mim material çelik inox 17-4

MIM 17-4 PH Vështrim i përgjithshëm

Bazuar në standardin AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH është një çelik inox martenzitik që forcohet nga reshjet. Dallohet nga një përzierje e rezistencës ndaj korrozionit dhe cilësive mekanike.

Një nga materialet MIM më të përdorura në sektorin e formimit të metaleve me injektim është çeliku inox 17-4 PH. Ky metal ka një përzierje të madhe të rezistencës ndaj korrozionit, ngurtësisë dhe forcës. Pjesët komplekse me forcë të mirë bëhen të mundura nga cilësitë e jashtëzakonshme të 17-4. Për më tepër, forcimi sekondar kryhet gjatë procesit të sinterimit duke modifikuar disa parametra.

Meqenëse 17-4 PH i reziston korrozionit në mënyrë të ngjashme me 304L, përdoret shpesh në aplikime që kërkojnë veti mekanike.

Për më tepër, MIM-17-4 PH identifikohet nga UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 dhe çelik inox 17-4 PH.

 

Përbërja e Kimikateve

Përbërja kimike e çelikut inox 17-4 është renditur më poshtë, me elementët dhe përqindjet e tyre përkatëse të peshës:

• Hekuri (Fe):Bilanci (pjesa e mbetur)
• Nikel (Ni):3.00-5.00%
• Silikoni (Si):1.00%
• Karboni (C):0.07%
• Krom (Cr):15.50-17.50%
• Niobium (Nb):0,15-0,45%
• Mangani (Mn):1.00%
• Bakri (Cu):3.00-5.00%
• Squfuri (S):0.03%

Përbërja siguron forcën e materialit, rezistencën ndaj korrozionit dhe veti të tjera të përshtatshme për aplikime të ndryshme industriale.

Çeliku inox MIM 17-4 PH zakonisht ka cilësi mekanike që janë 10-25% më të këqija se ato të përpunuara 17-4 PH. Shkaqet kryesore përfshijnë:

Të metat e sinterizimit përfshijnë papastërtitë e vazhdueshme të karbonit, poret e mbajtura dhe kokrrat.
Humbja e shkaktuar nga avullimi i elementeve: Cr, Cu dhe Ni.
Përfshirja e papastërtive: O, C dhe N.

Me ngadalësimin e sinterimit, faza e austenitit kub në qendër të fytyrës stabilizohet nga përbërësit e karbonit dhe azotit. Nga ana tjetër, ferriti delta kub me qendër trupin do të përshpejtojë ritmin e sinterimit. Çelik inox 17-4PH i nënshtrohet reaksioneve të reshjeve që rezultojnë në fortësi dhe forcë të lartë, ndërsa delta-ferriti i mbetur ul forcën. Për më tepër, martensiti ndodh gjatë fazës së ftohjes pas sinterimit.

Një komponent kyç i produkteve MIM është oksigjeni. Sipërfaqja fillestare e pluhurave prej çeliku inox të veshur me okside është e lartë dhe sasia e oksigjenit ndryshon në varësi të metodës së prodhimit të pluhurit. Nivelet e larta të oksigjenit në pjesët MIM 17-4 PH çojnë në rezistencë të dobët ndaj korrozionit dhe karakteristika mekanike inferiore pasi këto okside do të heqin aftësinë e kromit për të penguar korrozionin.

 

Vetitë tipike

Një teknikë e sofistikuar për krijimin e pjesëve të ndërlikuara prej çeliku inox me performancë të lartë është MIM. Temperatura maksimale, shkalla e ngrohjes, mjedisi, kohëzgjatja e mbajtjes dhe madhësia e grimcave të pluhurit ndikojnë të gjitha në shkrirjen e çelikut inox 17-4 PH. Faktorë të shumtë ndikojnë në përbërjen e lidhjes 17-4 PH, e cila nga ana tjetër ndikon në fazat e mikrostrukturës, sjelljen e sinterimit dhe karakteristikat përfundimtare. Azoti nga atmosfera e procesit, oksigjeni nga pluhuri ose atmosfera dhe karboni nga pluhuri ose lidhësi janë përbërësit kryesorë.

 

Bilanci ideal i forcës, fortësisë dhe rezistencës ndaj korrozionit e bën 17-4 PH një zgjedhje popullore. Produktet në fushën e elektronikës, stomatologjisë, mjekësisë dhe hapësirës ajrore e gjejnë përzierjen e cilësive tërheqëse pas trajtimit termik. që ndryshon sipas përbërjes, me ndryshime në Fe, Ni, Cu dhe Cr. Temperatura e solidusit është rreth 1405°C, dhe ajo e likuidusit është afërsisht 1440°C. Cilësitë mekanike i përgjigjen trajtimit termik; Zgjatimi i thyerjes varion nga 8 në 14%, forca e rendimentit varion nga 760 në 1240 MPa, forca në tërheqje varion nga 1000 në 1340 MPa dhe fortësia arrin 43 HRC.

 

Kombinimi i jashtëzakonshëm i forcës, ngurtësisë dhe rezistencës ndaj korrozionit e bën çelikun inox 17-4 PH një zgjedhje të preferuar në industrinë e derdhjes së metaleve me injeksion. Çeliku inox martensitik që ngurtësohet më së shpeshti nga reshjet është 17-4 PH.

• Forca e madhe
• Jashtëzakonisht e vështirë
• Rezistencë e shkëlqyer ndaj korrozionit
• Rezistenca për thyerje
• karakteristikat e trajtimit termik dhe saldimit

 

Efektet e binderit dhe debindimit

Për formimin me injektim prej çeliku inox 17-4 PH, përdoren shumë sisteme lidhëse; më të njohurit janë 60% mbushës, 30% shtylla kurrizore dhe 10% surfaktant.

Për shkak se përbërësit e mbetur të lidhësit do të ndryshojnë nivelet përfundimtare të oksigjenit ose karbonit, delidhja ka një ndikim në karakteristikat përfundimtare. Depolimerizimi ose nxjerrja me tretës është hapi fillestar në delidhje; për shembull, dylli i parafinës shpërndahet në heptan dhe politilen glikoli tretet në ujë të nxehtë. Për më tepër, acidi nitrik i tymosur përdoret në delidhjen katalitike për të hequr polioksimetileni. Mënyra më e mirë për të hequr lidhësin në fazën e dytë të shkëputjes është ta mbani atë në 600 deri në 1000°C në një mjedis hidrogjeni. Kjo fazë nganjëherë referohet si faza e fillimit të sinterimit.

 

Ndikimi i parametrit të sinterizimit

Një numër variablash ndërveprojnë gjatë shkrirjes së çelikut inox 17-4 PH për të përcaktuar densitetin përfundimtar, fazën, mikrostrukturën dhe karakteristikat. Katër komponentët kryesorë të analizës statistikore janë trajtimi termik, atmosfera e sinterizimit, përqendrimi fillestar i oksigjenit dhe madhësia e grimcave.

Temperatura e sinterimit ka ndikimin më të madh në densitetin e sinteruar.

 

Madhësia e grimcave

Difuzioni sipërfaqësor është procesi me të cilin ndodh lidhja e parë e grimcave gjatë sinterimit; një grimcë më e vogël me një sipërfaqe më të madhe do të forcojë lidhjen fillestare. Ngjitja e grimcave të polimerit të shtyllës kurrizore do të zëvendësohet nga lidhja e difuzionit sipërfaqësor sapo të bëhet piroliza e lidhësit. Difuzioni i kufirit të kokrrizave ka nevojë për rritjen e qafës pasi lidhja sinteruese midis grimcave metalike rritet në mënyrë që të krijohen kufij të kokrrizave midis grimcave. Kur formohet kufiri i kokrrizave, madhësia e kokrrizave luan një rol të madh në sinterimin kur fillon tkurrja dhe ka një efekt të kundërt në shpejtësinë e sinterimit. Megjithatë, ndikimi i madhësisë fillestare të grimcave mund të kundërshtohet nga temperaturat më të larta të pikut ose kohët më të gjata të mbajtjes.

 

Atmosfera

Në çelik inox, opsionet standarde të mjedisit të sinterimit përfshijnë vakum, hidrogjen, azot, hidrogjen-azot dhe argon-hidrogjen.


Dy atmosferat më të njohura të sinterimit për çelik inox 17-4 PH janë hidrogjeni dhe vakum. Ka një rënie të dukshme të oksidit kur shtohet karboni. Si silikoni ashtu edhe kromi mund të mbajnë oksigjen pa shtimin e karbonit të grafitit. Reduktimi i oksidit ndodh kur temperatura është e lartë dhe niveli i hidrogjenit është i lartë; një pikë e ulët vese do të garantojë këtë proces. Oksidimi i sipërfaqes së ftohtë që ndodh pas sinterimit do të krijojë një shtresë pasive silikoni, hekuri dhe kromi që i reziston korrozionit.

Si një stabilizues i fortë i austenitit, azoti ka një ndikim në zhvillimin e martensitit dhe karakteristikat përfundimtare të çelikut inox. Ndërsa ftohet, azoti, i cili është i tretshëm në austenit, precipiton si Cr2N. Kromi në zonën kufitare të kokrrizave do të varfërohet nga ky precipitat, i cili do të shkaktojë që korrozioni i lokalizuar të ndodhë shpejt. Si rezultat, ne duhet të parandalojmë hyrjen e azotit në atmosferën e sinterimit dhe të ftojmë përbërësit nën 900°C me një ritëm prej 200°C në minutë. në çelik inox 17-4 PH për të parandaluar prodhimin e nitridit të kromit.

Grafiti gjithashtu prodhon presione të ulëta të pjesshme të monoksidit të karbonit në furrat me vakum, kjo është arsyeja pse furrat me vakum me grafit janë të suksesshme në sinterimin me vakum. Në 1300°C dhe një presion të pjesshëm të ulët të CO prej 0,001, ai mund të shndërrojë oksidin e kromit në krom.

 

 

Temperatura dhe shkalla e ngrohjes

Ciklet tipike të sinterizimit përfshijnë eliminimin e papastërtive dhe proceset e djegies së lidhësit që sjellin ngrohjen dhe mbajtjen në temperatura të ndryshme. Për reduktimin e papastërtive, temperatura ideale është afër 1000°C, ndërsa për heqjen përfundimtare të polimerit, është afër 600°C.

Çelik inox 17-4PH i nënshtrohet tkurrjes sinteruese në testimin e dilatometrisë me një shpejtësi maksimale prej rreth 1250°C, ndërsa densiteti i plotë (98%) kërkon një temperaturë maksimale prej 1300°C. Megjithatë, bakri dhe kromi do të avullojnë në këto temperatura të larta, ndoshta duke shkaktuar një humbje të trajtimit të nxehtësisë dhe rezistencës ndaj korrozionit.

 

Për më tepër, sinteza e delta-ferritit ndihmohet nga temperaturat më të larta; me difuzion më të shpejtë, kjo fazë do të ndihmojë në densifikimin përfundimtar. Kolonitë e bardha të delta-ferritit dhe zonat e errëta të poreve rrethore të oksidit janë të dukshme në grafikun e mëposhtëm të mikrostrukturës së MIM 17-4PH në sinterim.

Mikrostruktura e 1260 SS17-4 MIM

 

Kontrolli i karbonit

Gjatë procesit të sinterimit, karboni është një tjetër stabilizues i austenitit. Fortësi dhe fortësi më e lartë do të arrihet me nivele të ulëta të përmbajtjes së karbonit të mbajtur në 17-4, nën 0.1 përqind të peshës. Fazat, densifikimi dhe karakteristikat mekanike të çelikut inox 17-4 PH do të ndikohen të gjitha nga ndryshimi i përmbajtjes së karbonit.

 

Pluhuri i atomizuar i procesit MIM, mbetjet e lidhësit, cikli i shkëputjes, mjedisi i shkrirjes, oksigjeni fillestar dhe temperatura maksimale e sinterizimit janë disa nga variablat që ndikojnë në nivelin e karbonit. Përcaktuesi kryesor i përmbajtjes përfundimtare të karbonit gjatë sinterimit është niveli fillestar i oksigjenit. Për shembull, 0.03% karbon humbet gjatë shkrirjes me hidrogjen të 17-4 pluhurave të atomizuara me gaz në 1343°C. Për më tepër, veçanërisht në temperatura më të ulëta të sinterizimit, mbetjet e lidhësit mund të shkaktojnë gjithashtu ndotje me karbon.

Në sinterimin me hidrogjen dhe vakum, forca në tërheqje e çelikut inox 17-4 ndikohet nga sasitë e karbonit që mbahen. Në trajtimin termik H900 ose H1100, ose në sinterimin standard në 1300 deri në 1360°C. Imazhi i mëposhtëm ilustron se si forca në tërheqje zvogëlohet dukshëm ndërsa përmbajtja e karbonit rritet.

 

Ruajtja e kohës

Në sinterim, koha e mbajtjes në temperaturën më të lartë bie ndërmjet 60 dhe 120 minuta. nga grafiku i densitetit të sinteruar kundrejt temperaturës dhe kohës që vijon. Ndërsa temperatura rritet nga 1240°C në 1360°C, ajo tregon një densitet progresiv nga 96.3% në 98.3%. Kompaktet sinteruese arrijnë densitet të plotë (98%), pas 60 minutash mbajtje. Poroziteti hiqet dhe shkalla e asgjësimit të poreve zvogëlohet gjatë kësaj faze. Humbja e kufijve të kokrrizave dhe lodhja e porozitetit janë shkaqet kryesore.

 

Përfitimet e MIM 17-4

Rezistencë e lartë ndaj korrozionit
Forcimi i moshës i shkaktuar nga trajtimi termik
Forca dhe qëndrueshmëria industriale
Rezistencë e jashtëzakonshme ndaj nxehtësisë
Ideale për gjeometrinë e ndërlikuar të MIM

 

Karakteristikat mekanike

Sa i përket pajisjeve strukturore, përdoret MIM 17-4 PH. Karakteristikat e preferuara të krahasueshme janë forca, fortësia dhe zgjatja. Për më tepër, lodhja, forca e rendimentit dhe qëndrueshmëria në thyerje janë çështje që ndikohen nga disa variabla të përpunimit.

Imazhi i mëposhtëm përmbledh parametrat mesatarë të 17-4 PH bazuar në analizat statistikore të disa projekteve MIM. Parametrat e sinterizimit janë përgjegjës për rreth 60% të ndryshimit në vetitë.

 

Sipas standardit të industrisë MIM, çeliku inox 17-4 PH duhet të ketë një forcë tërheqëse minimale prej 790 MPa, një fortësi prej 27 HRC pas sinterimit dhe një fortësi prej 1070 MPa dhe 33 HRC pas trajtimit termik. Zgjatim 4% për të dyja. Rezistenca në tërheqje e çelikut inox 17-4PH pas shkrirjes 1350°C dhe trajtimit termik H900 është 1280 MPa për pluhurin e atomizuar me gaz dhe 1136 MPa për pluhurin e atomizuar me ujë. Duhet të theksohet se pluhuri i atomizuar me gaz mund të arrijë një forcë tërheqëse të trajtuar me nxehtësi prej 1485 MPa me zgjatim 9%.

 

Rezistenca ndaj korrozionit

Katër lloje çeliku inox të sinterizuar (304, 316, 430 dhe 17-4) i nënshtrohen testeve standarde të korrozionit në një sërë situatash. Rezultatet tregojnë se 17-4 është më pak rezistent ndaj këtyre kushteve. Për më tepër, për shkak se poret në komponentët e sinterizuar shkaktojnë korrozion lokal nga polarizimi i përqendrimit, materiali i farkëtuar është më rezistent ndaj korrozionit sesa materiali i sinterizuar. Sinterimi i hidrogjenit dhe pluhuri i atomizuar me gaz janë dy teknika të njohura për të përmirësuar rezistencën ndaj korrozionit, sepse oksigjeni i mbetur është një pengesë.

Rezistenca ndaj korrozionit është gjithashtu e lidhur me biokompatibilitetin. Kur krahasohet me lidhjet e titanit dhe kobaltit, çeliku inox 17-4 PH ka citotoksicitet të mirë, por i mungon biokompatibiliteti i përgjithshëm konkurrues.

 

Tregu i Aplikimit PH për MIM 17-4

Cilësitë e jashtëzakonshme mekanike ofrohen nga çeliku inox 17-4 PH në temperatura deri në 350°C. Përveç kësaj, është mjaft i qëndrueshëm si për metalin e vazos ashtu edhe për saldimet, dhe shtrembërimi dhe shkallëzimi mund të reduktohen duke u ngrohur në një temperaturë të ulët për një periudhë të shkurtër.

Për shkak të rezistencës së tij të lartë ndaj korrozionit dhe nxehtësisë, çeliku inox 17-4 i hapësirës ajrore është një zgjedhje e shkëlqyer për aplikimet e hapësirës ajrore. Pastërtia dhe dendësia e lartë e pluhurit mund të sigurojnë jetëgjatësinë e produkteve MIM 17-4 dhe të minimizojnë ndryshimin e gabimit.

Automjetet
Materiali më i përdorur në prodhimin e automobilave është çeliku inox 17-4 sepse është i thjeshtë për t'u përpunuar në forma të ndryshme. Me qëndrueshmëri të konsiderueshme, teknologjia e formimit me injeksion metalik rrit gjithashtu kapacitetin e saj për gjeometri komplekse.

Konsumatorët
Për shkak të rezistencës së tij të jashtëzakonshme ndaj korrozionit, 17-4 përdoret gjerësisht në aplikacionet e konsumatorit duke përdorur teknologjinë MIM. Për më tepër, forca dhe fortësia e jashtëzakonshme e këtij materiali garantojnë funksionalitet pa gabime.

Si përfundim

MIM 17-4 PH bën hapa të mahnitshëm në optimizimin e vetive strukturore. Për shumë aplikime të përshtatshme, ai ofron një shumëllojshmëri kombinimesh tërheqëse të vetive të sinteruara. Temperatura e sinterizimit është përcaktuesi kryesor i atributeve përfundimtare kur krahasohet me llojin e pluhurit, madhësinë e grimcave, densitetin e gjelbër, kohëzgjatjen e mbajtjes dhe parametrat e tjerë. Për më tepër, faza që është e pranishme në materialet e sinteruara ndikon në vetitë e sinteruara.

Ndërkohë, trajtimi termik pas sinterimit, dendësia e sinteruar dhe morfologjia e fazës ndikojnë të gjitha në karakteristikat. Ndërsa dendësia e sinterizuar përcakton karakteristikat, Presioni Izostatik i Nxehtë (HIP) i rrit ato.

Formimi me injektim metalik (MIM) po bëhet gjithnjë e më i avancuar me çelik inox 17-4 PH. Për të ofruar aplikime të mëtejshme për sinteruar 17-4 PH, JHMIM varet nga baza e teknologjisë MIM.