mim efni ryðfríu stáli 17-4

MIM 17-4 PH Yfirlit

Byggt á AISI 17-4 PH staðlinum, MIM 17-4 PH er martensitic úrkomu-herðandi ryðfrítt stál. Það einkennist af blöndu af tæringarþoli og vélrænni eiginleikum.

Eitt af mest notuðu MIM efnum í málmsprautunargeiranum er 17-4 PH ryðfríu stáli. Þessi málmur hefur frábæra blöndu af tæringarþol, hörku og styrk. Flóknir hlutir með góðan styrk eru mögulegir vegna einstakra eiginleika 17-4. Ennfremur er aukaherðing framkvæmd meðan á sintunarferlinu stendur með því að breyta ákveðnum breytum.

Þar sem 17-4 PH þolir tæringu svipað og 304L, er það oft notað í forritum sem krefjast vélrænna eiginleika.

Að auki er MIM-17-4 PH auðkennt af UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 og ryðfríu stáli 17-4 PH.

 

Samsetning efna

Efnasamsetning ryðfríu stáli 17-4 er talin upp hér að neðan, með frumefnum og viðkomandi þyngdarprósentu þeirra:

• Járn (Fe):Staða (afgangur hluti)
• Nikkel (Ni):3,00-5,00%
• Kísill (Si):1,00%
• Kolefni (C):0,07%
• Króm (Cr):15,50-17,50%
• Níóbín (Nb):0,15-0,45%
• Mangan (Mn):1,00%
• Kopar (Cu):3,00-5,00%
• Brennisteinn (S):0,03%

Samsetningin tryggir styrk efnisins, tæringarþol og aðra eiginleika sem henta fyrir ýmis iðnaðarnotkun.

MIM 17-4 PH ryðfríu stáli hefur venjulega vélræna eiginleika sem eru 10–25% verri en unnu 17-4 PH. Helstu orsakir eru:

Hertunargalla fela í sér langvarandi kolefnisóhreinindi, varðveittar svitaholur og korn.
Uppgufun af völdum taps á frumefnum: Cr, Cu og Ni.
Innihald óhreininda: O, C og N.

Með hægfara sinrun er andlitsmiðjaðri kúbískur austenítfasinn stöðugur með kolefnis- og köfnunarefnishlutum. Á hinn bóginn mun líkamsmiðað tenings delta ferrít flýta fyrir hraða sintunar. Ryðfrítt stál 17-4PH verður fyrir úrkomuviðbrögðum sem leiða til mikillar hörku og styrks, en leifar af delta-ferrít dregur úr styrkleika. Að auki kemur martensít fram meðan á kælingu stendur eftir sintun.

Lykilþáttur MIM vara er súrefni. Upphaflegt yfirborð ryðfríu stáli dufts húðað með oxíðum er hátt og súrefnismagnið er breytilegt eftir duftframleiðsluaðferðinni. Hátt súrefnismagn í MIM 17-4 PH hlutum leiðir til lélegrar tæringarþols og óæðri vélrænni eiginleika þar sem þessi oxíð munu fjarlægja getu króms til að hindra tæringu.

 

Hinir dæmigerðu eiginleikar

Háþróuð tækni til að búa til flókna, afkastamikla hluta úr ryðfríu stáli er MIM. Hámarkshiti, hitunarhraði, umhverfi, geymslutími og duftagnastærð hafa öll áhrif á hvernig ryðfríu stáli 17-4 PH hertar. Fjölmargir þættir hafa áhrif á samsetningu 17-4 PH málmblöndunnar, sem aftur hefur áhrif á örbyggingarfasa, sintuhegðun og endanlega eiginleika. Köfnunarefni úr vinnslulofti, súrefni úr dufti eða andrúmslofti og kolefni úr dufti eða bindiefni eru aðalhlutirnir.

 

Hin fullkomna jafnvægi styrks, hörku og tæringarþols gerir 17-4 PH vinsælt val. Vörur á sviði rafeindatækni, tannlækna, lækninga og geimferða telja blanda eiginleika aðlaðandi eftir hitameðferð. mismunandi eftir samsetningu, með breytingum á Fe, Ni, Cu og Cr. Hitastig solidus er um 1405°C og hitastig liquidus er um það bil 1440°C. Vélrænu eiginleikarnir eru móttækilegir fyrir hitameðferð; brotlenging er á bilinu 8 til 14%, ávöxtunarstyrkur er á bilinu 760 til 1240 MPa, togstyrkur er á bilinu 1000 til 1340 MPa og hörku nær 43 HRC.

 

Einstök samsetning styrkleika, hörku og tæringarþols gerir 17-4 PH ryðfríu stáli að ákjósanlegu vali í málmsprautumótunariðnaðinum. Martensitic ryðfría stálið sem er oftast úrkomuhert er 17-4 PH.

• Mikill styrkur
• Ofsalega erfitt
• Frábær viðnám gegn tæringu
• Seigleiki fyrir beinbrot
• eiginleika hitameðferðar og suðu

 

Áhrif bindiefnis og afbindingar

Fyrir ryðfríu stáli 17-4 PH sprautumótun eru mörg bindiefniskerfi notuð; þær vinsælustu eru 60% fylliefni, 30% burðarás og 10% yfirborðsvirk efni.

Vegna þess að afgangsefni bindiefnisins mun breyta endanlegu súrefnis- eða kolefnismagni, hefur afbinding áhrif á endanlega eiginleika. Affjölliðun eða útdráttur leysis er fyrsta skrefið í afbindingu; td paraffínvax leysist upp í heptani og pólýtýlen glýkól leysist upp í heitu vatni. Þar að auki er rjúkandi saltpéturssýra notuð í hvataafbindingu til að fjarlægja pólýoxýmetýlen. Besta leiðin til að fjarlægja bindiefnið á öðru stigi afbindingar er að halda því við 600 til 1000°C í vetnisumhverfi. Stundum er talað um þennan áfanga sem upphafsstig sintunar.

 

Sintering Parameter Áhrif

Nokkrar breytur hafa samskipti við sintun ryðfríu stáli 17-4 PH til að skilgreina endanlegan þéttleika, fasa, örbyggingu og eiginleika. Fjórir aðal þættir tölfræðilegrar greiningar eru hitameðhöndlun, sintunarloft, upphafsstyrkur súrefnis og kornastærð.

Hertuhitastigið hefur mest áhrif á hertuþéttleika.

 

Stærð agna

Yfirborðsdreifing er ferlið þar sem fyrsta agnabindingin við sintrun á sér stað; smærri ögn með stærra yfirborðsflatarmál styrkir upphafstengi. Agnaviðloðun hryggjarliðsfjölliðunnar verður skipt út fyrir yfirborðsdreifingartengingu þegar bindiefnishreinsun á sér stað. Dreifing kornmarka þarfnast hálsvaxtar þar sem sintunartenging milli málmagna eykst til að búa til kornamörk milli agna. Þegar kornamörkin myndast spilar kornastærðin stórt hlutverk í sintrun þegar rýrnun hefst og það hefur öfug áhrif á sintunarhraðann. Hins vegar er hægt að vinna gegn áhrifum upphaflegrar kornastærðar með hærra hámarkshitastigi eða lengri biðtíma.

 

Andrúmsloftið

Í ryðfríu stáli eru staðlaðar hertuumhverfisvalkostir lofttæmi, vetni, köfnunarefni, vetni-köfnunarefni og argon-vetni.


Tveir vinsælustu hertulofttegundirnar fyrir ryðfríu stáli 17-4 PH eru vetni og lofttæmi. Það er áberandi lækkun á oxíði þegar kolefni er bætt við. Bæði sílikon og króm geta haldið á súrefni án þess að kolefni sé bætt við grafíti. Oxíðslækkun á sér stað þegar hitastigið er hátt og vetnismagnið er hátt; lágt daggarmark mun tryggja þetta ferli. Kalda yfirborðsoxunin sem á sér stað eftir sintun mun búa til óvirka húð af sílikoni, járni og króm sem þolir tæringu.

Sem sterkur austenít stöðugleiki hefur köfnunarefni áhrif á þróun martensíts og fullkominn eiginleika ryðfríu stáli. Þegar það kólnar fellur köfnunarefni, sem er leysanlegt í austeníti, út sem Cr2N. Krómið á kornmarkasvæðinu mun tæmast af þessu botnfalli sem veldur því að staðbundin tæring verður fljótt. Þar af leiðandi verðum við að koma í veg fyrir að köfnunarefni komist inn í hertu andrúmsloftið og kæla íhlutina undir 900°C á 200°C hraða á mínútu. í ryðfríu stáli 17-4 PH til að koma í veg fyrir framleiðslu á krómnítríði.

Grafít framleiðir einnig lágan hlutþrýsting kolmónoxíðs í lofttæmdarofnum, sem er ástæðan fyrir því að grafíttæmdarofnar eru farsælir í lofttæmi sintering. Við 1300°C og lágan CO hlutþrýsting upp á 0,001 getur það breytt krómoxíði í króm.

 

 

Hitastig og hitunarhraði

Dæmigerð sintunarlota felur í sér útrýmingu óhreininda og bindiefnisbrennsluferli sem felur í sér upphitun og hald við mismunandi hitastig. Til að draga úr óhreinindum er kjörhitastig nálægt 1000°C, en fyrir fullkominn fjölliðafjarlægingu er það nálægt 600°C.

Ryðfrítt stál 17-4PH gangast undir sintrunarrýrnun í dilatometry prófun með hámarkshraða um 1250°C, en fullþéttleiki (98%) krefst þess að hámarkshitastig sé 1300°C. Kopar og króm munu hins vegar gufa upp við þetta háa hitastig, sem veldur ef til vill tap á hitameðferð og tæringarþol.

 

Að auki er myndun delta-ferríts aðstoðað af hærra hitastigi; með hraðari dreifingu mun þessi áfangi aðstoða við endanlega þéttingu. Hvítar delta-ferrít þyrpingar og dökk svæði hringlaga oxíðhola eru sýnileg á eftirfarandi örbyggingarriti af MIM 17-4PH í sintun.

Örbygging 1260 SS17-4 MIM

 

Stjórn á kolefni

Meðan á sintunarferlinu stendur er kolefni annar austenítstöðugleiki. Hærri styrkur og hörku verður náð með lágu kolefnisinnihaldi í 17-4, undir 0,1 þyngdarprósenta. Fasar, þétting og vélrænni eiginleikar ryðfríu stáli 17-4 PH verða allir fyrir áhrifum af breytingunni á kolefnisinnihaldi.

 

Atómduft MIM ferlisins, bindiefnisleifar, afbindingshringrás, hertu umhverfi, upphafssúrefni og hámarks sintunarhitastig eru nokkrar af þeim breytum sem hafa áhrif á kolefnismagnið. Aðalákvörðunarþátturinn fyrir endanlegt kolefnisinnihald við sintun er upphafssúrefnismagnið. Til dæmis tapast 0,03% kolefnis við vetnissintun á 17-4 gasatómuðu dufti við 1343°C. Ennfremur, sérstaklega við lægra sintunarhitastig, geta bindiefnaleifar einnig valdið kolefnismengun.

Í vetni og lofttæmi sintun er togstyrkur ryðfríu stáli 17-4 undir áhrifum af magni kolefnis sem er haldið eftir. Annað hvort í H900 eða H1100 hitameðhöndluninni, eða í venjulegri sintrun við 1300 til 1360°C. Eftirfarandi mynd sýnir hvernig togstyrkur minnkar verulega þegar kolefnisinnihald hækkar.

 

Að halda tíma

Í sintun lækkar tíminn við hæsta hitastig á milli 60 og 120 mínútur. frá hertu þéttleika á móti hitastigi og tíma línuritinu sem fylgir. Þegar hitastigið hækkar úr 1240°C í 1360°C sýnir það stigvaxandi þéttleika úr 96,3% í 98,3%. Hertuþjöppurnar ná fullum þéttleika (98%), eftir 60 mínútna hald. Grop er fjarlægt og hraði eyðingar svitahola minnkar á þessum áfanga. Tap á kornamörkum og gropþreyta eru aðalorsökin.

 

Kostir MIM 17-4

Mikil viðnám gegn tæringu
Hitameðferð af völdum aldurshörðunar
Iðnaðarstyrkur og ending
Framúrskarandi viðnám gegn hita
Tilvalið fyrir flókna rúmfræði MIM

 

Vélrænir eiginleikar

Eins og fyrir burðarvirki tæki, MIM 17-4 PH er notað. Uppáhalds sambærileg einkenni eru styrkur, hörku og lenging. Að auki eru þreyta, álagsstyrkur og brotseigja atriði sem hafa áhrif á nokkrar vinnslubreytur.

Eftirfarandi mynd tekur saman meðalfæribreytur 17-4 PH byggt á tölfræðilegri greiningu á nokkrum MIM verkefnum. Sinterunarfæribreytur eru ábyrgar fyrir um 60% af breytingum á eiginleikum.

 

Samkvæmt MIM iðnaðarstaðlinum verður ryðfríu stáli 17-4 PH að hafa lágmarks togstyrk 790 MPa, hörku 27 HRC eftir sintrun og hörku 1070 MPa og 33 HRC eftir hitameðhöndlun. 4% lenging hjá báðum. Togstyrkur ryðfríu stáli 17-4PH eftir 1350°C sintrun og H900 hitameðhöndlun er 1280 MPa fyrir gasatómað duft og 1136 MPa fyrir vatnsatómað duft. Það skal tekið fram að gas atomized duft getur náð hitameðhöndluðum togstyrk upp á 1485 MPa með 9% lengingu.

 

Viðnám gegn tæringu

Fjórar gerðir af hertu ryðfríu stáli (304, 316, 430 og 17-4) eru látnar fara í staðlaðar tæringarprófanir við ýmsar aðstæður. Niðurstöðurnar sýna að 17-4 er minnst ónæmur fyrir þessum aðstæðum. Ennfremur, vegna þess að svitahola á hertu íhlutum valda staðbundinni tæringu með styrkskautun, er unnið efni ónæmari fyrir tæringu en hert efni. Vetnissintun og gasatómduft eru tvær vinsælar aðferðir til að bæta tæringarþol vegna þess að súrefnisleifar eru galli.

Tæringarþol er einnig tengt lífsamrýmanleika. Í samanburði við títan og kóbalt málmblöndur hefur ryðfríu stáli 17-4 PH góða frumueiturhrif en skortir samkeppnishæfni í heild.

 

PH Umsóknarmarkaður fyrir MIM 17-4

Framúrskarandi vélrænni eiginleikar veita 17-4 PH ryðfríu stáli við hitastig allt að 350°C. Að auki er það nógu endingargott fyrir bæði vasamálm og suðu, og hægt er að draga úr vindi og flögnun með því að hita við lágan hita í stuttan tíma.

Vegna yfirburða tæringar og hitaþols er Aerospace 17-4 ryðfrítt stál frábær kostur fyrir geimfar. Hár dufthreinleiki og þétting getur tryggt endingu MIM 17-4 vara og lágmarkað villubreytingar.

Ökutæki
Mest notaða efnið í framleiðslu bíla er ryðfríu stáli 17-4 vegna þess að það er einfalt að vinna það í margvísleg lögun. Með töluverðri endingu eykur málmsprautumótunartækni einnig getu sína fyrir flókna rúmfræði.

Viðskiptavinir
Vegna einstakrar tæringarþols síns er 17-4 mikið notað í neytendanotkun sem notar MIM tækni. Ennfremur tryggir óvenjulegur styrkur og hörku þessa efnis villulausa virkni.

Að lokum

MIM 17-4 PH tekur ótrúlegum framförum í að hámarka byggingareiginleika. Fyrir fjölmörg viðeigandi forrit býður það upp á margs konar aðlaðandi samsetningar hertu eiginleika. Sintershitastig er aðalákvarðandi lokaeiginleika í samanburði við duftgerð, kornastærð, græna þéttleika, geymslutíma og aðrar breytur. Ennfremur hefur fasinn sem er til staðar í hertu efnum áhrif á hertu eiginleikana.

Í millitíðinni hafa hitameðhöndlun eftir sintrun, hertuþéttleiki og fasaformgerð öll áhrif á eiginleika. Þó að hertuþéttleiki ákvarðar eiginleika, eykur Hot Isostatic Pressing (HIP) þá.

Metal Injection Molding (MIM) er að verða sífellt fullkomnari með ryðfríu stáli 17-4 PH. Til að bjóða upp á frekari forrit fyrir hertu 17-4 PH fer JHMIM eftir MIM tæknigrunninum.