mim materiaal vlekvrye staal 17-4

MIM 17-4 PH Oorsig

Gebaseer op die AISI 17-4 PH-standaard, is MIM 17-4 PH 'n martensietiese neerslag-hardende vlekvrye staal. Dit word gekenmerk deur 'n mengsel van korrosiebestandheid en meganiese eienskappe.

Een van die mees gebruikte MIM-materiale in die metaalspuitgietsektor is 17-4 PH vlekvrye staal. Hierdie metaal het 'n wonderlike mengsel van korrosiebestandheid, hardheid en sterkte. Komplekse stukke met goeie sterkte word moontlik gemaak deur 17-4 se uitsonderlike eienskappe. Verder word sekondêre verharding tydens die sinterproses uitgevoer deur sekere parameters te wysig.

Aangesien 17-4 PH korrosie soortgelyk aan 304L weerstaan, word dit gereeld gebruik in toepassings wat meganiese eienskappe vereis.

Daarbenewens word MIM-17-4 PH geïdentifiseer deur UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 en vlekvrye staal 17-4 PH.

 

Samestelling van chemikalieë

Die chemiese samestelling van Stainless Steel 17-4 word hieronder gelys, met elemente en hul onderskeie gewigspersentasies:

• Yster (Fe):Saldo (oorblywende gedeelte)
• Nikkel (Ni):3,00-5,00%
• Silikon (Si):1,00%
• Koolstof (C):0,07%
• Chroom (Cr):15,50-17,50%
• Niobium (Nb):0,15-0,45%
• Mangaan (Mn):1,00%
• Koper (Cu):3,00-5,00%
• Swael (S):0,03%

Die samestelling verseker die materiaal se sterkte, korrosiebestandheid en ander eienskappe wat geskik is vir verskeie industriële toepassings.

MIM 17-4 PH vlekvrye staal het tipies meganiese eienskappe wat 10–25% swakker is as bewerkte 17-4 PH. Die primêre oorsake sluit in:

Sinterfoute sluit in voortslepende koolstof onsuiwerhede, behoue ​​porieë en korrels.
Verdamping-geïnduseerde verlies van elemente: Cr, Cu en Ni.
Onsuiwerheidsinsluiting: O, C en N.

Met stadige sintering word die gesiggesentreerde kubieke austenietfase deur koolstof- en stikstofkomponente gestabiliseer. Aan die ander kant sal liggaamsgesentreerde kubieke delta-ferriet die pas van sintering versnel. Vlekvrye staal 17-4PH ondergaan neerslagreaksies wat lei tot hoë hardheid en sterkte, terwyl oorblywende delta-ferriet sterkte verminder. Daarbenewens vind martensiet plaas tydens die afkoelfase na sintering.

'n Sleutelkomponent van MIM-produkte is suurstof. Die aanvanklike oppervlakte van vlekvrye staalpoeiers wat met oksiede bedek is, is hoog, en die hoeveelheid suurstof wissel na gelang van die poeiervervaardigingsmetode. Hoë suurstofvlakke in MIM 17-4 PH dele lei tot swak weerstand teen korrosie en minderwaardige meganiese eienskappe aangesien hierdie oksiede chroom se vermoë om korrosie te inhibeer, sal wegneem.

 

Die Tipiese Eienskappe

’n Gesofistikeerde tegniek vir die skep van ingewikkelde, hoëprestasie-vlekvrye staalonderdele is MIM. Piektemperatuur, verhittingstempo, omgewing, houduur en poeierdeeltjiegrootte beïnvloed alles hoe vlekvrye staal 17-4 PH sinter. Talle faktore beïnvloed die samestelling van die 17-4 PH-legering, wat weer die mikrostruktuurfases, sintergedrag en uiteindelike eienskappe beïnvloed. Stikstof uit die prosesatmosfeer, suurstof uit die poeier of atmosfeer, en koolstof van die poeier of bindmiddel is die primêre komponente.

 

Die ideale balans van sterkte, hardheid en weerstand teen korrosie maak 17-4 PH 'n gewilde keuse. Produkte op die gebied van elektronika, tandheelkunde, medisyne en lugvaart vind die mengsel van eienskappe aantreklik na hittebehandeling. wissel volgens die samestelling, met veranderinge in Fe, Ni, Cu en Cr. Die temperatuur van solidus is ongeveer 1405°C, en dié van liquidus is ongeveer 1440°C. Die meganiese eienskappe reageer op hittebehandeling; breukverlenging wissel van 8 tot 14%, opbrengssterkte wissel van 760 tot 1240 MPa, treksterkte wissel van 1000 tot 1340 MPa, en hardheid bereik 43 HRC.

 

Die uitsonderlike kombinasie van sterkte, hardheid en korrosiebestandheid maak 17-4 PH vlekvrye staal 'n voorkeurkeuse in die metaalspuitgietbedryf. Die martensitiese vlekvrye staal wat die meeste neerslag verhard is, is 17-4 PH.

• Groot sterkte
• Uiters hard
• Uitstekende weerstand teen korrosie
• taaiheid vir frakture
• eienskappe van hittebehandeling en sweiswerk

 

Effekte van bindmiddel en ontbinding

Vir vlekvrye staal 17-4 PH spuitgietwerk word baie bindmiddelstelsels gebruik; die gewildste is 60% vuller, 30% ruggraat en 10% oppervlakaktiewe middel.

Omdat oorblywende bindmiddelbestanddele die finale suurstof- of koolstofvlakke sal verander, het ontbinding 'n impak op die finale eienskappe. De-polimerisasie of oplosmiddelekstraksie is die aanvanklike stap in debinding; byvoorbeeld, paraffienwas los in heptaan op, en politileenglikol los in warm water op. Boonop word rokende salpetersuur gebruik in katalitiese ontbinding om polioksimileen te verwyder. Die beste manier om die bindmiddel in die tweede fase van ontbinding te verwyder, is om dit by 600 tot 1000°C in 'n waterstofomgewing te hou. Daar word soms na hierdie fase verwys as die sinterbeginstadium.

 

Sintering Parameter Impak

'n Aantal veranderlikes is in wisselwerking tydens die sintering van vlekvrye staal 17-4 PH om die finale digtheid, fase, mikrostruktuur en eienskappe te definieer. Die vier primêre komponente van statistiese analise is hittebehandeling, sinteratmosfeer, aanvanklike suurstofkonsentrasie en deeltjiegrootte.

Die sintertemperatuur het die meeste invloed op gesinterde digtheid.

 

Die grootte van deeltjies

Oppervlakdiffusie is die proses waardeur die eerste deeltjiebinding tydens sintering plaasvind; 'n kleiner deeltjie met 'n groter oppervlak sal die aanvanklike binding versterk. Die ruggraat polimeer se partikel adhesie sal vervang word deur oppervlak diffusie binding sodra bindmiddel pirolise plaasvind. Korrelgrensdiffusie benodig nekgroei aangesien sinterbinding tussen metaaldeeltjies toeneem om korrelgrense tussen deeltjies te skep. Wanneer die korrelgrens vorm, speel die korrelgrootte 'n groot rol in sintering wanneer krimping begin, en dit het 'n omgekeerde effek op die sintertempo. Die impak van aanvanklike deeltjiegrootte kan egter teengewerk word deur groter piektemperature of langer houtye.

 

Die atmosfeer

In vlekvrye staal sluit die standaard sinteromgewingsopsies vakuum, waterstof, stikstof, waterstof-stikstof en argon-waterstof in.


Die twee gewildste sinteratmosfeer vir vlekvrye staal 17-4 PH is waterstof en vakuum. Daar is 'n merkbare daling in oksied wanneer koolstof bygevoeg word. Beide silikon en chroom kan suurstof vashou sonder die koolstofbyvoeging van grafiet. Oksiedvermindering vind plaas wanneer die temperatuur hoog is en die waterstofvlak hoog is; 'n lae doupunt sal hierdie proses waarborg. Die koue oppervlak oksidasie wat plaasvind na sintering sal 'n passiewe laag van silikon, yster en chroom skep wat korrosie weerstaan.

As 'n sterk austenietstabiliseerder het stikstof 'n impak op die ontwikkeling van martensiet en die uiteindelike eienskappe van vlekvrye staal. Soos dit afkoel, presipiteer stikstof, wat oplosbaar is in austeniet, as Cr2N. Die chroom in die graangrensgebied sal deur hierdie neerslag uitgeput word, wat gelokaliseerde korrosie vinnig sal veroorsaak. Gevolglik moet ons verhoed dat stikstof die sinteratmosfeer binnedring en die komponente onder 900°C afkoel teen 'n tempo van 200°C per minuut. in vlekvrye staal 17-4 PH om die produksie van chroomnitried te voorkom.

Grafiet produseer ook lae parsiële druk van koolstofmonoksied in vakuumoonde, en daarom is grafietvakuumoonde suksesvol in vakuumsintering. By 1300°C en 'n lae CO-parsiële druk van 0,001, kan dit chroomoksied na chroom omskakel.

 

 

Temperatuur en Verhittingskoers

Tipiese sintersiklusse sluit onreinheidsuitskakeling en bindmiddeluitbrandingsprosesse in wat verhitting en hou by verskillende temperature behels. Vir die vermindering van onsuiwerhede is die ideale temperatuur naby aan 1000°C, terwyl dit vir uiteindelike polimeerverwydering naby 600°C is.

Vlekvrye staal 17-4PH ondergaan sinterkrimping in dilatometrietoetsing teen 'n piektempo van ongeveer 1250°C, terwyl volle digtheid (98%) 'n piektemperatuur van 1300°C noodsaak. Koper en chroom sal egter by hierdie hoë temperature verdamp, wat dalk 'n verlies aan hittebehandeling en korrosiebestandheid veroorsaak.

 

Daarbenewens word die sintese van delta-ferriet aangehelp deur hoër temperature; deur vinniger diffusie, sal hierdie fase help met die finale verdigting. Wit delta-ferrietkolonies en donker areas van sirkelvormige oksiedporieë is sigbaar in die volgende mikrostruktuurgrafiek van MIM 17-4PH in sintering.

Die mikrostruktuur van 1260 SS17-4 MIM

 

Beheer van koolstof

Tydens die sinterproses is koolstof nog 'n austenietstabilisator. Hoër sterkte en hardheid sal bereik word met lae behoue ​​koolstofinhoudvlakke in 17-4, onder 0,1 gewig persent. Vlekvrye staal 17-4 PH se fases, verdigting en meganiese eienskappe sal almal beïnvloed word deur die koolstofinhoudverandering.

 

Die MIM-proses se geatomiseerde poeier, bindmiddelreste, ontbindingsiklus, sinteromgewing, beginsuurstof en pieksintertemperatuur is van die veranderlikes wat die koolstofvlak beïnvloed. Die primêre determinant van die uiteindelike koolstofinhoud tydens sintering is die aanvanklike suurstofvlak. Byvoorbeeld, 0.03% koolstof gaan verlore tydens waterstofsintering van 17-4 gas vernevelde poeiers by 1343°C. Verder, veral by laer sintertemperature, kan bindmiddelreste ook koolstofbesmetting veroorsaak.

In waterstof- en vakuumsintering word die treksterkte van vlekvrye staal 17-4 beïnvloed deur die hoeveelhede koolstof wat behoue ​​bly. In óf die H900 óf H1100 hittebehandeling, of in die standaard sintering by 1300 tot 1360°C. Die volgende beeld illustreer hoe treksterkte merkbaar afneem namate koolstofinhoud styg.

 

Handhawing van tyd

By sintering val houtye by die hoogste temperatuur tussen 60 en 120 minute. vanaf die gesinterde digtheid teenoor temperatuur en tyd grafiek wat volg. Soos die temperatuur van 1240°C tot 1360°C styg, toon dit 'n progressiewe digtheid van 96.3% tot 98.3%. Die sinterkompakte bereik volle digtheid (98%), na 60 minute se hou. Poreusheid word verwyder en die tempo van porie-vernietiging word gedurende hierdie fase verlaag. Die verlies aan graangrense en porositeitmoegheid is die primêre oorsake.

 

Voordele van MIM 17-4

Hoë weerstand teen korrosie
Hittebehandeling-geïnduseerde ouderdom verharding
Industriële sterkte en duursaamheid
Uitstekende weerstand teen hitte
Ideaal vir MIM se ingewikkelde meetkunde

 

Meganiese eienskappe

Wat strukturele toestelle betref, word MIM 17-4 PH gebruik. Gunsteling vergelykbare eienskappe is sterkte, hardheid en verlenging. Daarbenewens is moegheid, opbrengssterkte en breuktaaiheid kwessies wat deur verskeie verwerkingsveranderlikes beïnvloed word.

Die volgende beeld som die gemiddelde parameters van 17-4 PH op gebaseer op statistiese ontleding van verskeie MIM-projekte. Sinterparameters is verantwoordelik vir ongeveer 60% van die variasie in eienskappe.

 

Volgens die MIM-industriestandaard moet vlekvrye staal 17-4 PH 'n minimum treksterkte van 790 MPa hê, 'n hardheid van 27 HRC na sintering, en 'n hardheid van 1070 MPa en 33 HRC na hittebehandeling. 4% verlenging vir beide. Die treksterkte van vlekvrye staal 17-4PH na 1350°C sintering en H900-hittebehandeling is 1280 MPa vir gas-geatomiseerde poeier en 1136 MPa vir water-geatomiseerde poeier. Daar moet kennis geneem word dat gasverstuifde poeier 'n hittebehandelde treksterkte van 1485 MPa met 9% verlenging kan bereik.

 

Weerstand teen korrosie

Vier soorte gesinterde vlekvrye staal (304, 316, 430 en 17-4) word in 'n verskeidenheid situasies aan standaard korrosietoetsing onderwerp. Die resultate toon dat 17-4 die minste weerstand teen hierdie toestande is. Verder, omdat porieë op gesinterde komponente plaaslike korrosie deur konsentrasiepolarisasie veroorsaak, is bewerkte materiaal meer bestand teen korrosie as gesinterde materiaal. Waterstofsintering en gasverstuifde poeier is twee gewilde tegnieke om weerstand teen korrosie te verbeter omdat oorblywende suurstof 'n nadeel is.

Korrosiebestandheid hou ook verband met bioversoenbaarheid. In vergelyking met titaan- en kobaltlegerings, het vlekvrye staal 17-4 PH goeie sitotoksisiteit, maar het nie mededingende algehele bioversoenbaarheid nie.

 

PH Aansoekmark vir MIM 17-4

Uitstekende meganiese eienskappe word verskaf deur 17-4 PH vlekvrye staal by temperature so hoog as 350°C. Daarbenewens is dit duursaam genoeg vir beide vaasmetaal en sweislasse, en kromming en skaalvorming kan verminder word deur vir 'n kort tydperk teen 'n lae temperatuur te verhit.

As gevolg van sy uitstekende korrosie- en hittebestandheid, is Aerospace 17-4 vlekvrye staal 'n uitstekende keuse vir lugvaarttoepassings. Hoë poeiersuiwerheid en verdigting kan die leeftyd van MIM 17-4 produkte verseker en foutverandering minimaliseer.

Voertuie
Die materiaal wat die meeste in die vervaardiging van motors gebruik word, is vlekvrye staal 17-4 omdat dit maklik is om in 'n verskeidenheid vorms te verwerk. Met aansienlike duursaamheid, verhoog metaal spuitgiet tegnologie ook sy kapasiteit vir komplekse meetkunde.

Kliënte
As gevolg van sy buitengewone korrosiebestandheid, word 17-4 wyd gebruik in verbruikerstoepassings wat MIM-tegnologie gebruik. Verder waarborg die uitsonderlike sterkte en hardheid van hierdie materiaal foutvrye funksionaliteit.

Ter afsluiting

MIM 17-4 PH maak ongelooflike vordering in die optimalisering van strukturele eienskappe. Vir talle toepaslike toepassings bied dit 'n verskeidenheid aantreklike kombinasies van gesinterde eienskappe. Sintertemperatuur is die primêre determinant van finale eienskappe in vergelyking met poeiertipe, deeltjiegrootte, groendigtheid, houduur en ander parameters. Verder beïnvloed die fase wat in gesinterde materiale teenwoordig is, die gesinterde eienskappe.

Intussen beïnvloed hittebehandeling na sinter, gesinterdigtheid en fasemorfologie almal eienskappe. Terwyl gesinterde digtheid eienskappe bepaal, verbeter Hot Isostatic Pressing (HIP) dit.

Metal Injection Molding (MIM) word al hoe meer gevorderd met vlekvrye staal 17-4 PH. Om verdere toepassings vir gesinterde 17-4 PH aan te bied, is JHMIM afhanklik van die MIM-tegnologiebasis.