mim medžiaga nerūdijantis plienas 17-4

MIM 17-4 PH apžvalga

Remiantis AISI 17-4 PH standartu, MIM 17-4 PH yra martensitinis kritulių kietėjantis nerūdijantis plienas. Jis išsiskiria atsparumo korozijai ir mechaninių savybių deriniu.

Viena iš plačiausiai naudojamų MIM medžiagų metalo liejimo sektoriuje yra 17-4 PH nerūdijantis plienas. Šis metalas turi puikų atsparumo korozijai, kietumo ir stiprumo derinį. Sudėtingi, gero stiprumo kūriniai yra įmanomi dėl išskirtinių 17-4 savybių. Be to, sukepinimo proceso metu, keičiant tam tikrus parametrus, atliekamas antrinis grūdinimas.

Kadangi 17-4 PH atsparus korozijai panašiai kaip 304L, jis dažnai naudojamas tais atvejais, kai reikia mechaninių savybių.

Be to, MIM-17-4 PH identifikuojamas pagal UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 ir nerūdijančio plieno 17-4 PH.

 

Cheminių medžiagų sudėtis

Žemiau pateikiama nerūdijančio plieno 17-4 cheminė sudėtis su elementais ir atitinkamais jų masės procentais:

• Geležis (Fe):Likutis (likusi dalis)
• Nikelis (Ni):3,00–5,00 %
• Silicis (Si):1,00 %
• Anglis (C):0,07 %
• Chromas (Cr):15,50–17,50 proc.
• Niobis (Nb):0,15–0,45 %
• Manganas (Mn):1,00 %
• Varis (Cu):3,00–5,00 %
• Siera (S):0,03 %

Kompozicija užtikrina medžiagos stiprumą, atsparumą korozijai ir kitas savybes, tinkamas įvairioms pramonės reikmėms.

MIM 17-4 PH nerūdijančio plieno mechaninės savybės paprastai yra 10-25 % prastesnės nei apdirbto 17-4 PH. Pagrindinės priežastys yra šios:

Sukepinimo trūkumai yra užsitęsusios anglies priemaišos, sulaikytos poros ir grūdeliai.
Garavimo sukeltas elementų praradimas: Cr, Cu ir Ni.
Priemaišų įtraukimas: O, C ir N.

Lėtėjant sukepimui, į paviršių orientuota kubinė austenito fazė stabilizuojama anglies ir azoto komponentais. Kita vertus, į kūną orientuotas kubinis delta feritas pagreitins sukepinimo tempą. Nerūdijantis plienas 17-4PH patiria kritulių reakcijas, kurios lemia didelį kietumą ir stiprumą, o likutinis delta-feritas sumažina stiprumą. Be to, martensitas atsiranda aušinimo fazėje po sukepinimo.

Pagrindinis MIM produktų komponentas yra deguonis. Nerūdijančio plieno miltelių, padengtų oksidais, pradinis paviršiaus plotas yra didelis, o deguonies kiekis skiriasi priklausomai nuo miltelių gamybos būdo. Didelis deguonies kiekis MIM 17-4 PH dalyse blogina atsparumą korozijai ir prastesnės mechaninės charakteristikos, nes šie oksidai pašalins chromo gebėjimą slopinti koroziją.

 

Tipinės savybės

Sudėtinga sudėtingų, našių nerūdijančio plieno dalių kūrimo technika yra MIM. Didžiausia temperatūra, šildymo greitis, aplinka, laikymo trukmė ir miltelių dalelių dydis turi įtakos 17–4 PH nerūdijančio plieno sukepimui. Daugybė veiksnių turi įtakos 17–4 PH lydinio sudėčiai, o tai savo ruožtu įtakoja mikrostruktūros fazes, sukepinimo elgseną ir galutines charakteristikas. Pagrindiniai komponentai yra azotas iš proceso atmosferos, deguonis iš miltelių arba atmosferos ir anglis iš miltelių arba rišiklio.

 

Dėl idealaus stiprumo, kietumo ir atsparumo korozijai balanso 17-4 PH yra populiarus pasirinkimas. Elektronikos, odontologijos, medicinos ir kosmoso srityse gaminiai po terminio apdorojimo yra patrauklūs. kinta priklausomai nuo sudėties, keičiasi Fe, Ni, Cu ir Cr. Kietojo kūno temperatūra yra apie 1405 °C, o skysto - apie 1440 °C. Mechaninės savybės reaguoja į terminį apdorojimą; lūžio pailgėjimas svyruoja nuo 8 iki 14%, takumo riba svyruoja nuo 760 iki 1240 MPa, tempiamasis stipris svyruoja nuo 1000 iki 1340 MPa, o kietumas siekia 43 HRC.

 

Dėl išskirtinio stiprumo, kietumo ir atsparumo korozijai derinio 17–4 PH nerūdijantis plienas yra tinkamiausias pasirinkimas metalo liejimo pramonėje. Martensitinis nerūdijantis plienas, kuris dažniausiai grūdinamas krituliais, yra 17-4 PH.

• Didelė jėga
• Itin sunkus
• Puikus atsparumas korozijai
• Tvirtumas lūžiams
• terminio apdorojimo ir suvirinimo charakteristikos

 

Binder ir Debinding poveikis

Nerūdijančio plieno 17-4 PH įpurškimui naudojama daug rišamųjų medžiagų sistemų; populiariausi yra 60 % užpildo, 30 % pagrindo ir 10 % aktyviosios paviršiaus medžiagos.

Kadangi rišiklio sudedamųjų dalių likučiai pakeis galutinį deguonies arba anglies kiekį, surišimas turi įtakos galutinėms savybėms. Depolimerizacija arba ekstrahavimas tirpikliu yra pradinis atrišimo etapas; pavyzdžiui, parafino vaškas tirpsta heptane, o polietilenglikolis – karštame vandenyje. Be to, rūkstanti azoto rūgštis naudojama kataliziniam surišimui polioksimetilenui pašalinti. Geriausias būdas pašalinti rišiklį antrajame rišimo etape yra palaikyti jį 600–1000 °C temperatūroje vandenilio aplinkoje. Ši fazė kartais vadinama sukepinimo pradžios etapu.

 

Sukepinimo parametro poveikis

Kai kurie kintamieji sąveikauja nerūdijančiojo plieno 17–4 PH sukepinimo metu, kad nustatytų galutinį tankį, fazę, mikrostruktūrą ir charakteristikas. Keturi pagrindiniai statistinės analizės komponentai yra terminis apdorojimas, sukepinimo atmosfera, pradinė deguonies koncentracija ir dalelių dydis.

Didžiausią įtaką sukepinimo tankiui turi sukepinimo temperatūra.

 

Dalelių dydis

Paviršiaus difuzija – tai procesas, kurio metu vyksta pirmasis dalelių sujungimas sukepinimo metu; mažesnė dalelė su didesniu paviršiaus plotu sustiprins pradinį ryšį. Kai įvyksta rišiklio pirolizė, pagrindinio polimero dalelių sukibimas bus pakeistas paviršiaus difuziniu ryšiu. Grūdų ribos difuzijai reikia kaklelio augimo, nes padidėja metalo dalelių sukepinimo ryšys, kad tarp dalelių susidarytų grūdelių ribos. Kai susiformuoja grūdelių riba, grūdelių dydis vaidina pagrindinį vaidmenį sukepinant, kai prasideda susitraukimas, ir tai turi atvirkštinį poveikį sukepinimo greičiui. Tačiau pradinio dalelių dydžio poveikį galima neutralizuoti didesne didžiausia temperatūra arba ilgesniu laikymo laiku.

 

Atmosfera

Nerūdijančio plieno standartinės sukepinimo aplinkos parinktys apima vakuumą, vandenilį, azotą, vandenilį-azotą ir argoną-vandenilį.


Dvi populiariausios 17–4 PH nerūdijančio plieno sukepinimo atmosferos yra vandenilis ir vakuumas. Įdėjus anglies, pastebimas oksido sumažėjimas. Ir silicis, ir chromas gali išlaikyti deguonį nepridedant anglies grafito. Oksido redukcija vyksta esant aukštai temperatūrai ir aukštam vandenilio lygiui; žemas rasos taškas garantuos šį procesą. Šalta paviršiaus oksidacija, kuri atsiranda po sukepinimo, sukurs pasyvią silicio, geležies ir chromo dangą, atsparią korozijai.

Kaip stiprus austenito stabilizatorius, azotas turi įtakos martensito vystymuisi ir galutinėms nerūdijančio plieno savybėms. Vėsdamas azotas, kuris tirpsta austenite, nusėda kaip Cr2N. Chromas grūdų ribos srityje bus išeikvotas dėl šių nuosėdų, todėl greitai atsiras vietinė korozija. Dėl to turime užkirsti kelią azoto patekimui į sukepinimo atmosferą ir aušinti komponentus žemiau 900°C 200°C per minutę tempu. nerūdijančio plieno 17-4 PH, kad būtų išvengta chromo nitrido gamybos.

Grafitas taip pat gamina mažą dalinį anglies monoksido slėgį vakuuminėse krosnyse, todėl grafito vakuuminės krosnys sėkmingai sukepina vakuumą. Esant 1300 °C temperatūrai ir žemam CO daliniam slėgiui 0,001, jis gali paversti chromo oksidą chromu.

 

 

Temperatūra ir šildymo greitis

Įprasti sukepinimo ciklai apima priemaišų pašalinimą ir rišiklio perdegimo procesus, kurie apima kaitinimą ir palaikymą įvairiose temperatūrose. Norint sumažinti priemaišas, ideali temperatūra yra artima 1000 °C, o galutiniam polimero pašalinimui – arti 600 °C.

Nerūdijantis plienas 17-4PH patiria sukepinimo susitraukimą atliekant dilatometrinį bandymą, kai didžiausias greitis yra apie 1250 °C, o esant visam tankiui (98%), būtina maksimali temperatūra 1300 °C. Tačiau varis ir chromas išgaruos esant tokioms aukštoms temperatūroms, todėl gali sumažėti terminis apdorojimas ir atsparumas korozijai.

 

Be to, delta-ferito sintezę skatina aukštesnė temperatūra; dėl greitesnės difuzijos ši fazė padės galutiniam tankinimui. Baltos delta-ferito kolonijos ir tamsios apskritų oksido porų sritys matomos toliau pateiktoje MIM 17-4PH mikrostruktūros grafike sukepinant.

1260 SS17-4 MIM mikrostruktūra

 

Anglies kontrolė

Sukepinimo proceso metu anglis yra dar vienas austenito stabilizatorius. Didesnis stiprumas ir kietumas bus pasiekti, kai sulaikytos anglies kiekis yra mažas 17–4, mažesnis nei 0,1 masės procento. Anglies kiekio pokytis turės įtakos nerūdijančio plieno 17-4 PH fazėms, tankinimui ir mechaninėms charakteristikoms.

 

MIM proceso purškiami milteliai, rišiklio likučiai, atrišimo ciklas, sukepinimo aplinka, pradinis deguonis ir didžiausia sukepinimo temperatūra yra kai kurie kintamieji, turintys įtakos anglies lygiui. Pagrindinis galutinio anglies kiekio sukepinimo metu veiksnys yra pradinis deguonies lygis. Pavyzdžiui, 0,03 % anglies prarandama vandeniliu sukepinant 17-4 dujomis išpuršktus miltelius 1343°C temperatūroje. Be to, ypač esant žemesnei sukepinimo temperatūrai, rišiklio likučiai taip pat gali sukelti anglies užteršimą.

Vandenilio ir vakuuminio sukepinimo metu nerūdijančio plieno 17-4 atsparumą tempimui įtakoja sulaikomas anglies kiekis. Termiškai apdorojant H900 arba H1100 arba naudojant standartinį sukepinimą 1300–1360°C temperatūroje. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip tempiamasis stipris pastebimai sumažėja didėjant anglies kiekiui.

 

Laiko palaikymas

Sukepinimo metu laikymo laikas aukščiausioje temperatūroje yra nuo 60 iki 120 minučių. iš sukepinto tankio ir temperatūros ir laiko grafiko. Kai temperatūra pakyla nuo 1240°C iki 1360°C, jo tankis didėja nuo 96,3% iki 98,3%. Sukepinamieji kompaktai pasiekia pilną tankį (98%) po 60 minučių laikymo. Šios fazės metu poringumas pašalinamas ir porų sunaikinimo greitis sumažėja. Grūdų ribų praradimas ir poringumo nuovargis yra pagrindinės priežastys.

 

MIM 17-4 pranašumai

Didelis atsparumas korozijai
Terminis apdorojimas sukeltas senėjimo sukietėjimas
Pramoninis stiprumas ir ilgaamžiškumas
Išskirtinis atsparumas karščiui
Idealiai tinka sudėtingai MIM geometrijai

 

Mechaninės charakteristikos

Kalbant apie konstrukcinius įrenginius, naudojamas MIM 17-4 PH. Mėgstamiausios panašios savybės yra stiprumas, kietumas ir pailgėjimas. Be to, nuovargis, takumo riba ir atsparumas plyšimui yra problemos, kurioms įtakos turi keli apdorojimo kintamieji.

Toliau pateiktame paveikslėlyje apibendrinti vidutiniai 17–4 PH parametrai, pagrįsti kelių MIM projektų statistine analize. Sukepinimo parametrai lemia apie 60 % savybių pokyčių.

 

Pagal MIM pramonės standartą, nerūdijančio plieno 17-4 PH minimalus tempiamasis stipris turi būti 790 MPa, kietumas po sukepinimo – 27 HRC, o po terminio apdorojimo – 1070 MPa ir 33 HRC. 4% pailgėjimas abiem. Nerūdijančio plieno 17-4PH atsparumas tempimui po 1350°C sukepinimo ir H900 terminio apdorojimo yra 1280 MPa dujomis išpurkštiems milteliams ir 1136 MPa vandeniu purškiantiems milteliams. Reikėtų pažymėti, kad dujomis purškiami milteliai gali pasiekti termiškai apdorotą 1485 MPa tempimo stiprumą su 9% pailgėjimu.

 

Atsparumas korozijai

Keturių rūšių sukepinto nerūdijančio plieno (304, 316, 430 ir 17-4) standartiniai korozijos bandymai atliekami įvairiose situacijose. Rezultatai rodo, kad 17-4 yra mažiausiai atsparus šioms sąlygoms. Be to, kadangi sukepintų komponentų poros dėl koncentracijos poliarizacijos sukelia vietinę koroziją, kaltinė medžiaga yra atsparesnė korozijai nei sukepinta medžiaga. Vandenilio sukepinimas ir dujiniai milteliai yra du populiarūs atsparumo korozijai gerinimo būdai, nes likutinis deguonis yra trūkumas.

Atsparumas korozijai taip pat yra susijęs su biologiniu suderinamumu. Palyginti su titano ir kobalto lydiniais, 17–4 PH nerūdijantis plienas pasižymi geru citotoksiškumu, tačiau neturi konkurencingo bendro biologinio suderinamumo.

 

PH taikomųjų programų rinka, skirta MIM 17-4

Išskirtines mechanines savybes užtikrina 17-4 PH nerūdijantis plienas net 350°C temperatūroje. Be to, jis yra pakankamai patvarus tiek vazos metalui, tiek suvirintoms siūlėms, o deformaciją ir pleiskanojimą galima sumažinti trumpą laiką kaitinant žemoje temperatūroje.

Dėl puikaus atsparumo korozijai ir karščiui aerospace 17-4 nerūdijantis plienas yra puikus pasirinkimas kosmoso reikmėms. Didelis miltelių grynumas ir tankinimas gali užtikrinti MIM 17-4 produktų tarnavimo laiką ir sumažinti klaidų pokyčius.

Transporto priemonės
Plačiausiai automobilių gamyboje naudojama medžiaga yra nerūdijantis plienas 17-4, nes jį paprasta apdirbti į įvairias formas. Dėl didelio patvarumo metalo liejimo technologija taip pat padidina sudėtingos geometrijos galimybes.

Klientai
Dėl išskirtinio atsparumo korozijai 17-4 plačiai naudojamas vartotojų reikmėms, naudojant MIM technologiją. Be to, išskirtinis šios medžiagos stiprumas ir kietumas garantuoja funkcionalumą be klaidų.

Apibendrinant

MIM 17-4 PH daro nuostabius žingsnius optimizuodamas struktūrines savybes. Daugeliui tinkamų pritaikymų jis siūlo daugybę patrauklių sukepinimo savybių derinių. Sukepinimo temperatūra yra pagrindinis galutinių savybių veiksnys, lyginant su miltelių tipu, dalelių dydžiu, žalios spalvos tankiu, laikymo trukme ir kitais parametrais. Be to, sukepintose medžiagose esanti fazė turi įtakos sukepinimo savybėms.

Tuo tarpu terminis apdorojimas po sukepinimo, sukepinimo tankis ir fazės morfologija turi įtakos charakteristikoms. Nors sukepinimo tankis lemia charakteristikas, karštasis izostatinis presavimas (HIP) jas pagerina.

Metalo įpurškimo liejimas (MIM) tampa vis pažangesnis naudojant 17–4 PH nerūdijantį plieną. Norint pasiūlyti tolesnes sukepinimo 17–4 PH pritaikymo galimybes, JHMIM priklauso nuo MIM technologijos bazės.