materyal na mim hindi kinakalawang na asero 17-4

Pangkalahatang-ideya ng MIM 17-4 PH

Batay sa pamantayan ng AISI 17-4 PH, ang MIM 17-4 PH ay isang martensitic precipitation-hardening stainless steel. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng isang timpla ng paglaban sa kaagnasan at mga mekanikal na katangian.

Isa sa pinakamalawak na ginagamit na materyales ng MIM sa sektor ng metal injection molding ay 17-4 PH hindi kinakalawang na asero. Ang metal na ito ay may mahusay na halo ng corrosion resistance, tigas, at lakas. Ang mga kumplikadong piraso na may mahusay na lakas ay ginawang posible ng mga natatanging katangian ng 17-4. Higit pa rito, ang pangalawang hardening ay isinasagawa sa panahon ng proseso ng sintering sa pamamagitan ng pagbabago ng ilang mga parameter.

Dahil ang 17-4 PH ay lumalaban sa kaagnasan katulad ng 304L, ito ay madalas na ginagamit sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mga mekanikal na katangian.

Bukod pa rito, ang MIM-17-4 PH ay kinilala ng UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643, at stainless steel 17-4 PH.

 

Komposisyon ng mga Kemikal

Ang kemikal na komposisyon ng Stainless Steel 17-4 ay nakalista sa ibaba, na may mga elemento at kani-kanilang mga porsyento ng timbang:

• Bakal (Fe):Balanse (natitirang bahagi)
• Nickel (Ni):3.00-5.00%
• Silicon (Si):1.00%
• Carbon (C):0.07%
• Chromium (Cr):15.50-17.50%
• Niobium (Nb):0.15-0.45%
• Manganese (Mn):1.00%
• Copper (Cu):3.00-5.00%
• Sulfur (S):0.03%

Tinitiyak ng komposisyon ang lakas ng materyal, paglaban sa kaagnasan, at iba pang mga katangian na angkop para sa iba't ibang mga pang-industriya na aplikasyon.

Ang MIM 17-4 PH na hindi kinakalawang na asero ay karaniwang may mga mekanikal na katangian na 10–25% na mas masahol kaysa sa wrought na 17-4 PH. Ang mga pangunahing sanhi ay kinabibilangan ng:

Kasama sa mga depekto sa sintering ang nagtatagal na mga dumi ng carbon, nananatiling mga pores, at mga butil.
Evaporation-induced pagkawala ng mga elemento: Cr, Cu, at Ni.
Pagsasama ng karumihan: O, C, at N.

Sa pagbagal ng sintering, ang face-centered cubic austenite phase ay pinapatatag ng mga bahagi ng carbon at nitrogen. Sa kabilang banda, ang cubic delta ferrite na nakasentro sa katawan ay magpapabilis sa bilis ng sintering. Ang hindi kinakalawang na asero 17-4PH ay sumasailalim sa mga reaksyon ng pag-ulan na nagreresulta sa mataas na tigas at lakas, samantalang ang natitirang delta-ferrite ay bumababa sa lakas. Bilang karagdagan, ang martensite ay nangyayari sa panahon ng paglamig pagkatapos ng sintering.

Ang pangunahing bahagi ng mga produkto ng MIM ay oxygen. Ang paunang lugar sa ibabaw ng mga hindi kinakalawang na asero na pulbos na pinahiran ng mga oxide ay mataas, at ang dami ng oxygen ay nag-iiba depende sa paraan ng paggawa ng pulbos. Ang mataas na antas ng oxygen sa mga bahagi ng MIM 17-4 PH ay humahantong sa mahinang corrosion resistance at mababang mekanikal na katangian dahil aalisin ng mga oxide na ito ang kakayahan ng chromium na pigilan ang corrosion.

 

Ang Mga Karaniwang Katangian

Ang isang sopistikadong pamamaraan para sa paglikha ng masalimuot, mataas na pagganap ng mga hindi kinakalawang na bahagi ay ang MIM. Ang pinakamataas na temperatura, bilis ng pag-init, kapaligiran, tagal ng paghawak, at laki ng butil ng pulbos lahat ay nakakaapekto sa kung paano ang stainless steel 17-4 PH sinter. Maraming salik ang nakakaapekto sa komposisyon ng 17-4 PH na haluang metal, na nakakaapekto naman sa mga yugto ng microstructure, pag-uugali ng sintering, at pinakahuling katangian. Ang nitrogen mula sa kapaligiran ng proseso, oxygen mula sa pulbos o kapaligiran, at carbon mula sa pulbos o binder ay ang mga pangunahing bahagi.

 

Ang perpektong balanse ng lakas, tigas, at paglaban sa kaagnasan ay ginagawang popular ang 17-4 PH. Ang mga produkto sa larangan ng electronics, dentistry, medisina, at aerospace ay nakakaakit ng halo ng mga katangian pagkatapos ng heat treatment. nag-iiba ayon sa komposisyon, na may mga pagbabago sa Fe, Ni, Cu, at Cr. Ang temperatura ng solidus ay humigit-kumulang 1405°C, at ang temperatura ng liquidus ay humigit-kumulang 1440°C. Ang mga mekanikal na katangian ay tumutugon sa paggamot sa init; ang pagpahaba ng bali ay mula 8 hanggang 14%, ang lakas ng ani ay mula 760 hanggang 1240 MPa, ang lakas ng makunat ay mula 1000 hanggang 1340 MPa, at ang katigasan ay umabot sa 43 HRC.

 

Ang pambihirang kumbinasyon ng lakas, tigas, at paglaban sa kaagnasan ay ginagawa ang 17-4 PH na hindi kinakalawang na asero na isang ginustong pagpipilian sa industriya ng metal injection molding. Ang martensitic stainless steel na kadalasang pinatigas ng ulan ay 17-4 PH.

• Malaking lakas
• Sobrang hirap
• Napakahusay na paglaban sa kaagnasan
• Katigasan para sa mga bali
• mga katangian ng paggamot sa init at hinang

 

Mga Epekto ng Binder at Debinding

Para sa stainless steel 17-4 PH injection molding, maraming binder system ang ginagamit; ang pinakasikat ay 60% filler, 30% backbone, at 10% surfactant.

Dahil babaguhin ng mga natitirang sangkap ng binder ang panghuling antas ng oxygen o carbon, ang pagde-debinding ay may epekto sa mga huling katangian. Ang de-polymerization o solvent extraction ay ang unang hakbang sa pag-debinding; halimbawa, ang paraffin wax ay natutunaw sa heptane, at ang polythylene glycol ay natutunaw sa mainit na tubig. Bukod dito, ang fuming nitric acid ay ginagamit sa catalytic debinding upang alisin ang polyoxymethylene. Ang pinakamahusay na paraan upang alisin ang binder sa ikalawang yugto ng pag-debinding ay hawakan ito sa 600 hanggang 1000°C sa isang hydrogen na kapaligiran. Ang yugtong ito ay minsang tinutukoy bilang yugto ng pagsisimula ng sintering.

 

Epekto ng Parameter ng Sintering

Ang isang bilang ng mga variable ay nakikipag-ugnayan sa panahon ng sintering ng hindi kinakalawang na asero 17-4 PH upang tukuyin ang huling density, bahagi, microstructure, at mga katangian. Ang apat na pangunahing bahagi ng statistical analysis ay heat treatment, sintering atmosphere, inisyal na oxygen concentration, at particle size.

Ang temperatura ng sintering ay may pinakamaraming impluwensya sa sintered density.

 

Ang laki ng mga particle

Ang pagsasabog sa ibabaw ay ang proseso kung saan nagaganap ang unang pagbubuklod ng butil sa panahon ng sintering; ang isang mas maliit na butil na may mas malaking lugar sa ibabaw ay magpapalakas sa paunang bono. Ang particle adhesion ng backbone polymer ay papalitan ng surface diffusion bonding kapag naganap ang binder pyrolysis. Ang pagsasabog ng hangganan ng butil ay nangangailangan ng paglaki ng leeg habang ang sintering bonding sa pagitan ng mga particle ng metal ay tumataas upang lumikha ng mga hangganan ng butil sa pagitan ng mga particle. Kapag nabuo ang hangganan ng butil, ang laki ng butil ay gumaganap ng malaking papel sa sintering kapag nagsimula ang pag-urong, at ito ay may kabaligtaran na epekto sa sintering rate. Gayunpaman, ang epekto ng paunang laki ng butil ay maaaring malabanan ng mas mataas na peak na temperatura o mas mahabang oras ng paghawak.

 

Ang kapaligiran

Sa hindi kinakalawang na asero, kasama sa karaniwang mga opsyon sa kapaligiran ng sintering ang vacuum, hydrogen, nitrogen, hydrogen-nitrogen, at argon-hydrogen.


Ang dalawang pinakasikat na sintering atmosphere para sa hindi kinakalawang na asero 17-4 PH ay hydrogen at vacuum. May kapansin-pansing pagbaba sa oxide kapag idinagdag ang carbon. Ang parehong silikon at kromo ay maaaring humawak sa oxygen nang walang pagdaragdag ng carbon ng grapayt. Ang pagbabawas ng oxide ay nangyayari kapag ang temperatura ay mataas at ang antas ng hydrogen ay mataas; ang mababang punto ng hamog ay magagarantiyahan ang prosesong ito. Ang malamig na oksihenasyon sa ibabaw na nangyayari pagkatapos ng sintering ay lilikha ng passive coating ng silicon, iron, at chromium na lumalaban sa corrosion.

Bilang isang malakas na austenite stabilizer, ang nitrogen ay may epekto sa pagbuo ng martensite at ang pinakahuling katangian ng hindi kinakalawang na asero. Habang lumalamig, ang nitrogen, na natutunaw sa austenite, ay namumuo bilang Cr2N. Ang chromium sa lugar ng hangganan ng butil ay mauubos ng namuo na ito, na magiging sanhi ng lokal na kaagnasan na mangyari nang mabilis. Bilang resulta, dapat nating pigilan ang nitrogen sa pagpasok sa sintering atmosphere at palamigin ang mga bahagi sa ibaba 900°C sa bilis na 200°C kada minuto. sa hindi kinakalawang na asero 17-4 PH upang maiwasan ang produksyon ng chromium nitride.

Gumagawa din ang Graphite ng mababang partial pressure ng carbon monoxide sa mga vacuum furnace, kaya naman matagumpay ang graphite vacuum furnaces sa vacuum sintering. Sa 1300°C at isang mababang CO partial pressure na 0.001, maaari nitong i-convert ang chromium oxide sa chromium.

 

 

Temperatura at Rate ng Pag-init

Kasama sa mga karaniwang sintering cycle ang pag-aalis ng impurity at mga proseso ng burnout ng binder na nangangailangan ng pag-init at paghawak sa iba't ibang temperatura. Para sa pagbabawas ng karumihan, ang ideal na temperatura ay malapit sa 1000°C, habang para sa ultimate polymer removal, ito ay malapit sa 600°C.

Ang stainless steel 17-4PH ay sumasailalim sa sintering shrinkage sa dilatometry testing sa peak rate na humigit-kumulang 1250°C, samantalang ang full-density (98%) ay nangangailangan ng peak temperature na 1300°C. Ang tanso at chromium, gayunpaman, ay sumingaw sa mga matataas na temperatura na ito, na maaaring magdulot ng pagkawala ng paggamot sa init at paglaban sa kaagnasan.

 

Bukod pa rito, ang synthesis ng delta-ferrite ay tinutulungan ng mas mataas na temperatura; sa pamamagitan ng mas mabilis na pagsasabog, ang bahaging ito ay tutulong sa panghuling densification. Ang mga puting delta-ferrite colonies at madilim na bahagi ng circular oxide pores ay makikita sa sumusunod na micro-structure graph ng MIM 17-4PH sa sintering.

Ang microstructure ng 1260 SS17-4 MIM

 

Kontrol ng Carbon

Sa panahon ng proseso ng sintering, ang carbon ay isa pang austenite stabilizer. Ang mas mataas na lakas at katigasan ay makakamit na may mababang antas ng nilalaman ng carbon sa 17-4, mas mababa sa 0.1 porsyento ng timbang. Ang mga phase, densification, at mekanikal na katangian ng hindi kinakalawang na asero 17-4 PH ay maaapektuhan lahat ng pagbabago sa nilalaman ng carbon.

 

Ang atomized powder ng proseso ng MIM, mga residu ng binder, debinding cycle, sintering environment, starting oxygen, at peak sintering temperature ay ilan sa mga variable na nakakaapekto sa carbon level. Ang pangunahing determinant ng ultimate carbon content sa panahon ng sintering ay ang paunang antas ng oxygen. Halimbawa, 0.03% carbon ang nawawala sa panahon ng hydrogen sintering ng 17-4 na gas atomized powder sa 1343°C. Higit pa rito, lalo na sa mas mababang temperatura ng sintering, ang mga binder residues ay maaari ding maging sanhi ng kontaminasyon ng carbon.

Sa hydrogen at vacuum sintering, ang lakas ng makunat ng hindi kinakalawang na asero 17-4 ay naiimpluwensyahan ng dami ng carbon na nananatili. Sa alinman sa H900 o H1100 heat treatment, o sa karaniwang sintering sa 1300 hanggang 1360°C. Ang sumusunod na larawan ay naglalarawan kung paano kapansin-pansing bumababa ang tensile strength habang tumataas ang nilalaman ng carbon.

 

Pagpapanatili ng Oras

Sa sintering, ang mga oras ng paghawak sa pinakamataas na temperatura ay bumabagsak sa pagitan ng 60 at 120 minuto. mula sa sintered density kumpara sa temperatura at time graph na kasunod. Habang tumataas ang temperatura mula 1240°C hanggang 1360°C, nagpapakita ito ng progresibong density mula 96.3% hanggang 98.3%. Ang mga sintering compact ay nakakamit ng buong density (98%), pagkatapos ng 60 minutong paghawak. Ang porosity ay tinanggal at ang rate ng pore annihilation ay nabawasan sa yugtong ito. Ang pagkawala ng mga hangganan ng butil at pagkapagod ng porosity ay ang mga pangunahing dahilan.

 

Mga benepisyo ng MIM 17-4

Mataas na pagtutol sa kaagnasan
Pagpapatigas ng edad na dulot ng paggamot sa init
Lakas at tibay ng industriya
Natitirang paglaban sa init
Tamang-tama para sa kumplikadong geometry ng MIM

 

Mga Katangiang Mekanikal

Tulad ng para sa mga istrukturang aparato, ginagamit ang MIM 17-4 PH. Ang mga paboritong maihahambing na katangian ay ang lakas, tigas, at pagpahaba. Bilang karagdagan, ang pagkapagod, lakas ng ani, at tibay ng bali ay mga isyu na naaapektuhan ng ilang variable sa pagpoproseso.

Ang sumusunod na larawan ay nagbubuod sa average na mga parameter ng 17-4 PH batay sa istatistikal na pagsusuri ng ilang proyekto ng MIM. Ang mga parameter ng sintering ay responsable para sa humigit-kumulang 60% ng pagkakaiba-iba sa mga katangian.

 

Ayon sa pamantayan ng industriya ng MIM, ang hindi kinakalawang na asero na 17-4 PH ay dapat magkaroon ng pinakamababang lakas ng tensile na 790 MPa, isang hardness na 27 HRC pagkatapos ng sintering, at isang hardness na 1070 MPa at 33 HRC pagkatapos ng heat treatment. 4% na pagpahaba para sa pareho. Ang tensile strength ng stainless steel 17-4PH pagkatapos ng 1350°C sintering at H900 heat treatment ay 1280 MPa para sa gas-atomized powder at 1136 MPa para sa water-atomized powder. Dapat pansinin na ang gas atomized powder ay maaaring makamit ang isang heat-treated tensile strength na 1485 MPa na may 9% elongation.

 

Paglaban sa Kaagnasan

Apat na uri ng sintered stainless steel (304, 316, 430, at 17-4) ang sumasailalim sa karaniwang pagsubok ng kaagnasan sa iba't ibang sitwasyon. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang 17-4 ay ang pinakamababang lumalaban sa mga kundisyong ito. Higit pa rito, dahil ang mga pores sa mga sintered na bahagi ay nagdudulot ng lokal na kaagnasan sa pamamagitan ng polarisasyon ng konsentrasyon, ang mga wrought material ay mas lumalaban sa kaagnasan kaysa sa sintered na materyal. Ang hydrogen sintering at gas atomized powder ay dalawang tanyag na pamamaraan upang mapabuti ang resistensya ng kaagnasan dahil ang natitirang oxygen ay isang disbentaha.

Ang paglaban sa kaagnasan ay nauugnay din sa biocompatibility. Kung ihahambing sa titanium at cobalt alloys, ang hindi kinakalawang na asero 17-4 PH ay may magandang cytotoxicity ngunit walang mapagkumpitensyang pangkalahatang biocompatibility.

 

PH Application Market para sa MIM 17-4

Ang mga natitirang mekanikal na katangian ay ibinibigay ng 17-4 PH na hindi kinakalawang na asero sa temperatura na kasing taas ng 350°C. Bilang karagdagan, ito ay sapat na matibay para sa parehong vase metal at welds, at ang warping at scaling ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pag-init sa mababang temperatura para sa isang maikling panahon.

Dahil sa napakahusay nitong kaagnasan at paglaban sa init, ang aerospace 17-4 na hindi kinakalawang na asero ay isang mahusay na pagpipilian para sa mga aplikasyon ng aerospace. Ang mataas na kadalisayan ng pulbos at densification ay maaaring matiyak ang buhay ng mga produkto ng MIM 17-4 at mabawasan ang pagbabago ng error.

Mga sasakyan
Ang pinakamalawak na ginagamit na materyal sa paggawa ng mga sasakyan ay hindi kinakalawang na asero 17-4 dahil ito ay simple upang iproseso sa iba't ibang mga hugis. Sa malaking tibay, pinapataas din ng teknolohiya ng metal injection molding ang kapasidad nito para sa kumplikadong geometry.

Mga customer
Dahil sa pambihirang paglaban nito sa kaagnasan, ang 17-4 ay malawakang ginagamit sa mga aplikasyon ng consumer na gumagamit ng teknolohiyang MIM. Higit pa rito, ang pambihirang lakas at tigas ng materyal na ito ay ginagarantiyahan ang pag-andar na walang error.

Sa konklusyon

Ang MIM 17-4 PH ay gumagawa ng mga kamangha-manghang hakbang sa pag-optimize ng mga katangian ng istruktura. Para sa maraming naaangkop na aplikasyon, nag-aalok ito ng iba't ibang nakakaakit na kumbinasyon ng mga sintered na katangian. Ang temperatura ng sintering ay ang pangunahing determinant ng mga huling katangian kung ihahambing sa uri ng pulbos, laki ng particle, berdeng density, tagal ng paghawak, at iba pang mga parameter. Higit pa rito, ang phase na naroroon sa mga sintered na materyales ay nakakaapekto sa mga sintered na katangian.

Pansamantala, ang post-sintering heat treatment, sintered density, at phase morphology ay lahat ay nakakaapekto sa mga katangian. Habang tinutukoy ng sintered density ang mga katangian, pinapaganda ng Hot Isostatic Pressing (HIP) ang mga ito.

Ang Metal Injection Molding (MIM) ay nagiging advanced na may stainless steel 17-4 PH. Upang mag-alok ng karagdagang mga aplikasyon para sa sintered 17-4 PH, ang JHMIM ay nakasalalay sa base ng teknolohiya ng MIM.