Stal nierdzewna 630 (17-4PH): wszechstronny stop utwardzany wydzieleniowo

Co to jest stal nierdzewna 630 (17-4PH)?

Stal nierdzewna 630, powszechnie znana jako 17-4PH, to gatunek utwardzania martenzytycznego-oznaczony jako UNS S17400 w normach ASTM i EN 1.4542 (X5CrNiCuNb16-4) w EN 10088. Jest dostarczana w-roztworze wyżarzonym w stanie A i uzyskuje ostateczną wytrzymałość poprzez proste starzenie w niskiej17-4temperaturze, dzięki czemu jest to jedna z najłatwiejszych w obróbce stali nierdzewnych o wysokiej wytrzymałości. Ponieważ może osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie powyżej 1300 MPa, zachowując jednocześnie użyteczną plastyczność, gatunek 630 jest najczęściej stosowanym gatunkiem do utwardzania wydzieleniowego do wałów pomp, trzonków zaworów, łopatek turbin, elementów złącznych i elementów konstrukcyjnych w przemyśle chemicznym, naftowo-gazowym, lotniczym i nuklearnym.

Skład chemiczny

Poniższe limity składu są zgodne z normami ASTM A564 (pręty) i ASTM A693 (płyty, arkusze i taśmy), z europejskim odpowiednikiem X5CrNiCuNb16-4 zdefiniowanym w normie EN 10088-3.

Element	Skład (% wag.)
Węgiel (C)	maks. 0,07
Mangan (Mn)	1,00 maks
Fosfor (P)	0,040 maks
Siarka (S)	0,030 maks
Krzem (Si)	1,00 maks
Chrom (Cr)	15.00-17.50
Nikiel (Ni)	3.00-5.00
Miedź (Cu)	3.00-5.00
Niob (Nb)	0.15-0.45
Żelazo (Fe)	Balansować

Kluczowymi dodatkami są miedź i niob: miedź umożliwia wytrącanie się cząstek bogatych w miedź- podczas starzenia, a niob tworzy stabilne węgliki, które kontrolują wzrost ziaren i przyczyniają się do reakcji utwardzania.

Obróbka cieplna i właściwości mechaniczne

630 jest zwykle dostarczany w stanie A, wyżarzany w temperaturze około 1038 stopni i chłodzony powietrzem lub hartowany w oleju. Następnie pożądaną wytrzymałość uzyskuje się poprzez starzenie przez jedną do czterech godzin w temperaturze od 482 do 621 stopni, co odpowiada stanom od H900 do H1150. Temperatura starzenia wyznacza równowagę pomiędzy wytrzymałością, wytrzymałością i odpornością na korozję.

Stan	Leczenie starzenia	Wytrzymałość na rozciąganie min (MPa)	Granica plastyczności min (MPa)	Wydłużenie min (%)	Twardość
Warunek A	Wyżarzone rozwiązanie	1000	760	12	maks. 38 HRC
H900	482 stopnie / 1 godz	1310	1170	10	40 HRC min, typowo 44 HRC
H1025	552 stopnie / 4 godz	1070	1000	12	33-38 HRC
H1150	621 stopni / 4 godz	930	725	16	28-33 HRC

Stan H900 zapewnia najwyższą wytrzymałość i twardość, ale najniższą udarność, podczas gdy stan H1150 zapewnia najlepszą kombinację wytrzymałości i odporności na korozję w porównaniu ze stanami standardowymi. Wartości są typowe dla wyrobów prętowych i płytowych badanych w kierunku wzdłużnym.

Odporność na korozję

W przypadku większości łagodnych i średnio agresywnych mediów gatunek 630 zapewnia odporność na korozję porównywalną ze stalą nierdzewną 304 i znacznie lepszą niż zwykłe gatunki martenzytyczne, takie jak 410. Jest mniej odporny niż 316 i 316L na korozję wżerową i szczelinową w środowiskach zawierających chlor-, dlatego 630 nie jest pierwszym wyborem do stosowania w wodzie morskiej. Odporność na korozję poprawia się wraz ze wzrostem temperatury starzenia; W warunkach wilgotnych lub lekko zasolonych preferowany jest stan H1150, a wykończenie powierzchni powinno być utrzymywane w czystości i pasywowane. Gatunek ten może być podatny na pękanie korozyjne naprężeniowe w gorącym środowisku chlorkowym, dlatego w przypadku takich zastosowań należy wspólnie dokonać przeglądu wyboru stanu hartowanego i warunków pracy.

Spawanie, obróbka skrawaniem i typowe zastosowania

Materiał 630 można spawać metodami GTAW, GMAW i SMAW przy użyciu odpowiedniego spoiwa, takiego jak ER630 według AWS A5.9. Wstępne podgrzewanie zazwyczaj nie jest wymagane, a w przypadku konstrukcji spawanych zaleca się po spawaniu obróbkę starzeniową w zakresie H1100 lub H1150 w celu przywrócenia wytrzymałości i odporności na korozję w-strefie wpływu ciepła. Obróbka jest najłatwiejsza w Warunku A przed starzeniem; w stanie H900 należy unikać usuwania dużego naddatku. Typowe zastosowania obejmują wały pomp, wirniki i trzpienie zaworów, łopatki i elementy złączne turbin, armaturę chemiczną i petrochemiczną, komponenty hydrauliczne w przemyśle lotniczym i elementy wewnętrzne reaktorów jądrowych.

Często zadawane pytania

Co oznacza oznaczenie 17-4PH?

Opisuje nominalny skład chemiczny i mechanizm wzmacniający: około 17% chromu i 4% niklu, przy czym PH oznacza utwardzanie wydzieleniowe. Dodano miedź i niob, aby stop mógł zostać utwardzony w-obróbce starzenia w niskiej temperaturze zamiast konwencjonalnego-cyklu hartowania i-odpuszczania.

Co to jest warunek A?

Warunek A to stan{{0}wyżarzony, niestarzony w stanie dostawy, w którym 630 jest wystarczająco miękki, aby można go było obrabiać i formować. Materiał jest podgrzewany do około 1038 stopni, a następnie chłodzony powietrzem lub hartowany w oleju; starzenie przeprowadza się po wytworzeniu, aby osiągnąć ostateczną wytrzymałość.

Który temperament daje największą siłę?

Stan H900, starzony w temperaturze 482 stopni przez jedną godzinę, zapewnia minimalną wytrzymałość na rozciąganie 1310 MPa i typową twardość 44 HRC. Wybiera się go, gdy priorytetem jest odporność na zużycie i wytrzymałość, a akceptowalna jest pewna utrata wytrzymałości.

Czy stal nierdzewna 630 to to samo, co stal nierdzewna 304?

Nie. 304 to gatunek austenityczny wzmocniony przez obróbkę na zimno, podczas gdy 630 to gatunek martenzytyczny,-gatunek utwardzający się. 630 jest znacznie silniejszy po starzeniu, ale 304 zapewnia lepszą odkształcalność i niższy koszt w przypadku ogólnych zastosowań odpornych na korozję-.

Czy 630 można stosować w wodzie morskiej?

Jego odporność na korozję wżerową i szczelinową w środowisku chlorkowym jest ograniczona, dlatego 630 nie jest zalecany do ciągłego narażenia na działanie wody morskiej. Do zastosowań morskich bardziej odpowiednie są gatunki 316L, duplex, takie jak 2205 (UNS S32205) lub super duplex 2507 (UNS S32750).

Jakie są europejskie i japońskie odpowiedniki 630?

Oznaczenie EN 10088 to 1.4542 (X5CrNiCuNb16-4), a oznaczenie JIS to SUS630. Wszystkie odnoszą się do tej samej chemii utwardzania wydzieleniowego 17Cr-4Ni-Cu-Nb.