Svojstva i cijena nehrđajućeg čelika 17-4ph

Što je 17-4ph nehrđajući čelik?

​

17-4PH (UNS S17400)je martenzitni nehrđajući čelik poznat po svojoj visokoj čvrstoći, izvrsnoj otpornosti na koroziju i svestranim svojstvima toplinske obrade. 17-4PH legura naširoko se koristi u zrakoplovnoj, brodogradnji, kemijskoj industriji i industriji medicinskih uređaja.

Njegov ekvivalent je UNS S17400, ASTM A693 stupanj 630 ili DIN 1.4542.

17-4 nehrđajući čelikKemijski sastav

Kemijski sastav 17-4PH uključuje:

Krom (15,0–17,5%): Pruža osnovnu otpornost na koroziju stvaranjem zaštitnog sloja pasivnog oksida.

Nikal (3,0–5,0%): Stabilizira austenitnu fazu tijekom toplinske obrade, povećavajući žilavost.

Bakar (3,0–5,0%): Tvori epsilon (ε) talog tijekom starenja, odgovoran za značajno povećanje čvrstoće.

Niobij + tantal (0,15–0,45%): Pročišćava strukturu zrna i sprječava preosjetljivost, smanjujući rizik od interkristalne korozije.

Niska razina ugljika (Manje od ili jednako 0,07%): Smanjuje taloženje karbida, čuvajući zavarljivost i otpornost na koroziju.

Ovaj sastav omogućuje 17-4PH postizanje ekvivalentnog broja otpornosti na piting (PREn) > 40, što ga čini prikladnim za okruženja s umjerenim sadržajem klorida.

17-4 nehrđajući čelikMehanička i fizička svojstva

Snaga i tvrdoća

Mehanička svojstva 17-4PH izravno su povezana s njegovom toplinskom obradom. Ispod su tipične vrijednosti u različitim uvjetima starenja:

Gustoća: 7,80 g/cm³.

Raspon radne temperature: -40 stupnjeva do 300 stupnjeva; produljena izloženost iznad 300 stupnjeva dovodi do rizika od prekomjernog starenja i gubitka snage.

Otpornost na koroziju

17-4PH ima otpornost na koroziju usporedivu s tipom304 nehrđajući čeliku blagim atmosferama, razrijeđenim kiselinama i slanoj vodi. Međutim, ne preporučuje se za jako redukcijske kiseline bez zaštitnih premaza. Njegova otpornost na pucanje uslijed korozije (SCC) čini ga vrijednim u pomorskoj i kemijskoj primjeni.

17-4 nehrđajući čelikToplinska obrada

17-4PH prolazi proces toplinske obrade u dvije faze kako bi se postigla optimalna svojstva:

Obrada otopine: Zagrijavanje na 1020-1060 stupnjeva nakon čega slijedi brzo hlađenje (voda ili zrak) kako bi se formirala prezasićena martenzitna struktura.

Starenje (precipitacijsko otvrdnjavanje): zagrijavanje na 480–620 stupnjeva tijekom 1–4 sata kako bi se istaložile faze bogate bakrom- (npr. H900 na 480 stupnjeva za maksimalnu čvrstoću).

Kritična razmatranja uključuju:

Izbjegavanje temperatura između 370 i 480 stupnjeva tijekom rada kako bi se spriječila krtost σ-faze.

Starenje nakon -zavarivanja za vraćanje čvrstoće u zonama-zahvaćenih toplinom.

17-4 Nehrđajući čelik Cijena

Na cijenu nehrđajućeg čelika 17-4 utječu različiti čimbenici.

Troškovi sirovina su temeljni, posebno jer fluktuacije tržišnih cijena legirajućih elemenata kao što su nikal i krom izravno utječu na cijenu gotovog proizvoda.

Složenost procesa proizvodnje također je ključna; na primjer, bešavne cijevi općenito su skuplje od šavnih cijevi, a hladno izvlačenje, precizna strojna obrada ili posebna toplinska obrada povećavaju troškove.

Obim nabave značajno utječe na jediničnu cijenu; kupnje velikih-količina obično donose znatne popuste. Nadalje, certifikati i standardi kvalitete također utječu na cijene; materijali s potpunim certifikatima i snažnom sljedivošću zahtijevaju više cijene.

Sljedeća tablica sažima referentne cijene za različite vrste proizvoda od nehrđajućeg čelika 17-4:

Nehrđajući čelik 17 4PHu odnosu na 316L

Kemijski sastav

Temeljna razlika između 17-4PH i 316L leži u njihovom kemijskom sastavu i mikrostrukturi.

17-4PH je martenzitni nehrđajući čelik, nominalno sadrži približno 17% kroma (Cr) i 4% nikla (Ni), uz dodatak elemenata kao što su bakar (Cu) i niobij (Nb).

316L je austenitni nehrđajući čelik, koji sadrži veći udio nikla (približno 10-14%) i dodatnih 2-3% molibdena (Mo).

Molibden je ključni element koji mu daje izvrsnu otpornost na kloridnu rupičastu koroziju. Njegov nizak sadržaj ugljika (C manji od ili jednak 0,03%) čini ga neosjetljivim na interkristalnu koroziju.

Mehanička svojstva

Što se tiče mehaničkih svojstava, ova dva se značajno razlikuju. S pravilnom toplinskom obradom, 17-4PH može lako postići vlačnu čvrstoću veću od 1310 MPa, granicu razvlačenja veću od 1180 MPa i tvrdoću od HRC 40-45, što ga čini tipičnim materijalom visoke čvrstoće otpornim na habanje.

Nasuprot tome, 316L tipično ima vlačnu čvrstoću u rasponu od 580-650 MPa i nižu granicu razvlačenja, ali posjeduje izuzetno visoku duktilnost i žilavost, s istezanjem od 32%-49%. Može apsorbirati veliku količinu energije bez loma, radeći iznimno dobro u primjenama koje zahtijevaju otpornost na udarce i zamor.

Na visokim temperaturama, prednost čvrstoće 17-4PH može se održati do približno 300 stupnjeva, dok 316L održava stabilnost svoje austenitne strukture u širem temperaturnom rasponu.

Otpornost na koroziju

Što se tiče otpornosti na koroziju, 316L je bolji od 17-4PH.

Otpornost na koroziju 17-4PH usporediva je s nehrđajućim čelikom 304, koji je otporan na koroziju iz atmosfere, razrijeđenih kiselina ili soli, ali je sklon rupičastoj i pukotinskoj koroziji u teškim okruženjima koja sadrže halogenide.

316L, s druge strane, pokazuje značajno poboljšanu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju, što ga čini posebno pogodnim za okruženja koja sadrže kloride, kao što su morska voda i kemijski mediji. Nadalje, nizak sadržaj ugljika u 316L čini ga manje osjetljivim na interkristalnu koroziju, održavajući dobru otpornost na koroziju čak i nakon zavarivanja.

Svojstva obrade i zavarivanja

Dva se značajno razlikuju u svojoj obradivosti.

17-4PH ima dobru obradivost u stanju obrađenom otopinom, ali nakon toplinske obrade, njegova visoka čvrstoća i tvrdoća povećavaju poteškoće strojne obrade, a njegova zavarljivost je relativno loša, što zahtijeva prethodno zagrijavanje.

316L je, s druge strane, poznat po svojoj izvrsnoj sposobnosti oblikovanja i zavarljivosti. Jednostavan je za hladnu obradu, duboko izvlačenje i zavarivanje i ne zahtijeva složenu toplinsku obradu nakon zavarivanja. Ove karakteristike čine ga vrlo popularnim u proizvodnji spremnika, cijevi i složenih konstrukcija.

Iz perspektive fizičkih svojstava, koeficijent toplinskog širenja 17-4PH je približno 6,0 × 10⁻⁶/ stupanj F, dok je koeficijent toplinskog širenja 316L približno 9-11 × 10⁻⁶/ stupanj F.

17-4PH Primjene od nehrđajućeg čelika

Sljedeće su glavne primjene:

Zrakoplovstvo i obrana:Legura se intenzivno koristi u dijelovima za zrakoplove, pričvršćivačima, lopaticama turbina, komponentama motora i strukturnim dijelovima. U ovim primjenama, omjer visoke čvrstoće-na-težinu materijala, otpornost na zamor i sposobnost održavanja svojstava na umjereno povišenim temperaturama posebno su vrijedni.

Industrija nafte i plina:Komponente kao što su ventili, pumpe, osovine i alati za bušotinu koriste 17-4PH zbog svoje otpornosti na okruženja kiselog plina, visoke čvrstoće za primjene u dubokim bušotinama i opće otpornosti na koroziju u okruženjima na moru.

Medicinski i kirurški instrumenti:Biokompatibilnost, otpornost na koroziju i mogućnost precizne-strojne obrade čine 17-4PH prikladnim za kirurške instrumente, ortopedske implantate i dentalne komponente.

Kemijska i prehrambena obrada:Oprema kao što su osovine za miješanje, ventili, pumpe i komponente za obradu imaju koristi od otpornosti legure na koroziju na razne kemikalije i prehrambene proizvode. U mnogim okruženjima njegova otpornost na koroziju usporediva je s nehrđajućim čelikom tipa 304, ali sa znatno većom čvrstoćom.

Nuklearna energija:Kombinacija otpornosti na zračenje, dimenzionalne stabilnosti i otpornosti na koroziju čini 17-4PH prikladnim za bačve za nuklearni otpad, mehanizme kontrolne šipke i druge nuklearne komponente.

Industrijske primjene:Materijal nalazi široku primjenu u zupčanicima, ležajevima, kalupima, kalupima i raznim mehaničkim komponentama gdje se zahtijeva otpornost na habanje, visoka čvrstoća i umjerena otpornost na koroziju.