat).

Bu bekletme sırasında, Kısmi ters dönüşüm, kontrollü miktarda geri dönüşlü östenit üretir.

Sonuç olarak, Müteakip söndürme, daha düzgün bir martensit karışımı ve tutulan östenit “kilitler”, Çıta genişlikleri ortalama bir 2 µm 0,5-1 um'ye düşer.

Mekanik faydalar.

Mühendisler aynı çözümü uyguladığında - (1,040 ° C × 1 H) ve standart H900 yaşlanması (482 ° C × 1 H) daha sonra, Gözlemliyorlar:

• 2 × daha yüksek darbe tokluğu, ~ 15 J'den sona eriyor 35 –40 ° C'de j.
• Verim Gücü Kazançları 50-100 MPa, Sadece bir marjinal (5–10 %) Sertlikte Düşün.

Bu gelişmeler daha ince olandan kaynaklanıyor, Crack Initiation'ı küntleyen ve deformasyonu daha eşit olarak yayan kilitli martensitik ağ.

Korozyon dirençli iyileştirmeleri.

Genç yaşta euart., 17‐4PH örnekleri doğrudan yaşlanma veya ayarlama yapıldı + yaşlanma, sonra yapay deniz suyuna dalmış.

Polarizasyon eğrileri ve empedans spektroskopisi gibi elektrokimyasal testler:

• A 0.2 V asil korozyon potansiyeli (E_CORR) doğrudan yaşlı muadillerden,
• A 30 % Düşük yıllık korozyon oranı, Ve
• Çukurlaşma potansiyelinde bir değişim (E_PIT) ile +0.15 V, daha güçlü çukurlaşma direnişini gösteren.

Enstrümantal analiz, bu davranışı tahıl sınırlarında krom ile süslenmiş bölgelerin ortadan kaldırmasına bağladı.

Ayarla tedavi edilen örneklerde, Krom eşit olarak dağıtılıyor, Pasif filmin klorür saldırısına karşı güçlendirilmesi.

Zaman ve sıcaklığın optimizasyonu.

Araştırmacılar ayrıca değişen ayar parametrelerinin mikro yapıyı nasıl etkilediğini araştırdılar.:

• Daha uzun tutma (kadar 4 H) Martensitik çıtaları daha fazla rafine etmekle 3 H.
• Daha yüksek ayar sıcaklıkları (kadar 820 °C) Nihai gerilme mukavemetini 5-8 artırın % ancak uzamayı 2-4 azaltın %.
• Koşul sonrası yaşlanma daha yüksek sıcaklıklarda (örneğin, H1025, 525 °C) Matrisi yumuşatır ve korozyon direncinden ödün vermeden sünekliği geri kazandırır.

7. Mikroyapı evrimi

Yaşlanma sırasında, Mikroyapı önemli ölçüde dönüşüyor:

• ε -Ecitat ile: Küresel, 5–20 nm çapında; Verim gücünü arttırırlar 400 MPa.
• Ni ₃the ve cr₇c₃ karbürler: Tahıl sınırlarında yerelleştirilmiş, Bu parçacıklar mikroyapı stabilize eder ve kabuklanmaya direnir.
• Geri dönen östenit: Ayarlama tedavisi ~ 5 % korunan östenit, bu da kırılma tokluğunu iyileştirir 15 %.

TEM analizleri, H900'de eşit bir ε - -cu dağılımını doğrulamaktadır, H1150 örnekleri kısmi kabalık sergiler, düşük sertlik değerleriyle hizalama.

8. Mekanik Özellikler & 17-4ph paslanmaz çeliğin performansı

17-4ph paslanmaz çeliğin mekanik performansı, en zorlayıcı özelliklerinden biridir..

Yüksek mukavemetin eşsiz kombinasyonu, iyi tokluk, ve tatmin edici korozyon direnci - kontrollü ısıl işlem yoluyla yapıldı,

Havacılık ve Uzay gibi zorlu sektörlerde tercih edilen bir malzeme yapar, petrokimya, ve nükleer enerji.

Yaşlanma koşullarında güç ve sertlik

17-4ph'nin mekanik mukavemeti, yaşlanma durumuna bağlı olarak önemli ölçüde değişir, tipik olarak H900 olarak belirlenir, H1025, H1075, ve H1150.

Bunlar Fahrenheit derecelerindeki yaşlanma sıcaklığını ifade eder ve tipi etkiler, boyut, ve güçlendirme çökeltilerinin dağılımı-esasen ε-cu parçacıkları.

Kırılma tokluğu ve süneklik

Kırılma tokluğu, dinamik veya darbe yüklerine maruz kalan yapısal bileşenler için kritik bir metriktir.. 17-4PH, yaşlanma durumuna bağlı olarak değişen tokluk seviyeleri sergiler.

• H900: ~ 60-70 mpa√m
• H1150: ~ 90–110 mpa√m

Yorulma Direnci

Uçak yapıları veya türbin bileşenleri gibi döngüsel yükleme uygulamalarında, Yorgunluk direnci çok önemlidir. 17-4PH, nedeniyle mükemmel yorgunluk performansı gösterir:

• Yüksek verim mukavemeti azaltıcı plastik deformasyon.
• Çatlak inisiyasyonuna direnen ince çökelti yapısı.
• Sağlam bir temel sağlayan martensitik matris.

Yorgunluk sınırı (H900):
Dönen bükülme yorgunluğunda ~ 500 MPa (hava ortamı)

Sürünme ve Stres Rüptür Davranışı

Tipik olarak yüksek sıcaklık sürünme direnci için kullanılmasa da, 17-4PH, aralıklı maruziyete kadar dayanabilir 315 °C (600 °F).

Bunun ötesinde, Çökeltilerin kalabalıklaşması ve aşırı yaşlanma nedeniyle güç bozulmaya başlar.

• Sürünme gücü: ılımlı < 315 °C
• Stres rüptür ömrü: Yaşlanma tedavisine ve çalışma sıcaklığına duyarlı

Aşınma ve yüzey sertliği

17-4PH, yüksek sertlik ve kararlı mikro yapı nedeniyle H900 koşulunda iyi aşınma direnci gösterir.

Yüzey aşınması veya kayar teması içeren uygulamalarda (örneğin, valf yuvaları, miller), Nitriding veya PVD kaplamalar gibi ek yüzey sertleştirme tedavileri uygulanabilir.

9. Korozyon Direnci & Çevresel Hususlar

Isıl işlemden sonra, Parçalar geçiyor asidik pasivasyon (örneğin, 20 % H₂so₄ + Cro₃) Kararlı bir cr₂o₃ katmanı oluşturmak için. Sonuç olarak:

• Çukur direnci: H1150 örnekleri çukurlaşmaya direniyor 0.5 M nacl 25 °C; H900 direniyor 0.4 M.
• SCC duyarlılığı: Her iki koşul da, doğru pasifleştirildiğinde ekşi hizmet için NACE TM0177 standartlarını karşılıyor.

Dahası, Son ultrasonik temizleme döngüsü, yüzey kapanımlarını azaltır 90 %, Agresif medyada uzun vadeli dayanıklılığı daha da artırma.

10. 17-4ph paslanmaz çeliğin endüstriyel uygulamaları

Havacılık ve Uzay Endüstrisi

• İniş dişlisi bileşenleri
• Taşıyıcılar ve bağlantı parçaları
• Motor parantezleri ve şaftları
• Aktüatör muhafazaları

Petrokimya ve deniz uygulamaları

• Pompa şaftları
• Valf sapları ve koltuklar
• Basınçlı gemiler ve flanşlar
• Bağlantılar ve burçlar

Güç Üretimi

• Türbin bıçakları ve diskler
• Kontrol çubuğu mekanizmaları
• Bağlantı elemanları ve destek yapıları

Tıbbi ve diş cihazları

• Cerrahi aletler
• Ortopedik araçlar
• Dental implantlar ve el yerleri

Gıda işleme ve kimyasal ekipman

• Konveyör bileşenleri
• Isı eşanjörleri
• Yüksek mukavemetli kalıplar ve kalıplar
• Yıkamaya dayanıklı yataklar

Eklemeli İmalat (sabah) ve 3D baskı

• Karmaşık havacılık parantezleri
• Özelleştirilmiş takım uçları
• Konformal soğutma kalıpları

11. Çözüm

17-4ph ısı tedavisi Process, çözüm tanımlamasını manipüle ederek özel özelliklerin bir spektrumu sunar, ayar, ve yaşlanma parametreleri.

En iyi uygulamaları benimseyerek - ± 5 ° C fırın kontrolü gibi, kesin zamanlama, ve uygun pasivasyon - mühendisler, gerekli güç kombinasyonlarını güvenilir bir şekilde elde etmek, dayanıklılık, ve korozyon direnci.

BU Yüksek kaliteye ihtiyacınız varsa üretim ihtiyaçlarınız için mükemmel bir seçimdir 17--4ph paslanmaz çelik parçalar.

Bugün bizimle iletişime geçin!