mim material altzairu herdoilgaitza 17-4

MIM 17-4 PH ikuspegi orokorra

AISI 17-4 PH estandarrean oinarrituta, MIM 17-4 PH prezipitazio martensitikoa gogortzen den altzairu herdoilgaitza da. Korrosioarekiko erresistentzia eta ezaugarri mekanikoen nahasketagatik bereizten da.

Metalezko injekzio-moldeaketa sektorean gehien erabiltzen den MIM materialetako bat 17-4 PH altzairu herdoilgaitza da. Metal honek korrosioarekiko erresistentzia, gogortasuna eta indarra nahasketa handia du. Indar ona duten pieza konplexuak 17-4ren ezaugarri paregabeei esker posible dira. Gainera, sinterizazio prozesuan bigarren mailako gogorketa egiten da parametro jakin batzuk aldatuz.

17-4 PH-ak 304L-ren antzera korrosioari aurre egiten dionez, maiz erabiltzen da propietate mekanikoak behar dituzten aplikazioetan.

Gainera, MIM-17-4 PH UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 eta altzairu herdoilgaitzezko 17-4 PH-ren bidez identifikatzen da.

 

Produktu kimikoen konposizioa

Altzairu herdoilgaitzaren 17-4-ren konposizio kimikoa jarraian zerrendatzen da, elementuekin eta dagozkien pisu-ehunekoekin:

• Burdina (Fe):Saldoa (gainerako zatia)
• Nikela (Ni):% 3,00-5,00
• Silizioa (Si):%1,00
• Karbonoa (C):%0,07
• Kromoa (Cr):%15,50-17,50
• Niobioa (Nb):%0,15-0,45
• Manganesoa (Mn):%1,00
• Kobrea (Cu):% 3,00-5,00
• Sufrea (S):%0,03

Konposizioak materialaren indarra, korrosioarekiko erresistentzia eta hainbat aplikazio industrialetarako egokiak diren beste propietate batzuk bermatzen ditu.

MIM 17-4 PH altzairu herdoilgaitzak normalean 17-4 PH landuak baino % 10-25 okerragoak diren ezaugarri mekanikoak ditu. Lehen arrazoiak honako hauek dira:

Sinterizazio akatsen artean karbono-ezpurutasun iraunkorrak, atxikitako poroak eta aleak daude.
Lurruntzeak eragindako elementuen galera: Cr, Cu eta Ni.
Ezpurutasunaren inklusioa: O, C eta N.

Sinterizazio motelduarekin, aurpegian zentratutako austenita kubiko fasea karbono eta nitrogeno osagaien bidez egonkortzen da. Bestalde, gorputz-zentratutako delta ferrita kubikoak sinterizazio-erritmoa bizkortuko du. 17-4PH altzairu herdoilgaitzak gogortasun eta indar handia eragiten duten prezipitazio-erreakzioak jasaten ditu, eta delta-ferrita hondar indarrak murrizten ditu. Gainera, martensita sinterizatu ondoren hozte-fasean gertatzen da.

MIM produktuen funtsezko osagaia oxigenoa da. Oxidoz estalitako altzairu herdoilgaitzezko hautsen hasierako azalera handia da, eta oxigeno kantitatea aldatu egiten da hautsak fabrikatzeko metodoaren arabera. MIM 17-4 PH piezen oxigeno-maila altuek korrosioarekiko erresistentzia eskasa eta ezaugarri mekaniko baxuagoak eragiten dituzte, oxido horiek kromoari korrosioa galarazteko duen gaitasuna kenduko diotelako.

 

Propietate tipikoak

Altzairu herdoilgaitzezko pieza korapilatsu eta errendimendu handikoak sortzeko teknika sofistikatua MIM da. Tenperatura gailurrak, berokuntza-tasa, ingurumena, eustearen iraupena eta hautsaren partikulen tamainak altzairu herdoilgaitzezko 17-4 PH-ko sinterizazioari eragiten diote. Faktore ugarik eragiten dute 17-4 PH aleazioaren konposizioan, eta horrek mikroegituraren faseetan, sinterizazio-portaeran eta azken ezaugarrietan eragiten du. Prozesuko atmosferako nitrogenoa, hauts edo atmosferako oxigenoa eta hauts edo aglutinatzaileko karbonoa dira osagai nagusiak.

 

Indar, gogortasun eta korrosioarekiko erresistentzia oreka ezin hobea da 17-4 PH aukera ezagunena. Elektronika, odontologia, medikuntza eta aeroespazial arloko produktuek bero tratamenduaren ondoren ezaugarrien nahasketa erakargarria dute. konposizioaren arabera aldatuz, Fe, Ni, Cu eta Cr-en aldaketekin. Solidusaren tenperatura 1405 °C ingurukoa da, eta likidusarena 1440 °C ingurukoa. Ezaugarri mekanikoek tratamendu termikoari erantzuten diote; hausturaren luzapena % 8tik 14ra bitartekoa da, erresistentzia 760 eta 1240 MPa bitartekoa, trakzio erresistentzia 1000 eta 1340 MPa bitartekoa eta gogortasuna 43 HRCra iristen da.

 

Indar, gogortasun eta korrosioarekiko erresistentziaren konbinazio aparteko 17-4 PH altzairu herdoilgaitza metalezko injekzio-industrian hobetsia da. Prezipitazioetan gogortu ohi den altzairu herdoilgaitz martensitikoa 17-4 PH-koa da.

• Indar handia
• Oso gogorra
• Korrosioarekiko erresistentzia bikaina
• Hausturak egiteko gogortasuna
• tratamendu termikoaren eta soldaduraren ezaugarriak

 

Lokatzailearen eta deslotzearen ondorioak

Altzairu herdoilgaitzezko 17-4 PH injekzio-moldaketa egiteko, aglutinatzaile-sistema asko erabiltzen dira; ezagunenak %60 betegarria, %30 bizkarrezurra eta %10 surfaktantea dira.

Soberan dauden aglutinatzaileen osagaiak azken oxigeno- edo karbono-mailak aldatuko dituelako, deslokatzeak eragina du azken ezaugarrietan. Despolimerizazioa edo disolbatzaileen erauzketa da desloturaren hasierako urratsa; adibidez, parafina argizaria heptanoan disolbatzen da, eta polietilenglikola ur beroan. Gainera, azido nitriko ketsuak deslotura katalitikoan erabiltzen da polioximetilenoa kentzeko. Desloturaren bigarren fasean aglutinatzailea kentzeko modurik onena 600 eta 1000 °C artean hidrogeno-ingurunean mantentzea da. Fase honi sinterizazioaren hasierako etapa deitzen zaio batzuetan.

 

Sinterizazio-parametroaren eragina

17-4 PH altzairu herdoilgaitzaren sinterizazioan hainbat aldagai elkarreragiten dute azken dentsitatea, fasea, mikroegitura eta ezaugarriak definitzeko. Analisi estatistikoaren lau osagai nagusiak tratamendu termikoa, sinterizazio-atmosfera, hasierako oxigeno-kontzentrazioa eta partikulen tamaina dira.

Sinterizazio tenperaturak du eragin handiena sinterizatu dentsitatean.

 

Partikulen tamaina

Azaleko difusioa sinterizazioan partikulen lehen lotura egiten den prozesua da; azalera handiagoa duen partikula txikiago batek hasierako lotura sendotuko du. Bizkar-hezurrezko polimeroaren partikulen atxikimendua gainazaleko difusio-loturaren bidez ordezkatuko da, aglutinatzaileen pirolisia egiten denean. Ale-mugaren difusioak lepoaren hazkuntza behar du metal partikulen arteko sinterizazio-lotura handitzen den heinean, partikulen arteko ale-mugak sortzeko. Ale-muga sortzen denean, alearen tamainak zeresan handia du sinterizazioan uzkurtzea hasten denean, eta alderantzizko eragina du sinterizazio abiaduran. Hala ere, hasierako partikulen tamainaren eragina gain-tenperatura handiagoak edo euste-denbora luzeagoekin aurre egin daiteke.

 

Giroa

Altzairu herdoilgaitzean, sinterizazio ingurunearen aukera estandarrak hutsean, hidrogenoa, nitrogenoa, hidrogeno-nitrogenoa eta argon-hidrogenoa dira.


17-4 PH altzairu herdoilgaitzerako sinterizazio-atmosfera ezagunenak hidrogenoa eta hutsean dira. Karbonoa gehitzean oxidoaren jaitsiera nabaria da. Silizioak zein kromoak oxigenoari eutsi diezaiokete grafito karbonorik gehitu gabe. Oxido-erredukzioa tenperatura altua denean eta hidrogeno maila altua denean gertatzen da; ihintz-puntu baxuak prozesu hau bermatuko du. Sinterizazioaren ondoren gertatzen den gainazaleko oxidazio hotzak korrosioari aurre egiten dion silizio, burdina eta kromo estaldura pasiboa sortuko du.

Austenita egonkortzaile indartsu gisa, nitrogenoak martensitaren garapenean eta altzairu herdoilgaitzaren azken ezaugarrietan eragina du. Hozten den heinean, austenitan disolbagarria den nitrogenoa hauspeatzen da Cr2N gisa. Ale-mugaren eremuko kromoa agortu egingo da prezipitazio horren ondorioz, eta horrek korrosio lokalizatua azkar gertatzea eragingo du. Ondorioz, nitrogenoa sinterizazio-atmosferan sartzea eragotzi behar dugu eta osagaiak 900°C-tik behera hoztu behar ditugu minutuko 200°C-ko erritmoan. altzairu herdoilgaitzean 17-4 PH kromo nitruroaren ekoizpena saihesteko.

Grafitoak ere karbono monoxidoaren presio partzial baxuak sortzen ditu hutseko labeetan, eta horregatik hutsean grafitozko labeek arrakasta dute hutsean sinterizatzeko. 1300 °C-tan eta 0,001eko CO partzialaren presio baxuan, kromo oxidoa kromo bihur dezake.

 

 

Tenperatura eta Berokuntza-tasa

Sinterizazio-ziklo tipikoek ezpurutasunak ezabatzeko eta aglutinatzaileak erretzeko prozesuak barne hartzen dituzte, hainbat tenperaturatan berotzea eta mantentzea dakartenak. Ezpurutasunak murrizteko, tenperatura aproposa 1000 °C-tik gertu dago, eta azken polimeroa kentzeko, berriz, 600 °C-tik gertu dago.

Altzairu herdoilgaitzak 17-4PH-k sinterizazio uzkurdura jasaten du dilatometria-probetan 1250 °C inguruko abiadura gailurrean, eta dentsitate osoak (%98) 1300 °C-ko tenperatura gailurra behar du. Kobrea eta kromoa, ordea, tenperatura altu horietan lurrunduko dira, agian tratamendu termikoa eta korrosioarekiko erresistentzia galtzea eraginez.

 

Gainera, delta-ferrita sintesian tenperatura handiagoak laguntzen du; difusio azkarragoaren bidez, fase honek azken dentsifikazioan lagunduko du. Delta-ferrita kolonia zuriak eta oxido zirkularreko poroen eremu ilunak ikusgai daude sinterizazioan MIM 17-4PH-ren mikroegitura grafikoan.

1260 SS17-4 MIM-en mikroegitura

 

Karbonoaren kontrola

Sinterizazio prozesuan, karbonoa austenita egonkortzaile bat da. Erresistentzia eta gogortasun handiagoa lortuko da atxikitako karbono-eduki baxuarekin 17-4an, ehuneko 0,1 pisutik behera. Altzairu herdoilgaitzezko 17-4 PH-ren faseak, dentsifikazioak eta ezaugarri mekanikoak karbono edukiaren aldaketak eragingo ditu.

 

MIM prozesuaren hauts atomizatua, aglutinatzaile-hondarrak, deslotura-zikloa, sinterizazio-ingurunea, hasierako oxigenoa eta sinterizazio-tenperatura gailurra dira karbono mailan eragina duten aldagaietako batzuk. Sinterizazioan azken karbono-edukiaren determinatzaile nagusia hasierako oxigeno-maila da. Adibidez, 17-4 gas atomizatutako hautsen hidrogeno sinterizazioan % 0,03 karbonoa galtzen da 1343 °C-tan. Gainera, sinterizazio tenperatura baxuagoetan bereziki, aglutinatzaile-hondakinek karbono-kutsadura ere eragin dezakete.

Hidrogenoan eta hutsean sinterizazioan, 17-4 altzairu herdoilgaitzaren trakzio-erresistentzia atxikitzen den karbono kantitateak eragiten du. H900 edo H1100 tratamendu termikoan, edo 1300 eta 1360 °C arteko sinterizazio estandarrean. Hurrengo irudiak karbono-edukia igo ahala trakzio-erresistentzia nabarmen gutxitzen den erakusten du.

 

Denbora mantentzea

Sinterizazioan, tenperatura altuenean eusteko denborak 60 eta 120 minutu artean jaisten dira. hurrengo dentsitate sinterizatuaren eta tenperaturaren eta denboraren grafikotik. Tenperatura 1240°C-tik 1360°C-ra igotzean, dentsitate progresiboa erakusten du %96,3tik %98,3ra. Sinterizazio trinkoek dentsitate osoa lortzen dute (% 98), 60 minutu eduki ondoren. Porositatea kentzen da eta fase honetan poroen suntsipen-tasa gutxitzen da. Aleen mugen galera eta porositatearen nekea dira arrazoi nagusiak.

 

MIM 17-4ren abantailak

Korrosioarekiko erresistentzia handia
Tratamendu termikoak eragindako adinaren gogortzea
Industri indarra eta iraunkortasuna
Beroarekiko erresistentzia nabarmena
MIM-en geometria korapilatsurako aproposa

 

Ezaugarri Mekanikoak

Egiturazko gailuei dagokienez, MIM 17-4 PH erabiltzen da. Ezaugarri konparagarri gogokoenak indarra, gogortasuna eta luzapena dira. Gainera, nekea, etekin-indarra eta haustura gogortasuna prozesatzeko hainbat aldagairen eraginpean dauden gaiak dira.

Hurrengo irudiak 17-4 PHren batez besteko parametroak laburbiltzen ditu MIM proiektu batzuen analisi estatistikoan oinarrituta. Sinterizazio-parametroak propietateen aldakuntzaren %60 ingururen erantzule dira.

 

MIM industria estandarraren arabera, altzairu herdoilgaitzak 17-4 PH-k 790 MPa-ko gutxieneko trakzio-erresistentzia izan behar du, 27 HRC-ko gogortasuna sinterizatu ondoren eta 1070 MPa eta 33 HRC-ko gogortasuna tratamendu termikoa egin ondoren. Bietarako %4ko luzapena. Altzairu herdoilgaitzezko 17-4PH-ren trakzio-erresistentzia 1350 °C-ko sinterizazioaren eta H900 tratamendu termikoaren ondoren 1280 MPa da gas atomizatutako hautsarentzat eta 1136 MPa ur atomizatutako hautsarentzat. Kontuan izan behar da gas atomizatutako hautsak % 9ko luzapenarekin 1485 MPa-ko trakzio-erresistentzia termiko tratatua lor dezakeela.

 

Korrosioarekiko erresistentzia

Lau altzairu herdoilgaitz sinterizatu mota (304, 316, 430 eta 17-4) korrosio-proba estandarrak jasaten dituzte hainbat egoeratan. Emaitzek erakusten dute 17-4 dela baldintza hauetarako erresistentzia gutxien duena. Gainera, osagai sinterizatuetan dauden poroek kontzentrazio-polarizazioaren bidez korrosio lokala eragiten dutenez, material forjatuak korrosioarekiko erresistenteagoa da material sinterizatua baino. Hidrogeno sinterizazioa eta gas atomizatutako hautsa korrosioarekiko erresistentzia hobetzeko bi teknika ezagunak dira, hondar oxigenoa eragozpen bat delako.

Korrosioarekiko erresistentzia biobateragarritasunarekin ere lotuta dago. Titanio eta kobalto aleazioekin alderatuta, altzairu herdoilgaitzak 17-4 PH-k zitotoxikotasun ona du, baina biobateragarritasun orokor lehiakorra ez du.

 

PH Aplikazioen Merkatua MIM 17-4

Kalitate mekaniko bikainak 17-4 PH altzairu herdoilgaitzak eskaintzen ditu 350 °C-ko tenperaturan. Horrez gain, nahikoa iraunkorra da loreontzien metalerako eta soldaduretarako, eta deformazioa eta eskalatzea murriztu daiteke tenperatura baxuan berotuz epe labur batez.

Korrosioaren eta beroarekiko erresistentzia handia dela eta, aeroespazialeko 17-4 altzairu herdoilgaitza aukera bikaina da aplikazio aeroespazialetarako. Hautsaren garbitasun eta dentsifikazio altuak MIM 17-4 produktuen iraupena bermatu dezakete eta erroreen aldaketa minimizatu dezakete.

Ibilgailuak
Automobilgintzan gehien erabiltzen den materiala 17-4 altzairu herdoilgaitza da, forma ezberdinetan prozesatzeko erraza delako. Iraunkortasun handiarekin, metalezko injekzio-moldeaketa teknologiak geometria konplexurako gaitasuna ere handitzen du.

Bezeroak
Korrosioarekiko erresistentzia paregabea dela eta, 17-4 oso erabilia da MIM teknologia erabiltzen duten kontsumo-aplikazioetan. Gainera, material honen sendotasun eta gogortasun apartak errorerik gabeko funtzionaltasuna bermatzen du.

Bukatzeko

MIM 17-4 PH-k aurrerapen harrigarriak ematen ditu egitura-propietateak optimizatzen. Aplikazio egoki askotarako, propietate sinterizatuen konbinazio erakargarri ugari eskaintzen ditu. Sinterizazio-tenperatura azken atributuen determinatzaile nagusia da hauts mota, partikulen tamaina, dentsitate berdea, eustearen iraupena eta beste parametro batzuekin alderatuta. Gainera, material sinterizatuetan dagoen faseak propietate sinterizatuetan eragiten du.

Bitartean, sinterizazio osteko tratamendu termikoak, dentsitate sinterizatuak eta fase-morfologiak ezaugarrietan eragiten dute. Dentsitate sinterizatuak ezaugarriak zehazten dituen bitartean, Prentsa isostatiko beroak (HIP) hobetzen ditu.

Metal Injekzio Moldaketa (MIM) gero eta aurreratuagoa da 17-4 PH altzairu herdoilgaitzarekin. 17-4 PH sinterizaturako aplikazio gehiago eskaintzeko, JHMIM MIM teknologiaren oinarriaren araberakoa da.