एमआईएम सामग्री स्टेनलेस स्टील 17-4

एमआईएम 17-4 पीएच अवलोकन

AISI 17-4 PH मानक पर आधारित, MIM 17-4 PH एक मार्टेंसिटिक अवक्षेपण-कठोर स्टेनलेस स्टील है। यह संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक गुणों के मिश्रण से विशिष्ट है।

सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली एमआईएम सामग्रियों में से एक धातु इंजेक्शन मोल्डिंग सेक्टर 17-4 PH स्टेनलेस स्टील है। इस धातु में संक्षारण प्रतिरोध, कठोरता और मजबूती का अद्भुत मिश्रण होता है। 17-4 के असाधारण गुणों के कारण ही अच्छी मजबूती वाले जटिल टुकड़े संभव हो पाते हैं। इसके अलावा, सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान कुछ मापदंडों में बदलाव करके द्वितीयक कठोरता भी प्राप्त की जाती है।

चूंकि 17-4 PH, 304L के समान ही संक्षारण का प्रतिरोध करता है, इसलिए इसका उपयोग अक्सर यांत्रिक गुणों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है।

इसके अतिरिक्त, MIM-17-4 PH को UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 और स्टेनलेस स्टील 17-4 PH द्वारा पहचाना जाता है।

 

रसायनों की संरचना

स्टेनलेस स्टील 17-4 की रासायनिक संरचना नीचे सूचीबद्ध है, जिसमें तत्व और उनके संबंधित वजन प्रतिशत शामिल हैं:

• लोहा (Fe): शेष (शेष भाग)
• निकल (Ni): 3.00-5.00%
• सिलिकॉन (Si): 1.00%
• कार्बन (C): 0.07%
• क्रोमियम (Cr): 15.50-17.50%
• नियोबियम (Nb): 0.15-0.45%
• मैंगनीज (Mn): 1.00%
• तांबा (Cu): 3.00-5.00%
• सल्फर (S): 0.03%

यह संरचना सामग्री की मजबूती, संक्षारण प्रतिरोध और विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त अन्य गुणों को सुनिश्चित करती है।

एमआईएम 17-4 पीएच स्टेनलेस स्टील के यांत्रिक गुण आमतौर पर गढ़े हुए 17-4 पीएच से 10-25% कमज़ोर होते हैं। इसके मुख्य कारण ये हैं:

सिंटरिंग दोषों में कार्बन की अशुद्धियाँ, रुके हुए छिद्र और कण शामिल हैं।
वाष्पीकरण से प्रेरित तत्वों की हानि: Cr, Cu, और Ni.
अशुद्धता समावेशन: O, C, और N.

धीमी सिंटरिंग के साथ, कार्बन और नाइट्रोजन घटकों द्वारा फलक-केंद्रित घन ऑस्टेनाइट चरण स्थिर हो जाता है। दूसरी ओर, अंतः-केंद्रित घन डेल्टा फेराइट सिंटरिंग की गति को तेज़ कर देगा। स्टेनलेस स्टील 17-4PH अवक्षेपण अभिक्रियाओं से गुजरता है जिसके परिणामस्वरूप उच्च कठोरता और मजबूती प्राप्त होती है, जबकि अवशिष्ट डेल्टा-फेराइट मजबूती को कम करता है। इसके अतिरिक्त, सिंटरिंग के बाद शीतलन चरण के दौरान मार्टेंसाइट बनता है।

का एक प्रमुख घटक एमआईएम उत्पादs ऑक्सीजन है। ऑक्साइड से लेपित स्टेनलेस स्टील पाउडर का प्रारंभिक पृष्ठीय क्षेत्रफल अधिक होता है, और ऑक्सीजन की मात्रा पाउडर निर्माण विधि के आधार पर भिन्न होती है। MIM 17-4 PH भागों में उच्च ऑक्सीजन स्तर कम संक्षारण प्रतिरोध और निम्न यांत्रिक विशेषताओं का कारण बनता है क्योंकि ये ऑक्साइड क्रोमियम की संक्षारण को रोकने की क्षमता को कम कर देते हैं।

 

विशिष्ट गुण

जटिल, उच्च-प्रदर्शन वाले स्टेनलेस स्टील के पुर्जे बनाने की एक परिष्कृत तकनीक एमआईएम है। अधिकतम तापमान, तापन दर, वातावरण, धारण अवधि और पाउडर कणों का आकार, ये सभी स्टेनलेस स्टील 17-4 पीएच सिंटरिंग को प्रभावित करते हैं। 17-4 पीएच मिश्रधातु की संरचना को कई कारक प्रभावित करते हैं, जो बदले में सूक्ष्म संरचना चरणों, सिंटरिंग व्यवहार और अंतिम विशेषताओं को प्रभावित करते हैं। प्रक्रिया वातावरण से नाइट्रोजन, पाउडर या वातावरण से ऑक्सीजन, और पाउडर या बाइंडर से कार्बन प्राथमिक घटक हैं।

 

शक्ति, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध का आदर्श संतुलन 17-4 PH को एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स, दंत चिकित्सा, चिकित्सा और एयरोस्पेस के उत्पादों में ऊष्मा उपचार के बाद गुणों का यह मिश्रण आकर्षक लगता है। संरचना के अनुसार, Fe, Ni, Cu और Cr में परिवर्तन के साथ, यह मिश्रण भिन्न होता है। सॉलिडस का तापमान लगभग 1405°C और लिक्विडस का तापमान लगभग 1440°C होता है। इसके यांत्रिक गुण ऊष्मा उपचार के प्रति संवेदनशील होते हैं; फ्रैक्चर दीर्घीकरण 8 से 14% तक, उपज शक्ति 760 से 1240 MPa तक, तन्य शक्ति 1000 से 1340 MPa तक, और कठोरता 43 HRC तक पहुँचती है।

 

मज़बूती, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध का असाधारण संयोजन 17-4 PH स्टेनलेस स्टील को धातु इंजेक्शन मोल्डिंग उद्योग में एक पसंदीदा विकल्प बनाता है। मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील, जिसे आमतौर पर अवक्षेपण द्वारा कठोर किया जाता है, 17-4 PH है।

• महान शक्ति
• अत्यंत कठिन
• संक्षारण के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध
• फ्रैक्चर के लिए कठोरता
• ऊष्मा उपचार और वेल्डिंग की विशेषताएँ

 

बाइंडर और डीबाइंडिंग के प्रभाव

स्टेनलेस स्टील 17-4 PH इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए, कई बाइंडर प्रणालियों का उपयोग किया जाता है; सबसे लोकप्रिय 60% फिलर, 30% बैकबोन और 10% सर्फेक्टेंट हैं।

चूँकि बचे हुए बाइंडर अवयव अंतिम ऑक्सीजन या कार्बन के स्तर को बदल देंगे, इसलिए विबाइंडिंग का अंतिम गुणों पर प्रभाव पड़ता है। विबहुलकीकरण या विलायक निष्कर्षण विबाइंडिंग का प्रारंभिक चरण है; उदाहरण के लिए, पैराफिन मोम हेप्टेन में घुल जाता है, और पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल गर्म पानी में घुल जाता है। इसके अलावा, उत्प्रेरक विबाइंडिंग में पॉलीऑक्सीमेथिलीन को हटाने के लिए फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है। विबाइंडिंग के दूसरे चरण में बाइंडर को हटाने का सबसे अच्छा तरीका इसे हाइड्रोजन वातावरण में 600 से 1000°C पर रखना है। इस चरण को कभी-कभी सिंटरिंग प्रारंभिक चरण भी कहा जाता है।

 

सिंटरिंग पैरामीटर प्रभाव

स्टेनलेस स्टील 17-4 PH के सिंटरिंग के दौरान कई चर परस्पर क्रिया करते हैं जिससे अंतिम घनत्व, प्रावस्था, सूक्ष्म संरचना और विशेषताएँ निर्धारित होती हैं। सांख्यिकीय विश्लेषण के चार प्राथमिक घटक हैं ऊष्मा उपचार, सिंटरिंग वातावरण, प्रारंभिक ऑक्सीजन सांद्रता और कण आकार।

सिंटरिंग तापमान का सिंटरिंग घनत्व पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है।

 

कणों का आकार

सतही विसरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा सिंटरिंग के दौरान पहला कण बंधन होता है; बड़े सतह क्षेत्र वाला एक छोटा कण प्रारंभिक बंधन को मज़बूत करेगा। बाइंडर पायरोलिसिस होने पर, बैकबोन पॉलीमर के कण आसंजन की जगह सतही विसरण बंधन ले लेगा। कणों के बीच ग्रेन सीमा बनाने के लिए, धातु कणों के बीच सिंटरिंग बंधन बढ़ने पर, ग्रेन सीमा विसरण के लिए गर्दन की वृद्धि की आवश्यकता होती है। जब ग्रेन सीमा बनती है, तो सिकुड़न शुरू होने पर ग्रेन का आकार सिंटरिंग में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, और इसका सिंटरिंग दर पर विपरीत प्रभाव पड़ता है। हालाँकि, प्रारंभिक कण आकार के प्रभाव को अधिक चरम तापमान या लंबे समय तक धारण करके कम किया जा सकता है।

 

वातावरण

स्टेनलेस स्टील में मानक सिंटरिंग वातावरण विकल्पों में वैक्यूम, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन-नाइट्रोजन और आर्गन-हाइड्रोजन शामिल हैं।


स्टेनलेस स्टील 17-4 PH के लिए दो सबसे लोकप्रिय सिंटरिंग वातावरण हाइड्रोजन और निर्वात हैं। कार्बन मिलाने पर ऑक्साइड में उल्लेखनीय गिरावट आती है। सिलिकॉन और क्रोमियम, ग्रेफाइट के कार्बन मिलाए बिना भी ऑक्सीजन को धारण कर सकते हैं। ऑक्साइड अपचयन तब होता है जब तापमान अधिक होता है और हाइड्रोजन का स्तर भी अधिक होता है; कम ओसांक इस प्रक्रिया की गारंटी देता है। सिंटरिंग के बाद होने वाला ठंडा सतह ऑक्सीकरण सिलिकॉन, लोहे और क्रोमियम की एक निष्क्रिय परत बनाता है जो संक्षारण को रोकता है।

एक प्रबल ऑस्टेनाइट स्थिरक के रूप में, नाइट्रोजन मार्टेंसाइट के विकास और स्टेनलेस स्टील की अंतिम विशेषताओं पर प्रभाव डालता है। ठंडा होने पर, ऑस्टेनाइट में घुलनशील नाइट्रोजन, Cr2N के रूप में अवक्षेपित हो जाता है। इस अवक्षेप से कण सीमा क्षेत्र में क्रोमियम का क्षय होगा, जिससे स्थानीय संक्षारण शीघ्रता से होगा। परिणामस्वरूप, हमें नाइट्रोजन को सिंटरिंग वातावरण में प्रवेश करने से रोकना होगा और घटकों को 200°C प्रति मिनट की दर से 900°C से नीचे ठंडा करना होगा। क्रोमियम नाइट्राइड के उत्पादन को रोकने के लिए स्टेनलेस स्टील में 17-4 PH का उपयोग किया जाना चाहिए।

ग्रेफाइट निर्वात भट्टियों में कार्बन मोनोऑक्साइड का कम आंशिक दाब भी उत्पन्न करता है, यही कारण है कि ग्रेफाइट निर्वात भट्टियाँ निर्वात सिंटरिंग में सफल होती हैं। 1300°C और 0.001 के कम CO आंशिक दाब पर, यह क्रोमियम ऑक्साइड को क्रोमियम में परिवर्तित कर सकता है।

 

 

तापमान और तापन दर

विशिष्ट सिंटरिंग चक्रों में अशुद्धता निष्कासन और बाइंडर बर्नआउट प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं जिनमें विभिन्न तापमानों पर गर्म करके रखना शामिल होता है। अशुद्धता न्यूनीकरण के लिए, आदर्श तापमान लगभग 1000°C होता है, जबकि अंतिम पॉलीमर निष्कासन के लिए, यह लगभग 600°C होता है।

स्टेनलेस स्टील 17-4PH, डायलेटोमेट्री परीक्षण में लगभग 1250°C की अधिकतम दर पर सिंटरिंग सिकुड़न से गुजरता है, जबकि पूर्ण-घनत्व (98%) के लिए 1300°C का अधिकतम तापमान आवश्यक है। हालाँकि, तांबा और क्रोमियम इन उच्च तापमानों पर वाष्पित हो जाएँगे, जिससे संभवतः ऊष्मा उपचार और संक्षारण प्रतिरोध में कमी आ सकती है।

 

इसके अतिरिक्त, डेल्टा-फेराइट के संश्लेषण में उच्च तापमान सहायक होता है; तेज़ विसरण द्वारा, यह चरण अंतिम सघनीकरण में सहायक होगा। सिंटरिंग में MIM 17-4PH के निम्नलिखित सूक्ष्म-संरचना ग्राफ़ में सफ़ेद डेल्टा-फेराइट कॉलोनियाँ और गोलाकार ऑक्साइड छिद्रों के गहरे क्षेत्र दिखाई दे रहे हैं।

1260 SS17-4 MIM की सूक्ष्म संरचना

 

कार्बन नियंत्रण

सिंटरिंग प्रक्रिया के दौरान, कार्बन एक अन्य ऑस्टेनाइट स्थिरक है। 17-4 में कम कार्बन सामग्री स्तर, 0.1 भार प्रतिशत से कम, के साथ उच्च शक्ति और कठोरता प्राप्त होगी। स्टेनलेस स्टील 17-4 PH के चरण, सघनता और यांत्रिक विशेषताएँ, सभी कार्बन सामग्री परिवर्तन से प्रभावित होंगे।

 

एमआईएम प्रक्रिया का एटमाइज़्ड पाउडर, बाइंडर अवशेष, डीबाइंडिंग चक्र, सिंटरिंग वातावरण, प्रारंभिक ऑक्सीजन और अधिकतम सिंटरिंग तापमान कुछ ऐसे कारक हैं जो कार्बन स्तर को प्रभावित करते हैं। सिंटरिंग के दौरान अंतिम कार्बन मात्रा का प्राथमिक निर्धारक प्रारंभिक ऑक्सीजन स्तर है। उदाहरण के लिए, 1343°C पर 17-4 गैस एटमाइज़्ड पाउडर के हाइड्रोजन सिंटरिंग के दौरान 0.03% कार्बन नष्ट होता है। इसके अलावा, विशेष रूप से कम सिंटरिंग तापमान पर, बाइंडर अवशेष भी कार्बन संदूषण का कारण बन सकते हैं।

हाइड्रोजन और वैक्यूम सिंटरिंग में, स्टेनलेस स्टील 17-4 की तन्य शक्ति, अवशिष्ट कार्बन की मात्रा से प्रभावित होती है। H900 या H1100 ताप उपचार में, या 1300 से 1360°C पर मानक सिंटरिंग में। निम्नलिखित चित्र दर्शाता है कि कार्बन की मात्रा बढ़ने पर तन्य शक्ति कैसे स्पष्ट रूप से कम हो जाती है।

 

समय का ध्यान रखना

सिंटरिंग में, उच्चतम तापमान पर धारण समय 60 से 120 मिनट के बीच होता है। सिंटरिंग घनत्व बनाम तापमान और समय ग्राफ से यह ग्राफ नीचे दिया गया है। जैसे-जैसे तापमान 1240°C से 1360°C तक बढ़ता है, यह 96.3% से 98.3% तक एक प्रगतिशील घनत्व दर्शाता है। 60 मिनट धारण करने के बाद, सिंटरिंग कॉम्पैक्ट पूर्ण घनत्व (98%) प्राप्त कर लेते हैं। इस चरण के दौरान छिद्रता समाप्त हो जाती है और छिद्र विनाश की दर कम हो जाती है। कण सीमाओं का क्षरण और छिद्र थकान इसके प्राथमिक कारण हैं।

 

एमआईएम 17-4 के लाभ

संक्षारण के प्रति उच्च प्रतिरोध
ताप उपचार से प्रेरित आयु कठोरता
औद्योगिक शक्ति और स्थायित्व
गर्मी के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध
एमआईएम की जटिल ज्यामिति के लिए आदर्श

 

यांत्रिक विशेषताएं

संरचनात्मक उपकरणों के लिए, MIM 17-4 PH का उपयोग किया जाता है। इसके पसंदीदा तुलनीय गुण शक्ति, कठोरता और बढ़ाव हैं। इसके अलावा, थकान, उपज शक्ति और फ्रैक्चर कठोरता ऐसे कारक हैं जो कई प्रसंस्करण चरों से प्रभावित होते हैं।

निम्नलिखित छवि कई एमआईएम परियोजनाओं के सांख्यिकीय विश्लेषण के आधार पर 17-4 पीएच के औसत मापदंडों का सारांश प्रस्तुत करती है। गुणों में लगभग 60% भिन्नता के लिए सिंटरिंग पैरामीटर ज़िम्मेदार हैं।

 

एमआईएम उद्योग मानक के अनुसार, स्टेनलेस स्टील 17-4 PH की न्यूनतम तन्य शक्ति 790 MPa, सिंटरिंग के बाद 27 HRC की कठोरता, और ताप उपचार के बाद 1070 MPa और 33 HRC की कठोरता होनी चाहिए। दोनों के लिए 4% वृद्धि। 1350°C सिंटरिंग और H900 ताप उपचार के बाद स्टेनलेस स्टील 17-4PH की तन्य शक्ति गैस-परमाणुकृत पाउडर के लिए 1280 MPa और जल-परमाणुकृत पाउडर के लिए 1136 MPa है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गैस-परमाणुकृत पाउडर 9% वृद्धि के साथ 1485 MPa की ताप-उपचारित तन्य शक्ति प्राप्त कर सकता है।

 

संक्षारण प्रतिरोध

चार प्रकार के सिंटर किए गए स्टेनलेस स्टील (304, 316, 430, और 17-4) को विभिन्न परिस्थितियों में मानक संक्षारण परीक्षण से गुजरना पड़ता है। परिणाम दर्शाते हैं कि 17-4 इन परिस्थितियों के प्रति सबसे कम प्रतिरोधी है। इसके अलावा, चूँकि सिंटर किए गए घटकों पर छिद्र सांद्रता ध्रुवीकरण द्वारा स्थानीय संक्षारण का कारण बनते हैं, इसलिए गढ़ा हुआ पदार्थ सिंटर किए गए पदार्थ की तुलना में संक्षारण के प्रति अधिक प्रतिरोधी होता है। हाइड्रोजन सिंटरिंग और गैस एटमाइज्ड पाउडर संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने की दो लोकप्रिय तकनीकें हैं क्योंकि अवशिष्ट ऑक्सीजन एक कमी है।

संक्षारण प्रतिरोध भी जैव-संगतता से संबंधित है। टाइटेनियम और कोबाल्ट मिश्र धातुओं की तुलना में, स्टेनलेस स्टील 17-4 PH में अच्छी कोशिकाविषाक्तता होती है, लेकिन समग्र रूप से प्रतिस्पर्धी जैव-संगतता का अभाव होता है।

 

एमआईएम 17-4 के लिए पीएच अनुप्रयोग बाजार

17-4 PH स्टेनलेस स्टील 350°C तक के उच्च तापमान पर भी उत्कृष्ट यांत्रिक गुण प्रदान करता है। इसके अलावा, यह वेस मेटल और वेल्ड, दोनों के लिए पर्याप्त टिकाऊ है, और थोड़े समय के लिए कम तापमान पर गर्म करने से इसके मुड़ने और स्केलिंग को कम किया जा सकता है।

अपने उत्कृष्ट संक्षारण और ताप प्रतिरोध के कारण, एयरोस्पेस 17-4 स्टेनलेस स्टील एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए एक बेहतरीन विकल्प है। उच्च पाउडर शुद्धता और सघनता MIM 17-4 उत्पादों का जीवनकाल सुनिश्चित कर सकती है और त्रुटि परिवर्तन को न्यूनतम कर सकती है।

वाहनों
ऑटोमोबाइल उत्पादन में सबसे ज़्यादा इस्तेमाल होने वाली सामग्री स्टेनलेस स्टील 17-4 है क्योंकि इसे विभिन्न आकारों में संसाधित करना आसान है। धातु इंजेक्शन मोल्डिंग तकनीक, इसकी टिकाऊपन के साथ-साथ जटिल ज्यामिति के लिए भी इसकी क्षमता को बढ़ाती है।

ग्राहकों
अपने असाधारण संक्षारण प्रतिरोध के कारण, 17-4 का व्यापक रूप से एमआईएम तकनीक का उपयोग करने वाले उपभोक्ता अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, इस सामग्री की असाधारण मजबूती और कठोरता त्रुटि-मुक्त कार्यक्षमता की गारंटी देती है।

निष्कर्ष के तौर पर

एमआईएम 17-4 पीएच संरचनात्मक गुणों के अनुकूलन में अद्भुत प्रगति करता है। अनेक उपयुक्त अनुप्रयोगों के लिए, यह सिंटर किए गए गुणों के विभिन्न आकर्षक संयोजन प्रदान करता है। पाउडर के प्रकार, कण आकार, हरित घनत्व, धारण अवधि और अन्य मापदंडों की तुलना में, सिंटरिंग तापमान अंतिम गुणों का प्राथमिक निर्धारक है। इसके अलावा, सिंटर किए गए पदार्थों में मौजूद चरण सिंटर किए गए गुणों को प्रभावित करता है।

इस बीच, सिंटरिंग के बाद का ताप उपचार, सिंटरिंग घनत्व और प्रावस्था आकारिकी, सभी विशेषताओं को प्रभावित करते हैं। जहाँ सिंटरिंग घनत्व विशेषताओं को निर्धारित करता है, वहीं हॉट आइसोस्टेटिक प्रेसिंग (HIP) उन्हें बढ़ाता है।

स्टेनलेस स्टील 17-4 PH के साथ मेटल इंजेक्शन मोल्डिंग (MIM) तेज़ी से उन्नत होती जा रही है। सिंटर किए गए 17-4 PH के लिए और अधिक अनुप्रयोगों की पेशकश करने के लिए, JHMIM, MIM प्रौद्योगिकी आधार पर निर्भर करता है।