material mim aceiro inoxidable 17-4

MIM 17-4 PH Resumo

Baseado no estándar AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH é un aceiro inoxidable martensítico que endurece por precipitación. Distínguese por unha mestura de resistencia á corrosión e calidades mecánicas.

Un dos materiais MIM máis utilizados no sector da moldaxe por inxección de metais é o aceiro inoxidable 17-4 PH. Este metal ten unha gran mestura de resistencia á corrosión, dureza e resistencia. As pezas complexas con boa resistencia son posibles grazas ás calidades excepcionais de 17-4. Ademais, o endurecemento secundario realízase durante o proceso de sinterización modificando determinados parámetros.

Dado que 17-4 PH resiste a corrosión de forma similar ao 304L, úsase con frecuencia en aplicacións que requiren propiedades mecánicas.

Ademais, MIM-17-4 PH está identificado por UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 e aceiro inoxidable 17-4 PH.

 

Composición de produtos químicos

A composición química do aceiro inoxidable 17-4 está listada a continuación, cos elementos e as súas respectivas porcentaxes en peso:

• Ferro (Fe):Saldo (porción restante)
• Níquel (Ni):3,00-5,00 %
• Silicio (Si):1,00 %
• Carbono (C):0,07 %
• Cromo (Cr):15,50-17,50 %
• Niobio (Nb):0,15-0,45 %
• Manganeso (Mn):1,00 %
• Cobre (Cu):3,00-5,00 %
• Xofre (S):0,03 %

A composición garante a resistencia do material, a resistencia á corrosión e outras propiedades adecuadas para varias aplicacións industriais.

O aceiro inoxidable MIM 17-4 PH adoita ter calidades mecánicas que son un 10-25% peores que o 17-4 PH forxado. As causas primarias inclúen:

Os defectos de sinterización inclúen impurezas de carbono persistentes, poros retidos e grans.
Perda de elementos inducida pola evaporación: Cr, Cu e Ni.
Inclusión de impurezas: O, C e N.

Coa sinterización lenta, a fase de austenita cúbica centrada na cara está estabilizada por compoñentes de carbono e nitróxeno. Por outra banda, a ferrita delta cúbica centrada no corpo acelerará o ritmo da sinterización. O aceiro inoxidable 17-4PH sofre reaccións de precipitación que dan lugar a unha elevada dureza e resistencia, mentres que a delta-ferrita residual diminúe a resistencia. Ademais, a martensita prodúcese durante a fase de arrefriamento despois da sinterización.

Un compoñente clave dos produtos MIM é o osíxeno. A superficie inicial dos po de aceiro inoxidable revestido con óxidos é alta e a cantidade de osíxeno varía dependendo do método de fabricación do po. Os altos niveis de osíxeno nas pezas MIM 17-4 PH levan a unha escasa resistencia á corrosión e a unhas características mecánicas inferiores xa que estes óxidos eliminarán a capacidade do cromo para inhibir a corrosión.

 

As propiedades típicas

Unha técnica sofisticada para crear pezas de aceiro inoxidable complicadas e de alto rendemento é MIM. A temperatura máxima, a taxa de quecemento, o ambiente, a duración da retención e o tamaño das partículas de po afectan a forma en que os sinterizacións de aceiro inoxidable 17-4 PH. Numerosos factores inflúen na composición da aliaxe 17-4 PH, que á súa vez incide nas fases da microestrutura, o comportamento da sinterización e as características finais. O nitróxeno da atmosfera do proceso, o osíxeno do po ou da atmosfera e o carbono do po ou aglutinante son os compoñentes primarios.

 

O equilibrio ideal de forza, dureza e resistencia á corrosión fai que 17-4 PH sexa unha opción popular. Os produtos dos campos da electrónica, odontoloxía, medicina e aeroespacial atopan a mestura de calidades atractiva despois do tratamento térmico. variando segundo a composición, con cambios en Fe, Ni, Cu e Cr. A temperatura do solidus é de aproximadamente 1405 °C, e a de liquidus é de aproximadamente 1440 °C. As calidades mecánicas responden ao tratamento térmico; o alongamento da fractura varía entre o 8 e o 14%, o límite de fluencia varía entre 760 e 1240 MPa, a resistencia á tracción varía entre 1000 e 1340 MPa e a dureza alcanza os 43 HRC.

 

A combinación excepcional de resistencia, dureza e resistencia á corrosión fai que o aceiro inoxidable 17-4 PH sexa unha opción preferida na industria de moldaxe por inxección de metal. O aceiro inoxidable martensítico que é máis comúnmente endurecido por precipitación é de 17-4 PH.

• Gran forza
• Moi duro
• Excelente resistencia á corrosión
• Tenacidade para fracturas
• características do tratamento térmico e da soldadura

 

Efectos do aglutinante e da desvinculación

Para o moldeado por inxección de aceiro inoxidable 17-4 PH, utilízanse moitos sistemas de aglutinante; os máis populares son un 60% de recheo, un 30% de backbone e un 10% de surfactante.

Debido a que os ingredientes do aglutinante sobrantes alterarán os niveis finais de osíxeno ou carbono, a desligación ten un impacto nas características finais. A despolimerización ou extracción con disolvente é o paso inicial na desligación; por exemplo, a cera de parafina disólvese en heptano e o polietilenglicol disólvese en auga quente. Ademais, o ácido nítrico fumante úsase na desligación catalítica para eliminar o polioximetileno. A mellor forma de eliminar o aglutinante na segunda etapa de desligación é mantelo entre 600 e 1000 °C nun ambiente de hidróxeno. Ás veces, esta fase denomínase fase de inicio da sinterización.

 

Impacto do parámetro de sinterización

Unha serie de variables interactúan durante a sinterización do aceiro inoxidable 17-4 PH para definir a densidade final, a fase, a microestrutura e as características. Os catro compoñentes principais da análise estatística son o tratamento térmico, a atmosfera de sinterización, a concentración inicial de osíxeno e o tamaño das partículas.

A temperatura de sinterización ten a maior influencia na densidade de sinterización.

 

O tamaño das partículas

A difusión superficial é o proceso polo cal se produce a primeira unión de partículas durante a sinterización; unha partícula máis pequena cunha superficie maior reforzará o enlace inicial. A adhesión de partículas do polímero principal será substituída por unión por difusión superficial unha vez que teña lugar a pirólise do aglutinante. A difusión do límite do gran necesita un crecemento do pescozo a medida que aumenta a unión de sinterización entre partículas metálicas para crear límites de gran entre as partículas. Cando se forma o límite do gran, o tamaño do gran xoga un papel importante na sinterización cando comeza a contracción, e ten un efecto inverso na taxa de sinterización. Non obstante, o impacto do tamaño inicial das partículas pódese contrarrestar con temperaturas máximas máis altas ou tempos de retención máis longos.

 

A atmosfera

No aceiro inoxidable, as opcións estándar de ambiente de sinterización inclúen baleiro, hidróxeno, nitróxeno, hidróxeno-nitróxeno e argón-hidróxeno.


As dúas atmosferas de sinterización máis populares para o aceiro inoxidable 17-4 PH son o hidróxeno e o baleiro. Hai unha caída notable de óxido cando se engade carbono. Tanto o silicio como o cromo poden manter o osíxeno sen a adición de carbono de grafito. A redución de óxidos ocorre cando a temperatura é alta e o nivel de hidróxeno é alto; un punto de orballo baixo garantirá este proceso. A oxidación superficial fría que se produce despois da sinterización creará un revestimento pasivo de silicio, ferro e cromo que resiste a corrosión.

Como un forte estabilizador de austenita, o nitróxeno ten un impacto no desenvolvemento da martensita e nas últimas características do aceiro inoxidable. Cando se arrefría, o nitróxeno, que é soluble en austenita, precipita como Cr2N. O cromo na zona do límite do gran esgotarase por este precipitado, o que provocará que a corrosión localizada se produza rapidamente. Como resultado, debemos evitar que o nitróxeno entre na atmosfera de sinterización e arrefriar os compoñentes por debaixo de 900 °C a un ritmo de 200 °C por minuto. en aceiro inoxidable 17-4 PH para evitar a produción de nitruro de cromo.

O grafito tamén produce baixas presións parciais de monóxido de carbono nos fornos ao baleiro, polo que os fornos ao baleiro de grafito teñen éxito na sinterización ao baleiro. A 1300 °C e unha baixa presión parcial de CO de 0,001, pode converter o óxido de cromo en cromo.

 

 

Temperatura e taxa de calefacción

Os ciclos de sinterización típicos inclúen procesos de eliminación de impurezas e de quemado do aglutinante que implican quecemento e mantemento a varias temperaturas. Para a redución de impurezas, a temperatura ideal é próxima aos 1000 °C, mentres que para a eliminación definitiva do polímero, é preto de 600 °C.

O aceiro inoxidable 17-4PH sofre unha contracción de sinterización nas probas de dilatometría a unha velocidade máxima duns 1250 °C, mentres que a densidade total (98%) require unha temperatura máxima de 1300 °C. Con todo, o cobre e o cromo evaporaranse a estas altas temperaturas, causando quizais unha perda de tratamento térmico e resistencia á corrosión.

 

Ademais, a síntese de delta-ferrita é axudada por maiores temperaturas; mediante unha difusión máis rápida, esta fase axudará á densificación final. As colonias de delta-ferrita brancas e as áreas escuras de poros circulares de óxido son visibles no seguinte gráfico de microestructura de MIM 17-4PH en sinterización.

A microestrutura do 1260 SS17-4 MIM

 

Control do Carbono

Durante o proceso de sinterización, o carbono é outro estabilizador de austenita. Conseguirase unha maior resistencia e dureza con baixos niveis de contido de carbono retido en 17-4, por debaixo do 0,1 por cento en peso. As fases, a densificación e as características mecánicas do aceiro inoxidable 17-4 PH se verán afectados polo cambio do contido de carbono.

 

O po atomizado do proceso MIM, os residuos de aglutinante, o ciclo de desligación, o ambiente de sinterización, o osíxeno de partida e a temperatura máxima de sinterización son algunhas das variables que afectan o nivel de carbono. O principal determinante do contido final de carbono durante a sinterización é o nivel inicial de osíxeno. Por exemplo, pérdese un 0,03% de carbono durante a sinterización de hidróxeno de 17-4 po atomizados con gas a 1343 °C. Ademais, especialmente a temperaturas de sinterización máis baixas, os residuos de aglutinante tamén poden causar contaminación por carbono.

Na sinterización de hidróxeno e baleiro, a resistencia á tracción do aceiro inoxidable 17-4 está influenciada polas cantidades de carbono que se retían. No tratamento térmico H900 ou H1100 ou na sinterización estándar de 1300 a 1360 °C. A seguinte imaxe ilustra como a resistencia á tracción diminúe notablemente a medida que aumenta o contido de carbono.

 

Mantendo o tempo

Na sinterización, os tempos de mantemento á temperatura máis alta caen entre 60 e 120 minutos. a partir da gráfica de densidade sinterizada en función da temperatura e do tempo que segue. A medida que a temperatura aumenta de 1240 °C a 1360 °C, mostra unha densidade progresiva do 96,3% ao 98,3%. Os compactos de sinterización alcanzan a densidade total (98%), despois de 60 minutos de mantemento. Elimínase a porosidade e diminúe a taxa de aniquilación dos poros durante esta fase. A perda dos límites dos grans e a fatiga da porosidade son as principais causas.

 

Beneficios do MIM 17-4

Alta resistencia á corrosión
Endurecemento da idade inducido polo tratamento térmico
Resistencia industrial e durabilidade
Excelente resistencia á calor
Ideal para a xeometría complicada de MIM

 

Características mecánicas

En canto aos dispositivos estruturais, utilízase MIM 17-4 PH. As características comparables favoritas son a resistencia, a dureza e o alongamento. Ademais, a fatiga, o límite de fluencia e a tenacidade á fractura son problemas que se ven afectados por varias variables de procesamento.

A seguinte imaxe resume os parámetros medios de 17-4 PH baseados na análise estatística de varios proxectos MIM. Os parámetros de sinterización son responsables de preto do 60% da variación das propiedades.

 

Segundo o estándar da industria MIM, o aceiro inoxidable 17-4 PH debe ter unha resistencia á tracción mínima de 790 MPa, unha dureza de 27 HRC despois da sinterización e unha dureza de 1070 MPa e 33 HRC despois do tratamento térmico. 4% de elongación para ambos. A resistencia á tracción do aceiro inoxidable 17-4PH despois da sinterización a 1350 °C e do tratamento térmico H900 é de 1280 MPa para o po atomizado con gas e 1136 MPa para o po atomizado con auga. Nótese que o po atomizado con gas pode acadar unha resistencia á tracción tratada térmicamente de 1485 MPa cun alongamento do 9%.

 

Resistencia á corrosión

Catro tipos de aceiro inoxidable sinterizado (304, 316, 430 e 17-4) son sometidos a probas de corrosión estándar en diversas situacións. Os resultados mostran que 17-4 é o menos resistente a estas condicións. Ademais, debido a que os poros dos compoñentes sinterizados causan corrosión local pola polarización da concentración, o material forxado é máis resistente á corrosión que o material sinterizado. A sinterización de hidróxeno e o po atomizado con gas son dúas técnicas populares para mellorar a resistencia á corrosión porque o osíxeno residual é un inconveniente.

A resistencia á corrosión tamén está relacionada coa biocompatibilidade. Cando se compara coas aliaxes de titanio e cobalto, o aceiro inoxidable 17-4 PH ten unha boa citotoxicidade pero carece dunha biocompatibilidade global competitiva.

 

Mercado de aplicacións de PH para MIM 17-4

As excelentes calidades mecánicas son proporcionadas polo aceiro inoxidable 17-4 PH a temperaturas de ata 350 °C. Ademais, é o suficientemente resistente tanto para o metal do vaso como para as soldaduras, e a deformación e a escala pódense reducir quentando a baixa temperatura durante un breve período.

Debido á súa superior resistencia á corrosión e á calor, o aceiro inoxidable aeroespacial 17-4 é unha excelente opción para aplicacións aeroespaciais. A alta pureza e densificación do po poden garantir a vida útil dos produtos MIM 17-4 e minimizar o cambio de erro.

Vehículos
O material máis utilizado na produción de automóbiles é o aceiro inoxidable 17-4 porque é sinxelo de procesar nunha variedade de formas. Cunha durabilidade considerable, a tecnoloxía de moldaxe por inxección de metal tamén aumenta a súa capacidade de xeometría complexa.

Clientes
Debido á súa excepcional resistencia á corrosión, 17-4 úsase amplamente en aplicacións de consumo que utilizan a tecnoloxía MIM. Ademais, a resistencia e dureza excepcional deste material garanten unha funcionalidade sen erros.

En conclusión

MIM 17-4 PH fai avances sorprendentes na optimización das propiedades estruturais. Para numerosas aplicacións adecuadas, ofrece unha variedade de combinacións atractivas de propiedades sinterizadas. A temperatura de sinterización é o determinante principal dos atributos finais cando se compara co tipo de po, o tamaño de partícula, a densidade verde, a duración da retención e outros parámetros. Ademais, a fase que está presente nos materiais sinterizados afecta ás propiedades sinterizadas.

Mentres tanto, o tratamento térmico posterior á sinterización, a densidade de sinterización e a morfoloxía das fases afectan ás características. Mentres que a densidade sinterizada determina as características, o prensado isostático en quente (HIP) as mellora.

O moldeado por inxección de metal (MIM) é cada vez máis avanzado co aceiro inoxidable 17-4 PH. Para ofrecer máis aplicacións para 17-4 PH sinterizado, JHMIM depende da base tecnolóxica MIM.