material mim acer inoxidable 17-4

Visió general del MIM 17-4 PH

Basat en l'estàndard AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH és un acer inoxidable martensític d'enduriment per precipitació. Es distingeix per una combinació de resistència a la corrosió i qualitats mecàniques.

Un dels materials MIM més utilitzats en el sector de l'emmotllament per injecció de metalls és l'acer inoxidable 17-4 PH. Aquest metall té una gran barreja de resistència a la corrosió, duresa i força. Les peces complexes amb bona resistència són possibles gràcies a les qualitats excepcionals de 17-4. A més, durant el procés de sinterització es realitza un enduriment secundari modificant determinats paràmetres.

Com que el 17-4 PH resisteix la corrosió de manera similar al 304L, s'utilitza amb freqüència en aplicacions que requereixen propietats mecàniques.

A més, MIM-17-4 PH s'identifica per UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 i acer inoxidable 17-4 PH.

 

Composició de productes químics

La composició química de l'acer inoxidable 17-4 es mostra a continuació, amb els elements i els seus respectius percentatges de pes:

• Ferro (Fe):Saldo (part restant)
• Níquel (Ni):3,00-5,00%
• Silici (Si):1,00%
• Carboni (C):0,07%
• Crom (Cr):15,50-17,50%
• Niobi (Nb):0,15-0,45%
• Manganès (Mn):1,00%
• Coure (Cu):3,00-5,00%
• Sofre (S):0,03%

La composició garanteix la resistència del material, la resistència a la corrosió i altres propietats adequades per a diverses aplicacions industrials.

L'acer inoxidable MIM 17-4 PH acostuma a tenir qualitats mecàniques que són un 10-25% pitjors que el forjat 17-4 PH. Les causes principals inclouen:

Els defectes de sinterització inclouen impureses de carboni persistents, porus retinguts i grans.
Pèrdua d'elements induïda per evaporació: Cr, Cu i Ni.
Inclusió d'impureses: O, C i N.

Amb la sinterització més lenta, la fase d'austenita cúbica centrada en la cara s'estabilitza mitjançant components de carboni i nitrogen. D'altra banda, la ferrita delta cúbica centrada en el cos accelerarà el ritme de sinterització. L'acer inoxidable 17-4PH experimenta reaccions de precipitació que donen lloc a una gran duresa i resistència, mentre que la delta-ferrita residual disminueix la resistència. A més, la martensita es produeix durant la fase de refredament després de la sinterització.

Un component clau dels productes MIM és l'oxigen. La superfície inicial de les pols d'acer inoxidable recobertes d'òxids és elevada i la quantitat d'oxigen varia segons el mètode de fabricació de la pols. Els nivells elevats d'oxigen a les peces MIM 17-4 PH condueixen a una resistència a la corrosió deficient i a característiques mecàniques inferiors, ja que aquests òxids eliminaran la capacitat del crom per inhibir la corrosió.

 

Les propietats típiques

Una tècnica sofisticada per crear peces d'acer inoxidable complicades i d'alt rendiment és MIM. La temperatura màxima, la velocitat d'escalfament, l'entorn, la durada de la retenció i la mida de les partícules de pols afecten la manera com els sinteritzats d'acer inoxidable 17-4 PH. Nombrosos factors afecten la composició de l'aliatge 17-4 PH, que al seu torn afecta les fases de la microestructura, el comportament de sinterització i les característiques últimes. El nitrogen de l'atmosfera del procés, l'oxigen de la pols o l'atmosfera i el carboni de la pols o l'aglutinant són els components principals.

 

L'equilibri ideal de força, duresa i resistència a la corrosió fa que 17-4 PH sigui una opció popular. Els productes dels camps de l'electrònica, l'odontologia, la medicina i l'aeroespacial troben la barreja de qualitats atractiva després del tractament tèrmic. variant segons la composició, amb canvis en Fe, Ni, Cu i Cr. La temperatura de solidus és d'uns 1405 °C, i la de liquidus és d'aproximadament 1440 °C. Les qualitats mecàniques responen al tractament tèrmic; l'allargament de la fractura oscil·la entre el 8 i el 14%, el límit elàstic oscil·la entre els 760 i els 1240 MPa, la resistència a la tracció oscil·la entre els 1000 i els 1340 MPa i la duresa arriba als 43 HRC.

 

L'excepcional combinació de resistència, duresa i resistència a la corrosió fa que l'acer inoxidable 17-4 PH sigui una opció preferida a la indústria de l'emmotllament per injecció de metall. L'acer inoxidable martensític que és més freqüentment endurit per precipitació és de 17-4 PH.

• Gran força
• Extremadament dur
• Excel·lent resistència a la corrosió
• Tenacitat per fractures
• característiques del tractament tèrmic i de la soldadura

 

Efectes de l'enquadernador i desenllaç

Per a l'emmotllament per injecció d'acer inoxidable 17-4 PH, s'utilitzen molts sistemes aglutinants; els més populars són un 60% de farciment, un 30% de backbone i un 10% de tensioactiu.

Com que els ingredients aglutinants sobrants alteraran els nivells finals d'oxigen o carboni, la desvinculació té un impacte en les característiques finals. La despolimerització o l'extracció amb dissolvent és el pas inicial de la desvinculació; per exemple, la cera de parafina es dissol en heptà i el polietilenglicol es dissol en aigua calenta. A més, l'àcid nítric fumant s'utilitza en la desunió catalítica per eliminar el polioximetilè. La millor manera d'eliminar l'aglutinant en la segona etapa de desenllaç és mantenir-lo entre 600 i 1000 °C en un entorn d'hidrogen. Aquesta fase de vegades s'anomena fase inicial de sinterització.

 

Impacte del paràmetre de sinterització

Una sèrie de variables interactuen durant la sinterització de l'acer inoxidable 17-4 PH per definir la densitat final, la fase, la microestructura i les característiques. Els quatre components principals de l'anàlisi estadística són el tractament tèrmic, l'atmosfera de sinterització, la concentració inicial d'oxigen i la mida de les partícules.

La temperatura de sinterització té la més influència en la densitat de sinterització.

 

La mida de les partícules

La difusió superficial és el procés pel qual es produeix la primera unió de partícules durant la sinterització; una partícula més petita amb una superfície més gran reforçarà l'enllaç inicial. L'adhesió de partícules del polímer de la columna vertebral es substituirà per unió de difusió superficial un cop tingui lloc la piròlisi del lligant. La difusió del límit del gra necessita un creixement del coll a mesura que augmenta l'enllaç de sinterització entre partícules metàl·liques per tal de crear límits de gra entre partícules. Quan es forma el límit del gra, la mida del gra té un paper important en la sinterització quan comença la contracció, i té un efecte invers sobre la velocitat de sinterització. Tanmateix, l'impacte de la mida inicial de les partícules es pot contrarestar amb temperatures màximes més grans o temps de retenció més llargs.

 

L'ambient

En acer inoxidable, les opcions d'entorn de sinterització estàndard inclouen buit, hidrogen, nitrogen, hidrogen-nitrogen i argó-hidrogen.


Les dues atmosferes de sinterització més populars per a acer inoxidable 17-4 PH són l'hidrogen i el buit. Hi ha una caiguda notable d'òxid quan s'afegeix carboni. Tant el silici com el crom poden retenir l'oxigen sense l'addició de carboni de grafit. La reducció d'òxid es produeix quan la temperatura és alta i el nivell d'hidrogen és alt; un punt de rosada baix garantirà aquest procés. L'oxidació de la superfície freda que es produeix després de la sinterització crearà un recobriment passiu de silici, ferro i crom que resisteix la corrosió.

Com a fort estabilitzador d'austenita, el nitrogen té un impacte en el desenvolupament de la martensita i les característiques finals de l'acer inoxidable. Quan es refreda, el nitrogen, que és soluble en austenita, precipita com a Cr2N. El crom de la zona del límit del gra s'esgotarà per aquest precipitat, cosa que farà que es produeixi ràpidament una corrosió localitzada. Com a resultat, hem d'evitar que el nitrogen entri a l'atmosfera de sinterització i refredar els components per sota dels 900 °C a un ritme de 200 °C per minut. en acer inoxidable 17-4 PH per evitar la producció de nitrur de crom.

El grafit també produeix pressions parcials baixes de monòxid de carboni als forns de buit, motiu pel qual els forns de buit de grafit tenen èxit en la sinterització al buit. A 1300 °C i una pressió parcial de CO baixa de 0,001, pot convertir l'òxid de crom en crom.

 

 

Temperatura i velocitat de calefacció

Els cicles de sinterització típics inclouen l'eliminació d'impureses i els processos de desgast de l'aglutinant que impliquen escalfament i manteniment a diverses temperatures. Per a la reducció d'impureses, la temperatura ideal és propera als 1000 °C, mentre que per a l'eliminació definitiva del polímer, és propera als 600 °C.

L'acer inoxidable 17-4PH experimenta una contracció de sinterització en proves de dilatometria a una velocitat màxima d'uns 1250 °C, mentre que la densitat total (98%) requereix una temperatura màxima de 1300 °C. El coure i el crom, però, s'evaporan a aquestes altes temperatures, potser provocant una pèrdua de tractament tèrmic i resistència a la corrosió.

 

A més, la síntesi de delta-ferrita és ajudada per temperatures més grans; amb una difusió més ràpida, aquesta fase ajudarà a la densificació final. Les colònies de ferrita delta blanques i les zones fosques de porus circulars d'òxid són visibles al següent gràfic de microestructura de MIM 17-4PH en sinterització.

La microestructura de 1260 SS17-4 MIM

 

Control del Carboni

Durant el procés de sinterització, el carboni és un altre estabilitzador d'austenita. S'aconseguirà una major resistència i duresa amb nivells baixos de contingut de carboni retingut en 17-4, per sota del 0,1 per cent en pes. Les fases, la densificació i les característiques mecàniques de l'acer inoxidable 17-4 PH es veuran afectades pel canvi de contingut de carboni.

 

La pols atomitzada del procés MIM, els residus de lligant, el cicle de desenllaç, l'entorn de sinterització, l'oxigen inicial i la temperatura màxima de sinterització són algunes de les variables que afecten el nivell de carboni. El principal determinant del contingut final de carboni durant la sinterització és el nivell inicial d'oxigen. Per exemple, es perd un 0,03% de carboni durant la sinterització d'hidrogen de 17-4 pols atomitzades amb gas a 1343 °C. A més, especialment a temperatures de sinterització més baixes, els residus de lligant també poden causar contaminació per carboni.

En la sinterització d'hidrogen i buit, la resistència a la tracció de l'acer inoxidable 17-4 està influenciada per les quantitats de carboni que es retenen. En el tractament tèrmic H900 o H1100, o en el sinteritzat estàndard de 1300 a 1360 °C. La imatge següent il·lustra com la resistència a la tracció disminueix notablement a mesura que augmenta el contingut de carboni.

 

Manteniment del temps

En la sinterització, els temps de manteniment a la temperatura més alta cauen entre 60 i 120 minuts. a partir del gràfic següent de densitat sinteritzada en funció de temperatura i temps. A mesura que la temperatura puja de 1240 °C a 1360 °C, mostra una densitat progressiva del 96,3% al 98,3%. Els compactes de sinterització aconsegueixen la densitat total (98%), després de 60 minuts de manteniment. S'elimina la porositat i la taxa d'aniquilació dels porus es redueix durant aquesta fase. La pèrdua de límits de gra i la fatiga de la porositat són les principals causes.

 

Avantatges del MIM 17-4

Alta resistència a la corrosió
Enduriment de l'edat induït pel tractament tèrmic
Força industrial i durabilitat
Excel·lent resistència a la calor
Ideal per a la geometria complicada de MIM

 

Característiques mecàniques

Pel que fa als dispositius estructurals, s'utilitza MIM 17-4 PH. Les característiques comparables preferides són la força, la duresa i l'allargament. A més, la fatiga, la resistència a la fluència i la tenacitat a la fractura són problemes que es veuen afectats per diverses variables de processament.

La imatge següent resumeix els paràmetres mitjans de 17-4 PH basats en l'anàlisi estadística de diversos projectes MIM. Els paràmetres de sinterització són responsables d'aproximadament el 60% de la variació de les propietats.

 

Segons l'estàndard de la indústria MIM, l'acer inoxidable 17-4 PH ha de tenir una resistència a la tracció mínima de 790 MPa, una duresa de 27 HRC després de la sinterització i una duresa de 1070 MPa i 33 HRC després del tractament tèrmic. 4% d'allargament per a tots dos. La resistència a la tracció de l'acer inoxidable 17-4PH després de la sinterització a 1350 °C i el tractament tèrmic H900 és de 1280 MPa per a la pols atomitzada amb gas i 1136 MPa per a la pols atomitzada amb aigua. Cal tenir en compte que la pols atomitzada amb gas pot aconseguir una resistència a la tracció tractada tèrmicament de 1485 MPa amb un 9% d'allargament.

 

Resistència a la corrosió

Quatre tipus d'acer inoxidable sinteritzat (304, 316, 430 i 17-4) estan sotmesos a proves de corrosió estàndard en una varietat de situacions. Els resultats mostren que 17-4 és el menys resistent a aquestes condicions. A més, com que els porus dels components sinteritzats causen corrosió local per polarització de concentració, el material forjat és més resistent a la corrosió que el material sinteritzat. La sinterització d'hidrogen i la pols atomitzada amb gas són dues tècniques populars per millorar la resistència a la corrosió perquè l'oxigen residual és un inconvenient.

La resistència a la corrosió també està relacionada amb la biocompatibilitat. En comparació amb els aliatges de titani i cobalt, l'acer inoxidable 17-4 PH té una bona citotoxicitat, però no té una biocompatibilitat global competitiva.

 

Mercat d'aplicacions de PH per a MIM 17-4

Les excel·lents qualitats mecàniques les proporcionen l'acer inoxidable 17-4 PH a temperatures de fins a 350 °C. A més, és prou durador tant per al metall de gerro com per a les soldadures, i la deformació i l'escala es poden reduir escalfant a baixa temperatura durant un breu període.

A causa de la seva resistència superior a la corrosió i a la calor, l'acer inoxidable aeroespacial 17-4 és una gran opció per a aplicacions aeroespacials. L'alta puresa i densificació de la pols poden garantir la vida útil dels productes MIM 17-4 i minimitzar el canvi d'error.

Vehicles
El material més utilitzat en la producció d'automòbils és l'acer inoxidable 17-4 perquè és senzill de processar en una varietat de formes. Amb una durabilitat considerable, la tecnologia d'emmotllament per injecció de metall també augmenta la seva capacitat de geometria complexa.

Clients
A causa de la seva excepcional resistència a la corrosió, 17-4 s'utilitza àmpliament en aplicacions de consum que utilitzen la tecnologia MIM. A més, la resistència i duresa excepcionals d'aquest material garanteixen una funcionalitat sense errors.

En conclusió

MIM 17-4 PH fa avenços sorprenents en l'optimització de les propietats estructurals. Per a nombroses aplicacions adequades, ofereix una varietat de combinacions atractives de propietats sinteritzades. La temperatura de sinterització és el determinant principal dels atributs finals en comparació amb el tipus de pols, la mida de la partícula, la densitat del verd, la durada de la retenció i altres paràmetres. A més, la fase que està present en els materials sinteritzats afecta les propietats sinteritzades.

Mentrestant, el tractament tèrmic posterior a la sinterització, la densitat sinteritzada i la morfologia de fase afecten les característiques. Mentre que la densitat sinteritzada determina les característiques, el premsat isostàtic en calent (HIP) les millora.

L'emmotllament per injecció de metall (MIM) és cada cop més avançat amb acer inoxidable 17-4 PH. Per oferir més aplicacions per a 17-4 PH sinteritzats, JHMIM depèn de la base tecnològica MIM.