Мім матэрыял нержавеючая сталь 17-4

MIM 17-4 PH Агляд

Заснаваны на стандарце AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH - гэта нержавеючая сталь з мартенситным ападкам. Ён адрозніваецца спалучэннем каразійнай стойкасці і механічных якасцяў.

Адным з найбольш шырока выкарыстоўваных матэрыялаў MIM у сектары ліцця пад ціскам з'яўляецца нержавеючая сталь 17-4 PH. Гэты метал валодае выдатным спалучэннем каразійнай стойкасці, цвёрдасці і трываласці. Складаныя дэталі з добрай трываласцю сталі магчымымі дзякуючы выключным якасцям 17-4. Акрамя таго, другасная загартоўка ажыццяўляецца ў працэсе спякання шляхам змены пэўных параметраў.

Паколькі 17-4 PH супрацьстаіць карозіі падобна 304L, ён часта выкарыстоўваецца ў прылажэннях, якія патрабуюць механічных уласцівасцей.

Акрамя таго, MIM-17-4 PH ідэнтыфікуецца па UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 і нержавеючай сталі 17-4 PH.

 

Склад хімічных рэчываў

Ніжэй пералічаны хімічны склад нержавеючай сталі 17-4 з элементамі і іх адпаведнымі вагавымі працэнтамі:

• Жалеза (Fe):Баланс (астатняя частка)
• Нікель (Ni):3,00-5,00%
• Крэмній (Si):1,00%
• Вуглярод (C):0,07%
• Хром (Cr):15.50-17.50%
• Ніёбій (Nb):0,15-0,45%
• Марганец (Mn):1,00%
• Медзь (Cu):3,00-5,00%
• Сера (S):0,03%

Склад забяспечвае трываласць матэрыялу, каразійную стойкасць і іншыя ўласцівасці, прыдатныя для розных прамысловых прымянення.

Нержавеючая сталь MIM 17-4 PH звычайна мае механічныя якасці, якія на 10–25% горшыя, чым каваная сталь 17-4 PH. Асноўныя прычыны ўключаюць:

Да дэфектаў спякання адносяцца прымешкі вугляроду, захаваныя пары і збожжа.
Страты элементаў, выкліканыя выпарэннем: Cr, Cu і Ni.
Уключэнне прымешак: O, C і N.

Пры запаволенні спякання гранецэнтрычная фаза кубічнага аўстэніту стабілізуецца кампанентамі вугляроду і азоту. З іншага боку, аб'ёмна-цэнтраваны кубічны дэльта-ферыт паскарае тэмпы спякання. Нержавеючая сталь 17-4PH падвяргаецца рэакцыі ападкаў, якія прыводзяць да высокай цвёрдасці і трываласці, у той час як рэшткавы дэльта-ферыт зніжае трываласць. Акрамя таго, мартенсит ўзнікае падчас фазы астуджэння пасля спякання.

Ключавым кампанентам прадуктаў MIM з'яўляецца кісларод. Пачатковая плошча паверхні парашкоў з нержавеючай сталі, пакрытых аксідамі, высокая, а колькасць кіслароду вар'іруецца ў залежнасці ад спосабу вытворчасці парашка. Высокі ўзровень кіслароду ў частках MIM 17-4 PH прыводзіць да нізкай каразійнай устойлівасці і пагаршэння механічных характарыстык, паколькі гэтыя аксіды пазбаўляюць хрому здольнасці стрымліваць карозію.

 

Тыповыя ўласцівасці

Складаная тэхніка для стварэння складаных высокапрадукцыйных дэталяў з нержавеючай сталі - гэта MIM. Пікавая тэмпература, хуткасць нагрэву, навакольнае асяроддзе, працягласць вытрымкі і памер часціц парашка - усё гэта ўплывае на тое, як спякаецца нержавеючая сталь 17-4 PH. Шматлікія фактары ўплываюць на склад сплаву 17-4 PH, які, у сваю чаргу, уплывае на фазы мікраструктуры, паводзіны пры спяканні і канчатковыя характарыстыкі. Азот з атмасферы працэсу, кісларод з парашка або атмасферы і вуглярод з парашка або звязальнага з'яўляюцца асноўнымі кампанентамі.

 

Ідэальны баланс трываласці, цвёрдасці і ўстойлівасці да карозіі робіць 17-4 PH папулярным выбарам. Прадукты ў галіне электронікі, стаматалогіі, медыцыны і аэракасмічнай прамысловасці знаходзяць спалучэнне якасцей прывабнымі пасля тэрмічнай апрацоўкі. змяняецца ў залежнасці ад складу са зменамі Fe, Ni, Cu і Cr. Тэмпература солідуса складае каля 1405 °C, а ліквідуса - каля 1440 °C. Механічныя якасці рэагуюць на тэрмічную апрацоўку; падаўжэнне пры разрыве складае ад 8 да 14%, мяжа цякучасці - ад 760 да 1240 Мпа, трываласць на разрыў - ад 1000 да 1340 Мпа, цвёрдасць дасягае 43 HRC.

 

Выключнае спалучэнне трываласці, цвёрдасці і ўстойлівасці да карозіі робіць нержавеючую сталь 17-4 PH пераважным выбарам у індустрыі ліцця металу пад ціскам. Мартэнсітная нержавеючая сталь, якая часцей за ўсё загартоўваецца ападкамі, мае 17-4 PH.

• Вялікая сіла
• Надзвычай цяжка
• Выдатная ўстойлівасць да карозіі
• Трываласць пры пераломах
• асаблівасці тэрмаапрацоўкі і зваркі

 

Эфекты Binder і Debinding

Для ліцця пад ціскам з нержавеючай сталі 17-4 PH выкарыстоўваецца шмат злучных сістэм; самыя папулярныя - 60% напаўняльніка, 30% асновы і 10% ПАВ.

Паколькі рэшткі звязальных інгрэдыентаў зменяць канчатковы ўзровень кіслароду або вугляроду, зняцце звязвання ўплывае на канчатковыя характарыстыкі. Дэпалімерызацыя або экстракцыя растваральнікам з'яўляецца пачатковым этапам развязвання; напрыклад, парафін раствараецца ў гептане, а політыленгліколь - у гарачай вадзе. Больш за тое, дымячая азотная кіслата выкарыстоўваецца ў каталітычным выдаленні звязвання для выдалення полиоксиметилена. Лепшы спосаб выдаліць звязальнае на другой стадыі адвязвання - вытрымаць яго пры тэмпературы ад 600 да 1000 °C у вадародным асяроддзі. Гэты этап часам называюць этапам пачатку спякання.

 

Уплыў параметраў спякання

Шэраг зменных узаемадзейнічае падчас спякання нержавеючай сталі 17-4 PH, каб вызначыць канчатковую шчыльнасць, фазу, мікраструктуру і характарыстыкі. Чатыры асноўныя кампаненты статыстычнага аналізу - цеплавая апрацоўка, атмасфера спякання, пачатковая канцэнтрацыя кіслароду і памер часціц.

Тэмпература спякання найбольш уплывае на шчыльнасць спечанага матэрыялу.

 

Памер часціц

Павярхоўная дыфузія - гэта працэс, пры якім адбываецца злучэнне першай часціцы падчас спякання; меншая часціца з большай плошчай паверхні ўмацуе першапачатковую сувязь. Адгезія часціц асноўнага палімера будзе заменена на павярхоўнае дыфузійнае злучэнне пасля таго, як адбудзецца піроліз злучнага. Дыфузія межаў зерняў мае патрэбу ў росце гарлавіны, паколькі ў выніку спякання павялічваецца сувязь паміж часціцамі металу, каб стварыць межы зерняў паміж часціцамі. Калі ўтвараецца мяжа збожжа, памер збожжа адыгрывае важную ролю ў спяканні, калі пачынаецца ўсаджванне, і гэта аказвае зваротны ўплыў на хуткасць спякання. Тым не менш, уплыў пачатковага памеру часціц можна нівеліраваць больш высокімі пікавымі тэмпературамі або больш працяглым часам вытрымкі.

 

Атмасфера

Для нержавеючай сталі стандартныя варыянты асяроддзя спякання ўключаюць вакуум, вадарод, азот, вадарод-азот і аргон-вадарод.


Дзве найбольш папулярныя атмасферы спякання для нержавеючай сталі 17-4 PH - гэта вадарод і вакуум. Пры даданні вугляроду назіраецца прыкметнае падзенне аксіду. І крэмній, і хром могуць утрымліваць кісларод без дадання вугляроду ў выглядзе графіту. Аднаўленне аксіду адбываецца, калі тэмпература высокая і ўзровень вадароду высокі; нізкая кропка расы будзе гарантаваць гэты працэс. Халоднае акісленне паверхні, якое адбываецца пасля спякання, створыць пасіўнае пакрыццё з крэмнію, жалеза і хрому, якое супрацьстаіць карозіі.

З'яўляючыся моцным стабілізатарам аўстэніту, азот уплывае на развіццё мартенсита і канчатковыя характарыстыкі нержавеючай сталі. Калі ён астывае, азот, які раствараецца ў аўстэніце, выпадае ў асадак у выглядзе Cr2N. Утрыманне хрому ў зоне мяжы збожжа будзе знясілена гэтым асадкам, што прывядзе да хуткай лакальнай карозіі. У выніку мы павінны прадухіліць трапленне азоту ў атмасферу спякання і астудзіць кампаненты ніжэй за 900 °C з хуткасцю 200 °C у хвіліну. у нержавеючай сталі 17-4 PH для прадухілення адукацыі нітрыду хрому.

Графіт таксама вырабляе нізкі парцыяльны ціск вокісу вугляроду ў вакуумных печах, таму графітавыя вакуумныя печы паспяхова спякаюцца ў вакууме. Пры тэмпературы 1300°C і нізкім парцыяльным ціску CO 0,001 ён можа ператвараць аксід хрому ў хром.

 

 

Тэмпература і хуткасць нагрэву

Тыповыя цыклы спякання ўключаюць працэсы выдалення прымешак і выгарання звязальнага, якія цягнуць за сабой награванне і вытрымку пры розных тэмпературах. Для памяншэння прымешак ідэальная тэмпература блізкая да 1000°C, у той час як для канчатковага выдалення палімера яна блізкая да 600°C.

Нержавеючая сталь 17-4PH падвяргаецца ўсаджванню пры спяканні пры дылатаметрычных выпрабаваннях з пікавай хуткасцю каля 1250°C, у той час як для поўнай шчыльнасці (98%) неабходная пікавая тэмпература 1300°C. Аднак медзь і хром будуць выпарацца пры гэтых высокіх тэмпературах, што, магчыма, прывядзе да страты тэрмічнай апрацоўкі і ўстойлівасці да карозіі.

 

Акрамя таго, сінтэзу дэльта-ферыту спрыяюць больш высокія тэмпературы; за кошт больш хуткай дыфузіі гэтая фаза дапаможа ў канчатковым ушчыльненні. На наступным графіку мікраструктуры MIM 17-4PH пры спяканні бачныя калоніі белага дэльта-ферыту і цёмныя ўчасткі круглых пор аксіду.

Мікраструктура 1260 SS17-4 MIM

 

Кантроль вугляроду

У працэсе спякання вуглярод з'яўляецца яшчэ адным стабілізатарам аўстэніту. Больш высокая трываласць і цвёрдасць будуць дасягнуты з нізкім узроўнем захаванага вугляроду ў 17-4, ніжэй за 0,1 вагавага працэнта. Змена ўтрымання вугляроду паўплывае на фазы, ушчыльненне і механічныя характарыстыкі нержавеючай сталі 17-4 PH.

 

Распылены парашок працэсу MIM, рэшткі звязальнага, цыкл зняцця звязвання, асяроддзе спякання, пачатковы кісларод і пікавая тэмпература спякання - некаторыя з пераменных, якія ўплываюць на ўзровень вугляроду. Асноўным фактарам, які вызначае канчатковае ўтрыманне вугляроду падчас спякання, з'яўляецца пачатковы ўзровень кіслароду. Напрыклад, 0,03% вугляроду губляецца падчас вадароднага спякання парашкоў, распыленых газам 17-4, пры 1343°C. Акрамя таго, асабліва пры больш нізкіх тэмпературах спякання, рэшткі злучнага таксама могуць выклікаць забруджванне вугляродам.

Пры вадародным і вакуумным спяканні трываласць на разрыў нержавеючай сталі 17-4 залежыць ад колькасці захаванага вугляроду. Тэрмічная апрацоўка H900 або H1100 або стандартнае спяканне пры тэмпературы ад 1300 да 1360°C. На наступным малюнку паказана, як трываласць на расцяжэнне прыкметна зніжаецца з павелічэннем утрымання вугляроду.

 

Падтрыманне часу

Пры спяканні час вытрымкі пры самай высокай тэмпературы складае ад 60 да 120 хвілін. з наступнага графіка залежнасці шчыльнасці спечанага тэмпературы і часу. Калі тэмпература падымаецца з 1240°C да 1360°C, яна паказвае прагрэсіўную шчыльнасць ад 96,3% да 98,3%. Спякальныя прэсы дасягаюць поўнай шчыльнасці (98%) пасля 60 хвілін вытрымкі. Падчас гэтай фазы сітаватасць выдаляецца, а хуткасць анігіляцыі пор зніжаецца. Страта межаў зерняў і стомленасць ад сітаватасці з'яўляюцца асноўнымі прычынамі.

 

Перавагі MIM 17-4

Высокая ўстойлівасць да карозіі
Ўзроставае загартоўванне, выкліканае тэрмічнай апрацоўкай
Прамысловая трываласць і даўгавечнасць
Выдатная ўстойлівасць да цяпла
Ідэальна падыходзіць для складанай геаметрыі MIM

 

Механічныя характарыстыкі

Што тычыцца канструктыўных прыстасаванняў, то выкарыстоўваецца МІМ 17-4 РН. Любімымі параўнальнымі характарыстыкамі з'яўляюцца трываласць, цвёрдасць і падаўжэнне. Акрамя таго, стомленасць, мяжа цякучасці і ўстойлівасць да разбурэння - гэта праблемы, на якія ўплывае некалькі зменных апрацоўкі.

На наступным малюнку абагульняюцца сярэднія параметры 17-4 PH, заснаваныя на статыстычным аналізе некалькіх праектаў MIM. Параметры спякання адказваюць за каля 60% змены ўласцівасцей.

 

Згодна з галіновым стандартам MIM, нержавеючая сталь 17-4 PH павінна мець мінімальную трываласць на разрыў 790 МПа, цвёрдасць 27 HRC пасля спякання і цвёрдасць 1070 МПа і 33 HRC пасля тэрмічнай апрацоўкі. 4% падаўжэнне для абодвух. Мяжа трываласці на разрыў нержавеючай сталі 17-4PH пасля спякання пры 1350 °C і тэрмічнай апрацоўкі H900 складае 1280 МПа для газараспыленага парашка і 1136 МПа для парашка, распыленага вадой. Варта адзначыць, што парашок, распылены газам, можа дасягнуць трываласці на разрыў пры тэрмічнай апрацоўцы 1485 МПа пры падаўжэнні 9%.

 

Устойлівасць да карозіі

Чатыры тыпу спечанай нержавеючай сталі (304, 316, 430 і 17-4) падвяргаюцца стандартным выпрабаванням на каразійную здольнасць у розных сітуацыях. Вынікі паказваюць, што 17-4 найменш устойлівы да гэтых умоў. Акрамя таго, паколькі пары на спечаных кампанентах выклікаюць лакальную карозію з-за канцэнтрацыйнай палярызацыі, каваны матэрыял больш устойлівы да карозіі, чым спечаны матэрыял. Вадароднае спяканне і газавы парашок - два папулярныя метады павышэння каразійнай стойкасці, таму што рэшткавы кісларод з'яўляецца недахопам.

Устойлівасць да карозіі таксама звязана з біясумяшчальнасцю. Калі параўноўваць са сплавамі тытана і кобальту, нержавеючая сталь 17-4 PH мае добрую цытатаксічнасць, але не мае канкурэнтнай агульнай біясумяшчальнасці.

 

Рынак прыкладанняў PH для MIM 17-4

Выдатныя механічныя якасці забяспечваюцца нержавеючай сталі 17-4 PH пры тэмпературах да 350°C. Акрамя таго, ён досыць трывалы як для вазавага металу, так і для зварных швоў, а дэфармацыю і акалінасць можна паменшыць награваннем пры нізкай тэмпературы на працягу кароткага перыяду.

З-за сваёй найвышэйшай каразійнай і цеплаўстойлівасці нержавеючая сталь 17-4 з'яўляецца выдатным выбарам для аэракасмічнага прымянення. Высокая чысціня парашка і ўшчыльненне могуць забяспечыць тэрмін службы прадуктаў MIM 17-4 і звесці да мінімуму змены памылак.

Транспартныя сродкі
Найбольш шырока выкарыстоўваным матэрыялам у вытворчасці аўтамабіляў з'яўляецца нержавеючая сталь 17-4, таму што яе лёгка апрацоўваць у розныя формы. Дзякуючы значнай даўгавечнасці, тэхналогія ліцця пад ціскам металу таксама павялічвае сваю здольнасць ствараць складаную геаметрыю.

Кліенты
З-за сваёй выключнай каразійнай устойлівасці 17-4 шырока выкарыстоўваецца ў спажывецкіх праграмах з выкарыстаннем тэхналогіі MIM. Акрамя таго, выключная трываласць і цвёрдасць гэтага матэрыялу гарантуюць беспамылковую функцыянальнасць.

У заключэнне

MIM 17-4 PH робіць дзіўныя поспехі ў аптымізацыі структурных уласцівасцяў. Для шматлікіх прыдатных ужыванняў ён прапануе розныя прывабныя камбінацыі спеченных уласцівасцяў. Тэмпература спякання з'яўляецца асноўным фактарам, які вызначае канчатковыя характарыстыкі ў параўнанні з тыпам парашка, памерам часціц, сырой шчыльнасцю, працягласцю вытрымкі і іншымі параметрамі. Акрамя таго, фаза, якая прысутнічае ў спеченных матэрыялах, уплывае на спеченные ўласцівасці.

Тым часам тэрмічная апрацоўка пасля спякання, шчыльнасць спечанага матэрыялу і марфалогія фазы ўплываюць на характарыстыкі. У той час як шчыльнасць спечанага матэрыялу вызначае характарыстыкі, гарачае ізастатычнае прэсаванне (HIP) паляпшае іх.

Ліццё металу пад ціскам (MIM) становіцца ўсё больш прасунутым з нержавеючай сталі 17-4 PH. Каб прапанаваць далейшае прымяненне для спеченного 17-4 PH, JHMIM залежыць ад тэхналагічнай базы MIM.