Нержавеющая сталь 17-4, также известная как SAE Type 630, представляет собой дисперсионно-твердеющую мартенситную нержавеющую сталь. Он известен своей высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и легкостью термической обработки. В этом эссе представлен всесторонний анализ нержавеющей стали 17-4, изучаются ее свойства, применение, преимущества и ограничения.
В каких формах бывает нержавеющая сталь 17-4?
Нержавеющая сталь 17-4 доступна в различных формах для удовлетворения различных производственных потребностей, в том числе:
- Прутки и стержни: круглые, квадратные, шестиугольные и плоские стержни.
- Плиты и листы: различной толщины для использования в конструкционных и производственных целях.
- Трубы и трубы: бесшовные и сварные формы для систем транспортировки жидкостей.
- Проволока: различного диаметра для использования в пружинах, крепежных изделиях и других мелких компонентах.
- Поковки: нестандартные формы и размеры для специализированного применения.
Производственный процесс
Нержавеющая сталь 17-4 — это дисперсионно-твердеющая мартенситная нержавеющая сталь, известная своей высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и легкостью термической обработки. Процесс изготовления состоит из следующих основных этапов:
Плавка и рафинирование
- Таяние: нержавеющую сталь 17-4 обычно плавят в электродуговой печи (ЭДП) или вакуумной индукционной печи (ВИМ). Этот процесс обеспечивает высокую чистоту и контроль химического состава.
- рафинирование: процессы вторичного рафинирования, такие как аргоно-кислородное обезуглероживание (AOD) или вакуумно-дуговая переплавка (VAR), используются для дальнейшей очистки стали и удаления примесей.
Формирование
- Кастинг: расплавленную сталь разливают в слитки или непрерывно разливают в слябы, заготовки или блюмы.
- Горячая работа: Литые формы затем подвергаются горячей обработке с помощью таких процессов, как прокатка, ковка или экструзия, для достижения желаемой формы и размера. Это также помогает улучшить зернистую структуру и улучшить механические свойства.
Термическая обработка
- Лечение раствором: материал нагревается примерно до 1040°C (1900°F) для растворения легирующих элементов в твердый раствор с последующим быстрым охлаждением (закалкой) для сохранения структуры раствора.
- Старение: Обработанный раствором материал затем подвергается старению при температуре от 480°C до 620°C (от 900°F до 1150°F). В процессе старения в матрице выделяются мелкие частицы, что повышает прочность и твердость за счет дисперсионного твердения.
Обработка и отделка
- обработка: нержавеющую сталь 17-4 можно обрабатывать стандартными методами. Он обеспечивает хорошую обрабатываемость в отожженном состоянии и может быть обработан до окончательных размеров после старения.
- Отделка: Для достижения желаемого качества и внешнего вида поверхности можно применять различные процессы отделки, такие как шлифовка, полировка и обработка поверхности. Пассивация может использоваться для дальнейшего повышения коррозионной стойкости.
17-4 Свойства нержавеющей стали
Физические свойства
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Плотность | 7.75 g / cm³ |
| Диапазон плавления | 1400-1440 ° C (2550-2620 ° F) |
| Теплопроводность | 18 Вт / мК |
| Коэффициент температурного расширения | 10.8 мкм/м°С (20–100°С) |
| Электрическое сопротивление | 600 нОм·м |
Механические свойства
Механические свойства нержавеющей стали 17-4 впечатляют и делают ее подходящей для различных требовательных применений.
| Недвижимость | Значение |
|---|---|
| Предел прочности на разрыв | 930 МПа (135,000 фунтов на кв. Дюйм) |
| Предел текучести | 725 МПа (105,000 фунтов на кв. Дюйм) |
| Твердость | HRC 38-42 |
| Относительное удлинение при разрыве | 12-15% |
| Модуль упругости | 196 ГПа (28.4 x 10⁶ фунтов на квадратный дюйм) |
| Ударная вязкость | 20 Дж (14.8 фут-фунт) |
Химический состав
Нержавеющая сталь 17-4 в основном состоит из следующих элементов:
| Элемент | Процент (%) |
|---|---|
| Хром (Cr) | 15.0-17.5 |
| Никель (Ni) | 3.0-5.0 |
| Медь (Cu) | 3.0-5.0 |
| Марганец (Mn) | ≤ 1.0 |
| Силикон (Si) | ≤ 1.0 |
| Ниобий (Nb) | 0.15-0.45 |
| Углерод (С) | ≤ 0.07 |
| Фосфор (P) | ≤ 0.04 |
| Сера (S) | ≤ 0.03 |
| Железо (Fe) | Баланс |
Преимущества нержавеющей стали 17-4
Преимущества нержавеющей стали 17-4 многочисленны. Одной из определяющих особенностей нержавеющей стали 17-4 является ее способность к дисперсионному твердению. Этот процесс включает нагрев сплава до высокой температуры для растворения растворенных элементов, затем его охлаждение с образованием пересыщенного твердого раствора с последующим старением при более низкой температуре для осаждения растворенных элементов и упрочнения сплава. Результатом этого является сочетание высокой прочности на разрыв и превосходной коррозионной стойкости, особенно против коррозионного растрескивания под напряжением.
Ниже приведены конкретные преимущества нержавеющей стали 17-4:
Настраиваемый
Нержавеющая сталь 17-4 обеспечивает превосходную индивидуализацию благодаря универсальности термообработки и легирующих элементов. Производители могут регулировать его механические свойства в соответствии с конкретными требованиями применения, такими как различные уровни прочности и твердости, посредством контролируемых процессов старения.
Высокая прочность
После термообработки нержавеющая сталь 17-4 достигает высокого уровня прочности: предел прочности на разрыв до 930 МПа (135,000 725 фунтов на квадратный дюйм) и предел текучести до 105,000 МПа (XNUMX XNUMX фунтов на квадратный дюйм). Это делает его очень подходящим для применений, требующих высокой несущей способности и устойчивости к механическим нагрузкам.
Формуемость и свариваемость
Несмотря на свою высокую прочность, нержавеющая сталь 17-4 сохраняет хорошую формуемость, что позволяет придавать ей различные сложные формы. Это свойство облегчает производство и повышает гибкость конструкции в требовательных приложениях.
Сплав демонстрирует хорошую свариваемость, что позволяет легко соединять его с помощью традиционных методов сварки, таких как сварка TIG (сварка в инертном газе вольфрама) и сварка MIG (сварка в инертном газе металлов). Этот атрибут упрощает производственные процессы и поддерживает создание крупных конструкций и агрегатов.
Отличная коррозионная стойкость
Благодаря составу, обычно содержащему 15–17.5% хрома, 3–5% никеля и дополнительно меди, нержавеющая сталь 17-4 демонстрирует превосходную коррозионную стойкость, сравнимую со стойкостью стандартных аустенитных нержавеющих сталей, таких как 304 и 316. Ее устойчивость к Коррозионная среда делает его предпочтительным выбором в отраслях, где прочность и коррозионная стойкость имеют решающее значение, например, в аэрокосмической, химической и морской промышленности.
Превосходное сопротивление
Обладая превосходной устойчивостью к коррозионному растрескиванию и окислению под напряжением, нержавеющая сталь 17-4 сохраняет свою целостность и работоспособность в суровых условиях эксплуатации. Это свойство делает его особенно подходящим для критически важных компонентов в аэрокосмической, нефтегазовой и медицинской промышленности.
Изготовление дверей
Сочетание прочности, формуемости и свариваемости сплава упрощает процессы изготовления. Производители могут эффективно резать, сгибать и собирать нержавеющую сталь 17-4 в сложные формы и конструкции без ущерба для ее механических свойств.
Плотность и твердость
Нержавеющая сталь 17-4 имеет умеренную плотность около 7.75 г/см³, что обеспечивает баланс между прочностью и весом. Эта характеристика является преимуществом в приложениях, где приоритетными являются прочность и легкий дизайн.
Нержавеющая сталь 17-4 достигает высокой твердости (HRC 38-42) после дисперсионного твердения, что повышает ее износостойкость и долговечность. Это делает его пригодным для компонентов, подвергающихся абразивному воздействию и высоким механическим нагрузкам.
Термостойкость
Сплав обладает хорошей термостойкостью, сохраняя свои механические свойства при повышенных температурах. Это свойство обеспечивает надежную работу в средах, подверженных термоциклированию и воздействию высоких температур.
Хорошая обрабатываемость
В отожженном состоянии нержавеющая сталь 17-4 обеспечивает хорошую обрабатываемость, что позволяет придавать ей форму и обрабатывать с использованием стандартных методов механической обработки. Такая гибкость позволяет производителям выполнять сложные проектные требования во время производства.
Простота термической обработки
Микроструктуру нержавеющей стали 17-4 можно изменить с помощью различных процессов термообработки. В состоянии отжига на раствор сплав имеет преимущественно мартенситную структуру, которая в результате старения может трансформироваться в комбинацию мартенсита и остаточного аустенита. Процесс дисперсионного твердения включает нагрев сплава до температуры 480–620°C, что позволяет образовывать мелкие выделения, препятствующие движению дислокаций, тем самым увеличивая прочность и твердость материала.
Может быть спроектирован для хранения радиоактивных веществ
Благодаря своим прочным механическим свойствам и устойчивости к коррозии нержавеющая сталь 17-4 может быть спроектирована и использована для безопасного и надежного хранения радиоактивных материалов. Его долговечность обеспечивает долговременную целостность и возможности сдерживания в таких специализированных приложениях.
ограничения
Несмотря на множество преимуществ, нержавеющая сталь 17-4 имеет некоторые ограничения. По сравнению с некоторыми другими нержавеющими сталями, она может работать не так хорошо в средах с высокой кислотностью или высоким содержанием хлоридов. Кроме того, хотя он обладает хорошей коррозионной стойкостью, он не так устойчив, как суперсплавы или некоторые высоколегированные аустенитные нержавеющие стали. Материал также может быть подвержен водородному охрупчиванию при определенных условиях.
Холодная и горячая обработка нержавеющей стали 17-4
Холодная обработка
Холодная обработка предполагает деформацию материала при комнатной температуре или немного выше. Холодная обработка нержавеющей стали 17-4 может придать ей особые механические свойства и повысить точность размеров, не оказывая существенного влияния на ее коррозионную стойкость. Обычные процессы холодной обработки включают холодную прокатку, холодную вытяжку и холодную ковку.
Холодная обработка нержавеющей стали 17-4 увеличивает ее твердость и прочность за счет деформационного упрочнения. Он может достигать более высокого уровня прочности по сравнению с отожженным состоянием, что делает его пригодным для применений, требующих улучшенных механических свойств. Однако чрезмерная холодная обработка может привести к снижению пластичности и вязкости.
Горячая работа
Под горячей обработкой понимается деформация материала при повышенных температурах, обычно выше температуры его рекристаллизации. Для нержавеющей стали 17-4 горячая обработка выполняется в диапазоне от 950°C до 1150°C (от 1740°F до 2100°F). Этот процесс позволяет легче придавать материалу желаемые формы и размеры.
Горячая обработка нержавеющей стали 17-4 снижает ее прочность и твердость по сравнению с состоянием пикового старения, но улучшает ее пластичность и формуемость. Он обычно используется в таких процессах, как горячая прокатка, горячая ковка и экструзия, для производства компонентов сложной геометрии или больших размеров.
Сравнение и приложения
- Холодная обработка: Подходит для достижения высокой прочности и точности размеров, идеально подходит для компонентов, требующих жестких допусков и повышенной твердости.
- Горячая работа: Подходит для формовки крупных деталей с повышенной пластичностью и пониженными остаточными напряжениями, подходит для применения в аэрокосмической, автомобильной и обрабатывающей промышленности.
Как холодная, так и горячая обработка играют решающую роль в формировании нержавеющей стали 17-4 для удовлетворения конкретных механических и размерных требований, обеспечивая широкий спектр промышленного применения, где прочность, коррозионная стойкость и формуемость являются критическими факторами.
17-4 Метод обработки нержавеющей стали
Нержавеющая сталь 17-4 подвергается различным методам механической обработки для достижения определенных форм, размеров и качества поверхности, необходимых для различных промышленных применений. К основным методам обработки относятся:
Производство добавок
Аддитивное производство, часто называемое 3D печать с металлическими порошками представляет собой революционный подход к производству компонентов из нержавеющей стали 17-4. Этот метод позволяет изготавливать детали сложной геометрии и индивидуальные детали, которые трудно или невозможно получить с помощью традиционных методов обработки.
Обработка CNC
CNC-обработка предполагает использование машин с компьютерным управлением для удаления материала с заготовок из нержавеющей стали 17-4. Этот метод обеспечивает высокую точность и повторяемость, что делает его идеальным для изготовления деталей с жесткими допусками и сложной формой. Процессы обработки на станках с ЧПУ включают фрезерование, токарную обработку, сверление и нарезание резьбы, что позволяет изготавливать самые разнообразные компоненты — от небольших крепежных деталей до крупных конструктивных деталей.
Швейцарская токарная обработка
Швейцарская токарная обработка, или Швейцарская обработка, особенно подходит для обработки небольших, сложных деталей с высокой точностью. В нем используются токарные станки с подвижной бабкой, оснащенные приводным инструментом для выполнения операций точения, фрезерования, сверления и нарезания резьбы за один установ. Швейцарская токарная обработка повышает производительность и обеспечивает точность размеров деталей, изготовленных из прутков из нержавеющей стали 17-4.
Лазерная резка
Лазерная резка использует сфокусированный лазерный луч для точной резки листов или пластин из нержавеющей стали 17-4. Этот бесконтактный процесс обеспечивает чистые края с минимальными зонами термического воздействия, что делает его пригодным для сложных конструкций и тонких материалов. Лазерная резка широко используется при изготовлении листового металла для изготовления деталей в аэрокосмической, электронной и архитектурной сферах.
Wire EDM (электроэрозионная обработка)
Проволочная электроэрозионная обработка — это прецизионный процесс обработки, в котором используется тонкая электрически заряженная проволока для резки нержавеющей стали 17-4. При этом используются электрические искры между проволокой и заготовкой для точной эрозии материала. Проволочная электроэрозионная обработка предпочтительна для изготовления сложных форм, мелких деталей и острых углов без возникновения механических напряжений, что делает ее подходящей для изготовления инструментов и штампов, изготовления пресс-форм и компонентов аэрокосмической промышленности.
Шлифовальные
Шлифование предполагает использование абразивных кругов для удаления материала и достижения точных размеров и качества поверхности компонентов из нержавеющей стали 17-4. Он эффективен для достижения жестких допусков и улучшения качества поверхности обрабатываемых деталей. Операции шлифования включают плоское шлифование, круглое шлифование и бесцентровое шлифование, что обеспечивает универсальность при производстве деталей для различного промышленного применения.
Штамповка и формовка
В процессе штамповки и формовки листы или заготовки из нержавеющей стали 17-4 деформируются в желаемую форму с помощью прессов и штампов. Штамповка включает в себя прессование материала между штампами для его резки или формования, тогда как при формовании используются операции гибки и формования для достижения сложной геометрии. Эти процессы широко используются в автомобильной, бытовой и аэрокосмической промышленности для производства крупносерийных компонентов с постоянным качеством и точностью размеров.
17-4 Применение нержавеющей стали
Уникальное сочетание высокой прочности, превосходной коррозионной стойкости и простоты изготовления делает нержавеющую сталь 17-4 идеальной для широкого спектра применений. Некоторые из наиболее распространенных приложений включают в себя:
- авиационно-космическая промышленность: Используется для компонентов конструкций, лопаток турбин и других важных деталей, требующих высокой прочности и устойчивости к коррозионному растрескиванию под напряжением.
- Медицинские приборы: Используется в хирургических инструментах, стоматологических инструментах и ортопедических имплантатах благодаря своей биосовместимости и устойчивости к коррозии.
- Нефтегазовая промышленность: Используется в клапанах, насосах и другом оборудовании, подвергающемся воздействию агрессивных сред и высокого давления.
- Химическая обработка: Подходит для технологического оборудования, резервуаров и трубопроводных систем, работающих с агрессивными химикатами.
- Морские применения: Идеально подходит для морского оборудования, валов и гребных винтов благодаря устойчивости к коррозии в морской воде.
Каковы некоторые примеры нержавеющей стали 17-4?
Нержавеющая сталь 17-4 используется в различных компонентах во многих отраслях промышленности. Вот несколько конкретных примеров:
- Лопатки турбины
- Рамы для самолетов
- Крепежные детали (болты, гайки, винты)
- Хирургические инструменты
- Ортопедические имплантаты
- Стоматологические инструменты
- ЛАМПЫ
- Насосы
- Арматура
- Карданные валы
- Морской крепеж
- Скважинные инструменты
- Валы насоса
- Компоненты клапанов
- Смесители
- Конвейеры
- Режущие инструменты
- Стволы огнестрельного оружия
- Ресиверы огнестрельного оружия
- Болты для огнестрельного оружия
Сравнение нержавеющей стали 17-4 с другими металлами
| Свойство/Сплав | 17-4 Нержавеющая сталь | 15-5 Нержавеющая сталь | 304 из нержавеющей стали | 416 из нержавеющей стали | 316 из нержавеющей стали |
|---|---|---|---|---|---|
| Состав | Cr 15-17.5%, Ni 3-5%, Cu 3-5% | Cr 14-16%, Ni 3.5-5.5%, Cu 2.5-4.5% | Хр 18-20%, Ni 8-10.5% | Cr 12-14%, Ni ≤ 0.75%, S 0.15-0.35% | Cr 16-18%, Ni 10-14%, Мо 2-3% |
| Прочность на растяжение (МПа) | 930 | 965 | 505 | 585 | 515 |
| Предел текучести (МПа) | 725 | 790 | 215 | 275 | 205 |
| Твердость (HRC) | 38-42 | 31-38 | 70 рупий | 95 рупий | 79 рупий |
| Устойчивость к коррозии | Прекрасно | Прекрасно | Хорошо | Умеренная | Прекрасно |
| Machinability | Хорошо | Хорошо | Хорошо | Прекрасно | Умеренная |
| свариваемость | Хорошо | Хорошо | Прекрасно | Умеренная | Прекрасно |
| Приложения | Аэрокосмическая, медицинская, химическая обработка | Аэрокосмическая, химическая обработка, морская промышленность | Кухонные принадлежности, Промышленные, Архитектурные | Шестерни, болты, детали клапанов | Морской, Химическая обработка, Медицинский |
| Термическая обработка | Осадочное твердение | Осадочное твердение | Ничто | Отжиг, отпуск | Отжиг, снятие напряжения |
Как выбрать
- Нержавеющая сталь 17-4 против нержавеющей стали 15-5: выберите нержавеющую сталь 15-5 для более высокой прочности и ударной вязкости, особенно в аэрокосмической отрасли. Оба обладают превосходной коррозионной стойкостью и схожими свойствами, но 15-5 имеет улучшенную поперечную вязкость.
- Нержавеющая сталь 17-4 против нержавеющей стали 304: выберите 17-4 для более высокой прочности и твердости, что делает его подходящим для применений с высокими нагрузками. Используйте 304 для обеспечения превосходной свариваемости, формуемости и общей коррозионной стойкости в менее сложных условиях.
- Нержавеющая сталь 17-4 против нержавеющей стали 416: Выбирайте 416 для превосходной обрабатываемости, особенно при производстве винтов и шестерен. Используйте 17-4 для повышения общей прочности, твердости и устойчивости к коррозии.
- Нержавеющая сталь 17-4 против нержавеющей стали 316: Выбирайте 316 для превосходной коррозионной стойкости в морских и химических средах, особенно там, где необходима устойчивость к хлоридам. Используйте 17-4 для более высокой прочности и твердости в конструкциях.
Вывод
Нержавеющая сталь 17-4. Уникальное сочетание высокой прочности, твердости и коррозионной стойкости в сочетании со способностью подвергаться дисперсионному твердению делает ее ценным материалом для требовательных применений. Тщательный контроль ее состава, микроструктуры и методов обработки гарантирует, что нержавеющая сталь 17-4 продолжает отвечать растущим потребностям современного машиностроения и производства.
У вас есть еще вопросы? Для получения дополнительной информации о нержавеющей стали 17-4 свяжитесь с нами. бойы экспертов.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
FAQ
Нержавеющую сталь 17-4 можно обрабатывать традиционными методами, такими как механическая обработка, сварка и ковка, но следует уделять внимание ее высокой твердости и прочности. Во время обработки следует использовать режущие инструменты из твердого сплава и выбирать соответствующую скорость резания. Термическая обработка является важным этапом обработки нержавеющей стали 17-4. Процесс отжига растворением обычно проводят при температуре около 1040°С для растворения осадка и гомогенизации микроструктуры с последующим быстрым охлаждением (обычно закалкой в воде) для сохранения мартенситной структуры. Впоследствии обработка старением проводится при определенной температуре, чтобы выделить фазы упрочнения и отрегулировать механические свойства в соответствии с конкретными требованиями.
Да, нержавеющая сталь 17-4 магнитна. Этот сплав имеет мартенситную структуру, которая после термообработки проявляет заметные магнитные свойства, в отличие от аустенитных нержавеющих сталей, таких как 304 и 316, которые немагнитны.
Нержавеющая сталь 17-4 обладает хорошей коррозионной стойкостью и может эффективно предотвращать появление ржавчины в большинстве сред. Однако в средах с высокой концентрацией хлоридов, например, в морской среде или в определенных химических средах, может возникнуть точечная и щелевая коррозия, приводящая к ржавчине.
Цена на нержавеющую сталь 17-4 варьируется в зависимости от рыночного спроса и предложения, партии продукции и объема закупок. Как правило, нержавеющая сталь 17-4 дороже, чем обычные аустенитные нержавеющие стали, такие как 304 и 316. Для получения конкретной информации о ценах рекомендуется обращаться к поставщикам или производителям нержавеющей стали для получения последних расценок.
Каталог: Руководство по материалам
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
