17-4PH vs 316L από ανοξείδωτο χάλυβα

Επιλέξτε 17-4PH όταν χρειάζεστε πολύ υψηλή αντοχή και σκληρότητα (απόδοση έως 1.170 MPa, ~40 HRC) και μπορείτε να δεχτείτε μέτρια αντοχή στη διάβρωση. επιλέξτε 316L όταν η αντίσταση στη διάβρωση σε χλωρίδια/οξέα έχει μεγαλύτερη σημασία από την τελική αντοχή (απόδοση ~170-310 MPa) και θέλετε την ευκολότερη κατασκευή και συγκόλληση.

Με μια φράση: Το 17-4PH είναι ένας θερμικά-επεξεργάσιμος, μαρτενσιτικός χάλυβας που σκληραίνει με καθίζηση, κατασκευασμένος για αντοχή. Το 316L είναι ένα ωστενιτικό ανοξείδωτο κατασκευασμένο για αντοχή στη διάβρωση και δυνατότητα διαμόρφωσης. Λύνουν διάφορα προβλήματα.

Βασικά Takeaways

• Το 17-4PH (UNS S17400) φτάνει σε ισχύ διαρροής 1.000-1.200 MPa μετά τη γήρανση. Το 316L (UNS S31603) φτάνει μόνο τα ~170-310 MPa.
• Το 316L έχει καλύτερη αντοχή στη διάβρωση: PREN 24-26 έναντι 17-4PH PREN ~17-18. 316Το L αντιστέκεται πολύ καλύτερα στα χλωρίδια και στα οξέα.
• Το 17-4PH σκληραίνει με μια απλή κατακρήμνιση-σκληρυνόμενη θερμική επεξεργασία (γήρανση στους 480-620 βαθμούς C). Το 316L δεν σκληραίνει με θερμική επεξεργασία.
• Το 316L είναι πολύ πιο εύκολο στη συγκόλληση και τη διαμόρφωση. Το 17-4PH χρειάζεται προσεκτική πρακτική συγκόλλησης και συχνά μετά-επαναπαλαίωση συγκόλλησης.
• Κόστος: 17-4PH συνήθως τρέχει 1,5-2,5 φορές την τιμή των 316 λίτρων ανά κιλό, αλλά σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε λιγότερο υλικό μέσω υψηλότερης αντοχής.
• Θερμοκρασία οροφής: 316L εξυπηρετεί έως ~870 deg C. Το 17-4PH θα πρέπει να παραμείνει κάτω από ~300-400 βαθμούς C για να διατηρήσει τη σκληρότητά του.

Τι είναι το 17-4PH και το 316L;

Το 17-4PH είναι μια μαρτενσιτική κατακρήμνιση-που σκληραίνει από ανοξείδωτο χάλυβα. Το 316L είναι ένας ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας. Η διαφορά στην κρυσταλλική δομή καθορίζει οτιδήποτε άλλο - αντοχή, σκληρότητα, διάβρωση και συγκολλησιμότητα.

17-4PH (UNS S17400)

17-4PHπήρε το όνομά του από τη χημεία του: περίπου 17% χρώμιο και 4% νικέλιο (το "17-4"), συν περίπου 3-5% χαλκό και μια μικρή προσθήκη νιοβίου. Στην ανοπτημένη (μαλακή) του κατάσταση είναι μαρτενσιτικό. Μετά από μια θερμική επεξεργασία "γήρανσης" χαμηλής θερμοκρασίας, μικροσκοπικά σωματίδια πλούσια σε χαλκό κατακρημνίζονται στο εσωτερικό του χάλυβα και κλειδώνουν τη δομή, αυξάνοντας δραματικά την αντοχή και τη σκληρότητα - όπως πήξη σκυροδέματος με ράβδο οπλισμού μέσα.

316L (UNS S31603)

316Lείναι η έκδοση χαμηλών-ανθράκων του κλασικού ανοξείδωτου ωστενιτικού 316. Περιέχει περίπου 16-18% χρώμιο, 10-14% νικέλιο και 2-3% μολυβδαίνιο, με τον άνθρακα να διατηρείται πολύ χαμηλά (0,03% max - το "L"). Η κρυσταλλική του δομή είναι ωστενίτης, ο οποίος είναι μαλακός, όλκιμος και παραμένει σταθερός σε θερμοκρασία δωματίου χωρίς θερμική επεξεργασία. Το μολυβδαίνιο είναι η βασική προσθήκη που δίνει στο 316L την ανώτερη αντοχή του σε χλωρίδια και οξέα.

Ποιο κράμα είναι ισχυρότερο - 17-4PH ή 316L;

Το 17-4PH είναι περίπου 3 έως 6 φορές ισχυρότερο από 316L σε αντοχή διαρροής και φθάνει σε σκληρότητα έως και ~40 HRC έναντι 316L σε περίπου 80 HRB (πολύ πιο μαλακό).

Η αντοχή είναι εκεί που τα δύο κράματα απέχουν περισσότερο μεταξύ τους. Μετά την τυπική θεραπεία γήρανσης H900, το 17-4PH προσφέρει:

• Αντοχή διαρροής: ~1.170 MPa (170 ksi)
• Αντοχή σε εφελκυσμό: ~1.310 MPa (190 ksi)
• Σκληρότητα: ~38-42 HRC

Το 316L, στην κατάσταση παράδοσης (ανοπτημένη), παραδίδει:

• Ισχύς διαρροής: ~170-310 MPa (25-45 ksi)
• Αντοχή σε εφελκυσμό: ~485-620 MPa (70-90 ksi)
• Σκληρότητα: ~70-90 HRB

Για έναν άξονα, έναν συνδετήρα ή ένα δομικό μέρος που πρέπει να αντέξει υψηλά μηχανικά φορτία σε μη-σοβαρά-διαβρωτικό περιβάλλον, το 17-4PH επιτρέπει στους μηχανικούς να χρησιμοποιούν μικρότερη διατομή-και να συνεχίζουν να φέρουν το φορτίο - εξοικονομώντας βάρος και μερικές φορές συνολικό κόστος.

Πώς συγκρίνεται η αντίσταση στη διάβρωση μεταξύ 17-4PH και 316L;

Το 316L είναι σαφώς ανώτερο σε αντοχή στη διάβρωση. Ο PREN του (ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης) είναι περίπου 24-26, ενώ το 17-4PH είναι μόνο περίπου 17-18 - που σημαίνει ότι το 316L αντιστέκεται στο χλώριο κατά περίπου 50% καλύτερα.

PREN=%Cr + 3.3x%Mo + 16x%N. Το μολυβδαίνιο σε 316L (2-3%) είναι ο καθοριστικός παράγοντας. Το 17-4PH ουσιαστικά δεν έχει μολυβδαίνιο. Πρακτικές συνέπειες:

Θαλασσινό νερό και χλωριούχα: 316L αντιστέκεται πολύ καλύτερα στη διάβρωση των οπών και των ρωγμών. Το 17-4PH είναι επιρρεπές σε σκασίματα σε περιβάλλοντα χλωρίου και δεν συνιστάται για συνεχή λειτουργία θαλασσινού νερού.

Οξέα: Το 316L χειρίζεται αραιό θειικό, οξικό και φωσφορικό οξύ σε μέτριες θερμοκρασίες. Το 17-4PH περιορίζεται σε ήπιες ατμόσφαιρες και γλυκό νερό.

Ρηγμάτωση λόγω διάβρωσης λόγω καταπόνησης (SCC): 17-4PH (μαρτενσιτικό, υψηλότερη αντοχή) είναι πιο ευαίσθητο στο χλωριούχο SCC από το 316L. Το 316L εξακολουθεί να χρειάζεται φροντίδα πάνω από ~60 βαθμούς C σε χλωρίδια, αλλά είναι γενικά πιο ασφαλές.

Γενική ατμόσφαιρα: Το 17-4PH είναι καλό για ήπιες βιομηχανικές και αστικές ατμόσφαιρες - συγκρίσιμο με ποιότητες μαρτενσιτικού 410/420 αλλά όχι με 316L.

Τι γίνεται με τη συγκολλησιμότητα και την κατασκευή;

Ο 316L είναι ένας από τους ευκολότερους ανοξείδωτους χάλυβες για συγκόλληση και διαμόρφωση. Το 17-4PH είναι συγκολλήσιμο, αλλά απαιτεί ελεγχόμενες διαδικασίες, ταιριαστό υλικό πλήρωσης και συνήθως μια θερμική επεξεργασία επαναγήρανσης μετά την-συγκόλληση για την αποκατάσταση της πλήρους αντοχής.

Κατασκευή 316L

Συγκολλήσεις με πληρωτικό AWS ER316L. δεν απαιτείται θερμική επεξεργασία προ-θερμότητας ή μετά{2}}συγκόλλησης στις περισσότερες περιπτώσεις.

Εξαιρετική ψυχρή διαμόρφωση, κάμψη και βαθύ σχέδιο. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα αποτρέπει την ευαισθητοποίηση (καθίζηση καρβιδίου) στη ζώνη που επηρεάζεται από τη ζέστη-.

Κατασκευή 17-4PH

Συγκολλάται με ταιριαστό πληρωτικό 17-4PH (ER630) ή πληρωτικά από κράμα. η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα συγκόλλησης-μαλακώνει (υπερήλικας).

Συνήθως απαιτείται επεξεργασία μετά{0}}κατακρήμνισης συγκόλλησης-σκλήρυνσης (γήρανσης) για να επανέλθει η άρθρωση σε πλήρη αντοχή.

Μηχανική κατεργασία: 17-Μηχανές 4PH σε καλή κατάσταση ανόπτησης, καλύτερες από ό,τι στην παλαιωμένη (σκληρή) κατάσταση - το μηχάνημα μαλακό, μετά γήρανση.

Σχηματισμός: περιορισμένη ψυχρή μορφοποίηση επειδή ο μαρτενσίτης είναι άκαμπτος. Η περισσότερη διαμόρφωση γίνεται πριν από τη γήρανση.

Πώς λειτουργούν η θερμική επεξεργασία και η σκληρότητα σε 17-4PH;

Το 17-4PH παρέχεται μαλακό (ανοπτείται στους ~1.040 βαθμούς C), στη συνέχεια "παλαιώνει" στους 480-620 βαθμούς C για μερικές ώρες. το ίζημα του χαλκού το σκληραίνει. Οι διαφορετικές θερμοκρασίες γήρανσης δίνουν διαφορετικές ισορροπίες αντοχής/σκληρότητας/ολκιμότητας (H900, H1025, H1150, κ.λπ.).

Ο προσδιορισμός του γράμματος-σας δείχνει τη θερμοκρασία γήρανσης σε βαθμούς F:

Το 316L, αντίθετα, δεν μπορεί να σκληρυνθεί με θερμική επεξεργασία - η δύναμή του προέρχεται μόνο από την ψυχρή επεξεργασία (π.χ., τα 316 λίτρα μπορούν να παρασχεθούν σε σκληρή θερμοκρασία εργασίας-όπως 1/4H, 1/2H, αλλά το ίδιο το κράμα βάσης δεν είναι θερμικά{10}}επεξεργάσιμο).

Ποια είναι τα όρια θερμοκρασίας;

Το 316L είναι η επιλογή για υψηλή-θερμοκρασία (υπηρεσία έως ~870 βαθμούς C). Το 17-4PH πρέπει να παραμείνει κάτω από τους 300-400 βαθμούς C περίπου, επειδή οι υψηλότερες θερμοκρασίες πάνω από-μαλακώνουν (υπερπαλαιώνουν) τη δομή που έχει σκληρύνει η βροχόπτωση.

Πώς συγκρίνεται το κόστος - 17-4PH έναντι 316L;

Το 17-4PH κοστίζει περίπου 1,5 έως 2,5 φορές περισσότερο από 316 λίτρα ανά κιλό, αλλά η πολύ υψηλότερη δύναμή του μπορεί να μειώσει το συνολικό απαιτούμενο υλικό -, επομένως το χάσμα κόστους σε επίπεδο ανταλλακτικών- είναι συχνά μικρότερο από ό,τι υποδηλώνει το κενό ανά κιλό.

Πότε πρέπει να επιλέξετε 17-4PH έναντι 316L;

Επιλέξτε 17-4PH για υψηλής-αντοχής,-ανθεκτικά στη φθορά, ελαφρά-διαβρωτικά-εξαρτήματα (άξονες, βαλβίδες, συνδετήρες, αεροδιαστημική). Επιλέξτε 316L για διαβρωτικά περιβάλλοντα - χημικά, θαλάσσια, τρόφιμα, φαρμακευτικά, ιατρικά - όπου οι ανάγκες αντοχής είναι μέτριες.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Είναι το 17-4PH από ανοξείδωτο χάλυβα;

Α: Ναι. Είναι ένας ανοξείδωτος χάλυβας που σκληραίνει με μαρτενσιτική κατακρήμνιση- (UNS S17400) με περίπου 15-17,5% χρώμιο, επομένως πληροί τον ορισμό της ελάχιστης περιεκτικότητας σε χρώμιο (10,5%) του ανοξείδωτου.

Ε: Μπορεί το 17-4PH να αντικαταστήσει το 316L;

Α: Μόνο όταν οι συνθήκες διάβρωσης είναι ήπιες. 17-4Το PH είναι πολύ ισχυρότερο αλλά πολύ λιγότερο ανθεκτικό στα χλωρίδια και τα οξέα, επομένως δεν μπορεί να αντικαταστήσει τα 316L σε θαλάσσιες ή χημικές υπηρεσίες.

Ε: Είναι το 316L ισχυρότερο από το 17-4PH;

Α: Όχι. 17-4Το PH είναι 3-6 φορές ισχυρότερο σε αντοχή διαρροής. 316L νίκες στην αντοχή στη διάβρωση και στην ικανότητα κατασκευής, όχι στην αντοχή.

Ε: Χρειάζεται να κάνετε θερμική επεξεργασία 316L;

Α: Όχι. 316L χρησιμοποιείται σε κατάσταση ανόπτησης και δεν μπορεί να σκληρυνθεί με θερμική επεξεργασία. μόνο η ψυχρή εργασία αυξάνει τη δύναμή του.

Ε: Ποιο είναι καλύτερο για το θαλασσινό νερό;

Α: 316L είναι η καλύτερη επιλογή για το θαλασσινό νερό. Το 17-4PH δεν έχει επαρκή αντίσταση στο χλώριο και δεν συνιστάται για συνεχή έκθεση στο θαλασσινό νερό.

Ε: Τι σημαίνει "PH" στο 17-4PH;

Α: Το "PH" σημαίνει σκλήρυνση με κατακρήμνιση - ο χάλυβας αποκτά αντοχή από μικροσκοπικά κατακρημνισμένα σωματίδια που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια μιας θερμικής επεξεργασίας γήρανσης χαμηλής- θερμοκρασίας.

Σύναψη

17-4PH και 316L απαντούν σε δύο διαφορετικές ερωτήσεις μηχανικής. 17-4Το PH (UNS S17400) είναι η απάντηση όταν κυριαρχούν η αντοχή και η σκληρότητα - παρέχει αντοχές διαρροής πάνω από 1.000 MPa μέσω μιας απλής επεξεργασίας γήρανσης, με κόστος μέτριας αντοχής στη διάβρωση, η απάντηση SUN είναι 1 (33}L) κυριαρχεί η συγκολλησιμότητα και η μορφοποίηση - ανθίσταται πολύ καλύτερα σε χλωριούχα και οξέα και είναι ασήμαντο να κατασκευαστεί, με το κόστος της χαμηλής αντοχής.