Sammensætning af 1.4542 (UNS S17400): 17-4 PH nedbørshærdende rustfrit stål forklaret

Hvad er 1.4542 materiale?

1.4542 er EN-betegnelsen for et præcipitations-hærdende martensitisk rustfrit stål, også kendt som X5CrNiCuNb16-4, AISI 630, 17-4 PH og UNS S17400. Udviklet i 1960'erne, kombinerer den korrosionsbestandigheden af ​​et 16% krom rustfrit stål med styrken af ​​et hærdet legeret stål. Efter opløsningsudglødning ældes den martensitiske struktur ved temperaturer mellem 480 grader og 621 grader for at udfælde fine kobberpartikler, hvilket giver 0,2 % udbyttestyrker fra ca. 585 MPa til 1275 MPa afhængigt af ældningstilstanden. Den leveres som stang, plade, tråd, smedegods og støbegods til komponenter, der har behov for høj styrke, god korrosionsbestandighed og enkel varmebehandling.

Tilsvarende betegnelser

Karakteren er udpeget forskelligt på tværs af de store specifikationssystemer, som vist nedenfor.

System	Betegnelse	Referencestandard
DA	1.4542 / X5CrNiCuNb16-4	EN 10088
UNS	S17400	ASTM A564, A693
ASTM	Karakter 630	ASTM A564, A693, A705
AISI	630	-
JIS	SUS630	JIS G4303, G4304
Rumfart	AMS 5643, AMS 5622	SAE AMS

Kemisk sammensætning

Sammensætningsgrænserne nedenfor kombinerer kravene i EN 10088-3 og ASTM A564 for UNS S17400.

Element	C	Mn	P	S	Si	Cr	Ni	Mo	Cu	Nb+Ta
Grænse, %	0,070 maks	1,00 max	0,040 maks	0,030 maks	0,70 maks	15.0-17.5	3.50-5.00	0,60 maks	3.00-5.00	0.15-0.45

Kobber er det udfældnings-hærdende element: det danner fine sammenhængende bundfald under ældning, der styrker den martensitiske matrix. Niobium plus tantal forfiner strukturen og bidrager med yderligere styrkelse, mens den lave kulstofgrænse holder det så-udglødede materiale maskinbearbejdeligt og svejsbart.

Mekaniske egenskaber efter varmebehandlingstilstand

Minimum mekaniske egenskaber for stænger ifølge ASTM A564 varierer stærkt med ældningstilstanden, som vist nedenfor.

Tilstand	Ældningstemperatur	Trækstyrke, MPa	0,2% YS, MPa	Forlængelse, %	Hårdhed, typisk
Udglødet, tilstand A	-	1034	760	6-15	39 HRC max
H900	480 grader	1380	1275	14	44 HRC
H925	496 grader	1310	1200	14	42 HRC
H1025	552 grader	1170	1140	15	38 HRC
H1075	580 grader	1140	1035	16	36 HRC
H1100	593 grader	1035	930	17	35 HRC
H1150	621 grader	1000	860	19	33 HRC
H1150 + H1150	621 grader, gentaget	965	760	20	33 HRC
H1150M	760 grader derefter 621 grader	860	585	22	27 HRC

Hårdhed i Brinell-termer varierer fra omkring 420 HBW ved H900 ned til omkring 277 HBW ved H1150M. H-betegnelserne svarer til ældningstemperaturen i grader Fahrenheit; tabellen angiver de metriske ækvivalenter i Celsius.

Varmebehandlingspraksis

Standardsekvensen er opløsningsudglødning ved ca. 1040 grader, afkøling i olie eller luft til under 32 grader for at fuldføre den martensitiske transformation, efterfulgt af ældning. Tabellen nedenfor opsummerer ældningscyklusserne i henhold til ASTM A564-praksis.

Tilstand	Behandling	Tid	Køling
H900	480 grader	1 h	Luft
H925	496 grader	4 h	Luft
H1025	552 grader	4 h	Luft
H1075	580 grader	4 h	Luft
H1100	593 grader	4 h	Luft
H1150	621 grader	4 h	Luft
H1150 + H1150	621 grader, hold 4 timer, luftkøl, gentag	4 h + 4 h	Luft
H1150M	760 grader i 2 timer, luftkøling, derefter 621 grader i 4 timer	2 h + 4 h	Luft

Højere ældningstemperaturer øger sejheden og reducerer styrken; lavere temperaturer maksimerer styrke og hårdhed. H1150M er valgt, hvor der kræves optimal sejhed og modstand mod spændingskorrosionsrevner, for eksempel i store-komponenter.

Svejsbarhed og fremstilling

Kvaliteten kan svejses ved hjælp af AWS ER630 fyldmetal, og forvarme- og efteropvarmningspraksis, der bruges til standardhærdelige rustfrie kvaliteter, er generelt ikke påkrævet. Komponenten ældes efter svejsning for at genoprette styrken. Bearbejdning udføres bedst i udglødet tilstand, hvor hårdheden er begrænset til maksimalt ca. 363 HBW; materialemaskinerne med rimelig værktøjstid før ældning. Gradens varme-fleksibilitet, fra H900 til H1150M, lader designere justere styrke og sejhed, så de passer til forskellige anvendelseskrav.

Typiske applikationer

Luftfartskonstruktionskomponenter, fittings og fastgørelseselementer

Kemiske og petrokemiske ventilstammer, sæder og aksler

Olie og gas borehulsværktøjer og brøndhovedkomponenter

Pumpeaksler, pumpehjul og turbineblade

Høj-fastgørelsesanordninger og generelle tekniske komponenter

Ofte stillede spørgsmål

1. Hvad er 1.4542 materiale?

1.4542 er EN-betegnelsen for et præcipitations-hærdende martensitisk rustfrit stål, også skrevet som X5CrNiCuNb16-4, AISI 630, 17-4 PH og UNS S17400. Det opnår høj styrke gennem kobberudfældning under ældning, med korrosionsbestandighed typisk for et 16% krom rustfrit stål.

2. Hvad er de tilsvarende betegnelser for 1,4542?

De vigtigste ækvivalenter er UNS S17400, ASTM A564 og A693 Grade 630, AISI 630, JIS SUS630 og rumfartsspecifikationer såsom AMS 5643 og AMS 5622. Alle refererer til det samme 17-4 PH type nedbørshærdende stål.

3. Hvorfor tilsættes kobber og niob til denne kvalitet?

Kobber er det udfældnings-hærdende element, der danner fine bundfald under ældning og producerer den høje styrke. Niobium plus tantal forfiner kornstrukturen og bidrager med yderligere styrke, mens det afbalancerede chrom- og nikkelindhold giver martensitisk transformation og korrosionsbestandighed.

4. Hvilken varmebehandling skal vælges for maksimal styrke kontra maksimal sejhed?

For maksimal styrke og hårdhed, brug H900 ved 480 grader, hvilket giver omkring 1380 MPa minimum trækstyrke og 44 HRC typisk hårdhed. For maksimal sejhed og duktilitet med lavere styrke, brug H1150M ved 760 grader efterfulgt af 621 grader, hvilket giver omkring 860 MPa minimumstrækstyrke og 27 HRC typisk hårdhed, med den bedste modstand mod spændingskorrosionsrevner.

5. Kan 1.4542 svejses?

Ja. Den kan svejses med AWS ER630 fyldmetal, og de særlige forvarmnings- og efteropvarmningsmetoder, der bruges til standardhærdelige kvaliteter, er generelt ikke påkrævet. Samlingen ældes efter svejsning for at udvikle den nødvendige styrke i både svejsningen og basismetallet.