mim материал неръждаема стомана 17-4

MIM 17-4 PH Преглед

Базиран на стандарта AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH е неръждаема стомана с мартензитно утаяване. Отличава се със съчетание от устойчивост на корозия и механични качества.

Един от най-широко използваните MIM материали в сектора за леене под налягане на метали е неръждаема стомана 17-4 PH. Този метал има страхотна комбинация от устойчивост на корозия, твърдост и здравина. Сложните части с добра здравина са възможни благодарение на изключителните качества на 17-4. Освен това, вторичното втвърдяване се извършва по време на процеса на синтероване чрез модифициране на определени параметри.

Тъй като 17-4 PH е устойчив на корозия подобно на 304L, той често се използва в приложения, изискващи механични свойства.

Освен това, MIM-17-4 PH се идентифицира с UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 и неръждаема стомана 17-4 PH.

 

Състав на химикалите

Химическият състав на неръждаема стомана 17-4 е посочен по-долу, с елементи и съответните им тегловни проценти:

• Желязо (Fe):Баланс (останалата част)
• Никел (Ni):3,00-5,00%
• Силиций (Si):1,00%
• Въглерод (C):0,07%
• Хром (Cr):15.50-17.50%
• Ниобий (Nb):0,15-0,45%
• Манган (Mn):1,00%
• Мед (Cu):3,00-5,00%
• Сяра (S):0,03%

Съставът осигурява здравина на материала, устойчивост на корозия и други свойства, подходящи за различни индустриални приложения.

Неръждаемата стомана MIM 17-4 PH обикновено има механични качества, които са с 10–25% по-лоши от кованата 17-4 PH. Основните причини включват:

Дефектите при синтероване включват остатъчни въглеродни примеси, задържани пори и зърна.
Загуба на елементи, причинена от изпаряване: Cr, Cu и Ni.
Включване на примеси: O, C и N.

При забавяне на синтероването лицево-центрираната кубична аустенитна фаза се стабилизира от въглеродни и азотни компоненти. От друга страна, центрираният кубичен делта ферит ще ускори темпото на синтероване. Неръждаемата стомана 17-4PH претърпява реакции на утаяване, които водят до висока твърдост и якост, докато остатъчният делта-ферит намалява якостта. Освен това мартензитът се появява по време на фазата на охлаждане след синтероване.

Ключов компонент на продуктите MIM е кислородът. Първоначалната повърхност на праховете от неръждаема стомана, покрити с оксиди, е висока и количеството кислород варира в зависимост от метода на производство на прах. Високите нива на кислород в частите MIM 17-4 PH водят до лоша устойчивост на корозия и по-лоши механични характеристики, тъй като тези оксиди ще отнемат способността на хрома да инхибира корозията.

 

Типичните свойства

Усъвършенствана техника за създаване на сложни, високопроизводителни части от неръждаема стомана е MIM. Пиковата температура, скоростта на нагряване, околната среда, продължителността на задържане и размерът на частиците на праха влияят върху това как неръждаемата стомана 17-4 PH се синтерира. Множество фактори оказват влияние върху състава на сплавта 17-4 PH, което от своя страна влияе върху фазите на микроструктурата, поведението при синтероване и крайните характеристики. Азотът от атмосферата на процеса, кислородът от праха или атмосферата и въглеродът от праха или свързващото вещество са основните компоненти.

 

Идеалният баланс на здравина, твърдост и устойчивост на корозия прави 17-4 PH популярен избор. Продукти в областта на електрониката, стоматологията, медицината и космонавтиката намират комбинацията от качества за привлекателна след топлинна обработка. вариращи в зависимост от състава, с промени в Fe, Ni, Cu и Cr. Температурата на солидус е около 1405°C, а тази на ликвидус е приблизително 1440°C. Механичните качества реагират на топлинна обработка; удължението при счупване варира от 8 до 14%, границата на провлачване варира от 760 до 1240 MPa, якостта на опън варира от 1000 до 1340 MPa, а твърдостта достига 43 HRC.

 

Изключителната комбинация от здравина, твърдост и устойчивост на корозия прави неръждаемата стомана 17-4 PH предпочитан избор в индустрията за леене под налягане на метали. Мартензитната неръждаема стомана, която най-често се закалява чрез валежи, е 17-4 PH.

• Голяма сила
• Изключително трудно
• Превъзходна устойчивост на корозия
• Издръжливост на счупвания
• характеристики на термична обработка и заваряване

 

Ефекти на Binder и Debinding

За леене под налягане от неръждаема стомана 17-4 PH се използват много свързващи системи; най-популярните са 60% пълнител, 30% гръбнак и 10% повърхностно активно вещество.

Тъй като остатъчните съставки на свързващото вещество ще променят крайните нива на кислород или въглерод, освобождаването от свързване оказва влияние върху крайните характеристики. Деполимеризацията или екстракцията с разтворител е началната стъпка в разлепването; например парафиновият восък се разтваря в хептан, а политилен гликолът се разтваря в гореща вода. Освен това димяща азотна киселина се използва при каталитично отстраняване на свързването за отстраняване на полиоксиметилен. Най-добрият начин за отстраняване на свързващото вещество във втория етап на отделяне е да се държи при 600 до 1000°C във водородна среда. Тази фаза понякога се нарича начален етап на синтероване.

 

Въздействие на параметрите на синтероване

Редица променливи си взаимодействат по време на синтероването на неръждаема стомана 17-4 PH, за да определят крайната плътност, фаза, микроструктура и характеристики. Четирите основни компонента на статистическия анализ са топлинна обработка, атмосфера на синтероване, първоначална концентрация на кислород и размер на частиците.

Температурата на синтероване оказва най-голямо влияние върху плътността на синтероването.

 

Размерът на частиците

Повърхностната дифузия е процесът, чрез който се осъществява първото свързване на частиците по време на синтероването; по-малка частица с по-голяма повърхност ще укрепи първоначалната връзка. Адхезията на частиците на основния полимер ще бъде заменена от повърхностно дифузионно свързване, след като настъпи пиролизата на свързващото вещество. Дифузията на границите на зърната се нуждае от растеж на шийката, тъй като свързването при синтероване между металните частици се увеличава, за да се създадат граници на зърната между частиците. Когато се образува границата на зърното, размерът на зърното играе основна роля при синтероването, когато започне свиването, и има обратен ефект върху скоростта на синтероване. Въпреки това, въздействието на първоначалния размер на частиците може да бъде противодействано чрез по-високи пикови температури или по-дълго време на задържане.

 

Атмосферата

При неръждаемата стомана стандартните опции за среда за синтероване включват вакуум, водород, азот, водород-азот и аргон-водород.


Двете най-популярни атмосфери на синтероване за неръждаема стомана 17-4 PH са водород и вакуум. Има забележим спад в оксида, когато се добави въглерод. Както силицийът, така и хромът могат да задържат кислород без добавянето на въглерод от графит. Редукцията на оксид се получава, когато температурата е висока и нивото на водород е високо; ниска точка на оросяване ще гарантира този процес. Окислението на студената повърхност, което настъпва след синтероването, ще създаде пасивно покритие от силиций, желязо и хром, което е устойчиво на корозия.

Като силен стабилизатор на аустенит, азотът оказва влияние върху развитието на мартензит и крайните характеристики на неръждаемата стомана. Докато се охлажда, азотът, който е разтворим в аустенит, се утаява като Cr2N. Хромът в областта на границата на зърното ще бъде изчерпан от тази утайка, което ще доведе до бърза локализирана корозия. В резултат на това трябва да предотвратим навлизането на азот в атмосферата на синтероване и да охладим компонентите под 900°C със скорост от 200°C на минута. в неръждаема стомана 17-4 PH за предотвратяване на производството на хромен нитрид.

Графитът също произвежда ниско парциално налягане на въглероден окис във вакуумни пещи, поради което графитните вакуумни пещи са успешни при вакуумно синтероване. При 1300°C и ниско парциално налягане на CO от 0,001, той може да превърне хромния оксид в хром.

 

 

Температура и скорост на нагряване

Типичните цикли на синтероване включват елиминиране на примесите и процеси на изгаряне на свързващото вещество, които включват нагряване и задържане при различни температури. За намаляване на примесите идеалната температура е близо до 1000°C, докато за окончателно отстраняване на полимер тя е близо до 600°C.

Неръждаемата стомана 17-4PH претърпява свиване при синтероване при дилатометрично изпитване при пикова скорост от около 1250°C, докато пълната плътност (98%) налага пикова температура от 1300°C. Медта и хромът обаче ще се изпарят при тези високи температури, което може би ще доведе до загуба на термична обработка и устойчивост на корозия.

 

Освен това, синтезът на делта-ферит се подпомага от по-високи температури; чрез по-бърза дифузия, тази фаза ще помогне за окончателното уплътняване. Бели делта-феритни колонии и тъмни участъци от кръгли оксидни пори се виждат на следната микроструктурна графика на MIM 17-4PH при синтероване.

Микроструктурата на 1260 SS17-4 MIM

 

Контрол на въглерода

По време на процеса на синтероване въглеродът е друг стабилизатор на аустенит. По-висока якост и твърдост ще бъдат постигнати с ниски нива на съдържание на задържан въглерод в 17-4, под 0,1 тегловни процента. Фазите, плътността и механичните характеристики на неръждаема стомана 17-4 PH ще бъдат повлияни от промяната на въглеродното съдържание.

 

Атомизираният прах на процеса MIM, остатъците от свързващо вещество, цикълът на отстраняване на свързващото вещество, средата на синтероване, началният кислород и пиковата температура на синтероване са някои от променливите, които влияят на нивото на въглерод. Основният определящ фактор за крайното съдържание на въглерод по време на синтероването е първоначалното ниво на кислород. Например, 0,03% въглерод се губи по време на водородно синтероване на 17-4 газови атомизирани прахове при 1343°C. Освен това, особено при по-ниски температури на синтероване, остатъците от свързващо вещество могат също да причинят въглеродно замърсяване.

При водородно и вакуумно синтероване, якостта на опън на неръждаема стомана 17-4 се влияе от количествата въглерод, които се задържат. При топлинна обработка H900 или H1100 или при стандартно синтероване при 1300 до 1360°C. Следващото изображение илюстрира как якостта на опън забележимо намалява с увеличаване на въглеродното съдържание.

 

Поддържане на времето

При синтероване времето на задържане при най-висока температура пада между 60 и 120 минути. от графиката на синтерована плътност спрямо температура и време, която следва. Тъй като температурата се повишава от 1240°C до 1360°C, тя показва прогресивна плътност от 96,3% до 98,3%. Компактите за синтероване постигат пълна плътност (98%) след 60 минути задържане. Порьозността се отстранява и скоростта на анихилация на порите се намалява по време на тази фаза. Загубата на границите на зърното и умората на порьозността са основните причини.

 

Предимства на MIM 17-4

Висока устойчивост на корозия
Стареене, предизвикано от термична обработка
Индустриална здравина и издръжливост
Изключителна устойчивост на топлина
Идеален за сложната геометрия на MIM

 

Механични характеристики

Що се отнася до структурните устройства, се използва MIM 17-4 PH. Любимите сравними характеристики са якост, твърдост и удължение. В допълнение, умората, границата на провлачване и якостта на счупване са проблеми, които се влияят от няколко променливи на обработка.

Следното изображение обобщава средните параметри на 17-4 PH въз основа на статистически анализ на няколко MIM проекта. Параметрите на синтероване са отговорни за около 60% от вариациите в свойствата.

 

Съгласно индустриалния стандарт MIM, неръждаемата стомана 17-4 PH трябва да има минимална якост на опън от 790 MPa, твърдост от 27 HRC след синтероване и твърдост от 1070 MPa и 33 HRC след термична обработка. 4% удължение и за двете. Якостта на опън на неръждаема стомана 17-4PH след синтероване при 1350°C и термична обработка H900 е 1280 MPa за прах, пулверизиран с газ, и 1136 MPa за прах, пулверизиран с вода. Трябва да се отбележи, че газово пулверизираният прах може да постигне термично обработена якост на опън от 1485 MPa с 9% удължение.

 

Устойчивост на корозия

Четири вида синтерована неръждаема стомана (304, 316, 430 и 17-4) се подлагат на стандартни тестове за корозия в различни ситуации. Резултатите показват, че 17-4 е най-малко устойчив на тези условия. Освен това, тъй като порите на синтерованите компоненти причиняват локална корозия чрез концентрационна поляризация, кованият материал е по-устойчив на корозия от синтерования материал. Водородното синтероване и газовият пулверизиран прах са две популярни техники за подобряване на устойчивостта на корозия, тъй като остатъчният кислород е недостатък.

Устойчивостта на корозия също е свързана с биосъвместимостта. В сравнение с титанови и кобалтови сплави, неръждаемата стомана 17-4 PH има добра цитотоксичност, но й липсва конкурентна обща биосъвместимост.

 

PH Application Market за MIM 17-4

Изключителните механични качества се осигуряват от неръждаема стомана 17-4 PH при температури до 350°C. В допълнение, той е достатъчно издръжлив както за вазов метал, така и за заварки, а изкривяването и образуването на котлен камък могат да бъдат намалени чрез нагряване при ниска температура за кратък период от време.

Поради превъзходната си устойчивост на корозия и топлина, аерокосмическата неръждаема стомана 17-4 е чудесен избор за аерокосмически приложения. Високата чистота на праха и плътността могат да осигурят живота на продуктите MIM 17-4 и да минимизират промяната на грешката.

Превозни средства
Най-широко използваният материал в производството на автомобили е неръждаема стомана 17-4, защото е лесна за обработка в различни форми. Със значителна издръжливост технологията за леене под налягане на метал също така увеличава капацитета си за сложна геометрия.

Клиенти
Поради изключителната си устойчивост на корозия, 17-4 се използва широко в потребителски приложения, използващи технологията MIM. Освен това изключителната здравина и твърдост на този материал гарантират безпроблемна функционалност.

В заключение

MIM 17-4 PH прави невероятни крачки в оптимизирането на структурните свойства. За множество подходящи приложения той предлага разнообразие от привлекателни комбинации от синтеровани свойства. Температурата на синтероване е основният определящ фактор за крайните характеристики в сравнение с вида на праха, размера на частиците, плътността в зелено, продължителността на задържане и други параметри. Освен това, фазата, която присъства в синтерованите материали, влияе на синтерованите свойства.

Междувременно термичната обработка след синтероване, синтерованата плътност и фазовата морфология влияят върху характеристиките. Докато синтерованата плътност определя характеристиките, горещото изостатично пресоване (HIP) ги подобрява.

Шприцоването на метали (MIM) става все по-напреднало с неръждаема стомана 17-4 PH. За да предложи допълнителни приложения за синтерован 17-4 PH, JHMIM зависи от технологичната база на MIM.