мим материјал нерѓосувачки челик 17-4

MIM 17-4 PH Преглед

Врз основа на стандардот AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH е мартензитски нерѓосувачки челик кој се стврднува со врнежи. Се одликува со мешавина на отпорност на корозија и механички квалитети.

Еден од најшироко користените MIM материјали во секторот за лиење со вбризгување на метал е нерѓосувачкиот челик 17-4 PH. Овој метал има одлична мешавина на отпорност на корозија, цврстина и сила. Комплексните фигури со добра сила се овозможени со исклучителните квалитети на 17-4. Понатаму, секундарното стврднување се врши за време на процесот на синтерување со модифицирање на одредени параметри.

Бидејќи 17-4 PH се спротивставува на корозија слично како 304L, често се користи во апликации кои бараат механички својства.

Дополнително, MIM-17-4 PH е идентификуван со UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 и нерѓосувачки челик 17-4 PH.

 

Состав на хемикалии

Хемискиот состав на нерѓосувачки челик 17-4 е наведен подолу, со елементи и нивните соодветни тежински проценти:

• Железо (Fe):Биланс (преостанат дел)
• Никел (Ni):3,00-5,00%
• Силикон (Si):1,00%
• Јаглерод (C):0,07%
• Хром (Cr):15,50-17,50%
• Ниобиум (Nb):0,15-0,45%
• Манган (Mn):1,00%
• Бакар (Cu):3,00-5,00%
• Сулфур (S):0,03%

Составот обезбедува цврстина на материјалот, отпорност на корозија и други својства погодни за различни индустриски апликации.

Не'рѓосувачкиот челик MIM 17-4 PH обично има механички квалитети кои се 10-25% полоши од ковани 17-4 PH. Примарните причини вклучуваат:

Недостатоците на синтерување вклучуваат долготрајни јаглеродни нечистотии, задржани пори и зрна.
Губење на елементите предизвикани од испарување: Cr, Cu и Ni.
Вклучување на нечистотии: O, C и N.

Со забавување на синтерувањето, фазата на кубниот аустенит во центарот на лицето се стабилизира со компоненти на јаглерод и азот. Од друга страна, кубниот делта ферит во центарот на телото ќе го забрза темпото на синтерување. Нерѓосувачкиот челик 17-4PH се подложува на реакции на врнежи што резултираат со висока цврстина и цврстина, додека преостанатиот делта-ферит ја намалува јачината. Дополнително, мартензитот се јавува за време на фазата на ладење по синтерување.

Клучна компонента на производите на МИМ е кислородот. Почетната површина на прашоци од нерѓосувачки челик обложени со оксиди е висока, а количината на кислород варира во зависност од методот на производство на прав. Високите нивоа на кислород во деловите MIM 17-4 PH доведуваат до слаба отпорност на корозија и пониски механички карактеристики бидејќи овие оксиди ќе ја одземат способноста на хромот да ја инхибира корозијата.

 

Типични својства

Софистицирана техника за создавање сложени делови од нерѓосувачки челик со високи перформанси е MIM. Температурата на врвот, брзината на загревање, околината, времетраењето на задржувањето и големината на честичките во прав, сето тоа влијае на тоа како не'рѓосувачкиот челик 17-4 PH синтерува. Бројни фактори влијаат на составот на легурата 17-4 PH, што пак влијае на фазите на микроструктурата, однесувањето на синтерување и крајните карактеристики. Азот од атмосферата на процесот, кислородот од прашокот или атмосферата и јаглеродот од прав или врзивно средство се примарни компоненти.

 

Идеалниот баланс на сила, цврстина и отпорност на корозија го прави 17-4 PH популарен избор. Производите од областа на електрониката, стоматологијата, медицината и воздушната вселенска ја сметаат мешавината на квалитети привлечни по термичка обработка. варира во зависност од составот, со промени во Fe, Ni, Cu и Cr. Температурата на солидус е околу 1405°C, а на течноста е приближно 1440°C. Механичките квалитети одговараат на термичка обработка; издолжувањето на фрактурата се движи од 8 до 14%, јачината на отстапување се движи од 760 до 1240 MPa, јакоста на истегнување се движи од 1000 до 1340 MPa, а цврстината достигнува 43 HRC.

 

Исклучителната комбинација на цврстина, цврстина и отпорност на корозија го прави нерѓосувачкиот челик 17-4 PH претпочитан избор во индустријата за лиење метални вбризгување. Мартензитниот нерѓосувачки челик кој најчесто се стврднува со врнежи е 17-4 PH.

• Голема сила
• Исклучително тешко
• Одлична отпорност на корозија
• Цврстина за фрактури
• карактеристики на термичка обработка и заварување

 

Ефекти на врзиво и одврзување

За обликување со инјектирање од нерѓосувачки челик 17-4 PH, се користат многу системи за врзување; најпопуларните се 60% филер, 30% 'рбет и 10% сурфактант.

Бидејќи преостанатите состојки на врзивно средство ќе ги променат конечните нивоа на кислород или јаглерод, одврзувањето има влијание врз крајните карактеристики. Деполимеризацијата или екстракцијата со растворувач е почетниот чекор во разврзувањето; на пример, парафинскиот восок се раствора во хептан, а политилен гликолот се раствора во топла вода. Покрај тоа, испаруваната азотна киселина се користи при каталитичко врзување за отстранување на полиоксиметилен. Најдобар начин за отстранување на врзивото во втората фаза на одврзување е да го држите на 600 до 1000°C во водородна средина. Оваа фаза понекогаш се нарекува почетна фаза на синтерување.

 

Влијание на параметарот на синтерување

Голем број на променливи комуницираат за време на синтерувањето на нерѓосувачки челик 17-4 PH за да ја дефинираат конечната густина, фаза, микроструктура и карактеристики. Четирите основни компоненти на статистичката анализа се термичка обработка, атмосфера на синтерување, почетна концентрација на кислород и големина на честички.

Температурата на синтерување има најголемо влијание врз синтеруваната густина.

 

Големината на честичките

Површинска дифузија е процес со кој се случува првото поврзување на честичките за време на синтерување; помала честичка со поголема површина ќе ја зајакне почетната врска. Адхезијата на честичките на рбетниот полимер ќе се замени со површинско дифузно поврзување откако ќе се изврши пиролиза на врзиво. Дифузијата на границата на зрното има потреба од раст на вратот, бидејќи поврзувањето со синтерување помеѓу металните честички се зголемува со цел да се создадат граници на зрната помеѓу честичките. Кога се формира границата на зрната, големината на зрното игра главна улога во синтерувањето кога започнува собирањето и има обратно влијание врз брзината на синтерување. Сепак, влијанието на почетната големина на честичките може да се спротивстави со поголеми температури на врвот или подолго време на задржување.

 

Атмосферата

Во нерѓосувачки челик, стандардните опции за животната средина за синтерување вклучуваат вакуум, водород, азот, водород-азот и аргон-водород.


Двете најпопуларни атмосфери за синтерување за нерѓосувачки челик 17-4 PH се водород и вакуум. Има забележлив пад на оксидот кога се додава јаглерод. И силиконот и хромот можат да се задржат на кислородот без додавање на јаглерод на графит. Редукцијата на оксидот се јавува кога температурата е висока и нивото на водород е високо; ниска точка на росење ќе го гарантира овој процес. Оксидацијата на студената површина што се јавува по синтерувањето ќе создаде пасивна обвивка од силициум, железо и хром што се спротивставува на корозија.

Како силен стабилизатор на аустенит, азотот има влијание врз развојот на мартензитот и крајните карактеристики на нерѓосувачкиот челик. Како што се лади, азот, кој е растворлив во аустенит, таложи како Cr2N. Хромот во граничната област на зрната ќе биде осиромашен од овој талог, што ќе предизвика брзо да се појави локализирана корозија. Како резултат на тоа, мора да спречиме азот да влезе во атмосферата на синтерување и да ги ладиме компонентите под 900°C со темпо од 200°C во минута. во нерѓосувачки челик 17-4 PH за да се спречи производството на хром нитрид.

Графитот, исто така, произведува низок парцијален притисок на јаглерод моноксид во вакуумските печки, поради што графитните вакуумски печки се успешни во вакуумското синтерување. На 1300°C и низок парцијален притисок на CO од 0,001, може да го претвори хром оксидот во хром.

 

 

Температура и стапка на греење

Типичните циклуси на синтерување вклучуваат елиминација на нечистотии и процеси на изгорување на врзивото што подразбира загревање и задржување на различни температури. За намалување на нечистотијата, идеалната температура е блиску до 1000°C, додека за крајно отстранување на полимерот е близу до 600°C.

Нерѓосувачкиот челик 17-4PH се подложува на синтерувачко собирање при тестирање на дилатометрија со максимална брзина од околу 1250°C, додека целосната густина (98%) бара максимална температура од 1300°C. Меѓутоа, бакарот и хромот ќе испаруваат на овие високи температури, што можеби ќе предизвика губење на термичка обработка и отпорност на корозија.

 

Дополнително, синтезата на делта-феритот е потпомогната од повисоките температури; со побрза дифузија, оваа фаза ќе помогне во конечното згуснување. Бели делта-феритни колонии и темни области со кружни пори на оксид се видливи на следниот графикон на микроструктурата на MIM 17-4PH при синтерување.

Микроструктурата на 1260 SS17-4 MIM

 

Контрола на јаглерод

За време на процесот на синтерување, јаглеродот е уште еден стабилизатор на устенит. Поголема јачина и цврстина ќе се постигнат со ниски нивоа на содржина на задржан јаглерод во 17-4, под 0,1 тежински процент. Фазите, згуснувањето и механичките карактеристики на не'рѓосувачки челик 17-4 PH ќе бидат под влијание на промената на содржината на јаглерод.

 

Атомизираниот прав на процесот MIM, остатоците од врзиво, циклусот на одврзување, средина на синтерување, почетниот кислород и максималната температура на синтерување се некои од променливите кои влијаат на нивото на јаглерод. Примарната детерминанта на крајната содржина на јаглерод за време на синтерувањето е почетното ниво на кислород. На пример, 0,03% јаглерод се губи при синтерување на водород на 17-4 гасни атомизирани прашоци на 1343°C. Понатаму, особено при пониски температури на синтерување, остатоците од врзиво исто така може да предизвикаат контаминација со јаглерод.

При синтерување со водород и вакуум, цврстината на истегнување на нерѓосувачкиот челик 17-4 е под влијание на количините на јаглерод што се задржуваат. При термичка обработка H900 или H1100 или при стандардно синтерување на 1300 до 1360°C. Следната слика илустрира како јакоста на истегнување значително се намалува како што се зголемува содржината на јаглерод.

 

Одржување на времето

При синтерување, времето на задржување на највисоката температура паѓа помеѓу 60 и 120 минути. од синтеруваната густина наспроти графикот на температурата и времето што следи. Како што температурата се зголемува од 1240°C до 1360°C, таа покажува прогресивна густина од 96,3% до 98,3%. Компактите за синтерување постигнуваат целосна густина (98%), по 60 минути држење. Порозноста се отстранува и стапката на уништување на порите се намалува во текот на оваа фаза. Губењето на границите на зрната и заморот од порозност се примарните причини.

 

Придобивки од МИМ 17-4

Висока отпорност на корозија
Стврднување на возраст предизвикано од термичка обработка
Индустриска сила и издржливост
Извонредна отпорност на топлина
Идеален за комплицираната геометрија на MIM

 

Механички карактеристики

Што се однесува до структурните уреди, се користи MIM 17-4 PH. Омилени споредливи карактеристики се силата, цврстината и издолжувањето. Дополнително, заморот, силата на принос и цврстината на фрактура се прашања кои се под влијание на неколку варијабли за обработка.

Следната слика ги сумира просечните параметри на 17-4 PH врз основа на статистичка анализа на неколку MIM проекти. Параметрите за синтерување се одговорни за околу 60% од варијациите во својствата.

 

Според индустрискиот стандард MIM, нерѓосувачкиот челик 17-4 PH мора да има минимална цврстина на истегнување од 790 MPa, цврстина од 27 HRC по синтерување и цврстина од 1070 MPa и 33 HRC по термичка обработка. 4% издолжување за двете. Јакоста на истегнување на нерѓосувачкиот челик 17-4PH по синтерување на 1350°C и термичка обработка H900 е 1280 MPa за прав атомизиран со гас и 1136 MPa за прав атомизиран со вода. Треба да се забележи дека атомизираниот прав со гас може да постигне термички обработена цврстина на истегнување од 1485 MPa со 9% издолжување.

 

Отпорност на корозија

Четири типа синтеруван нерѓосувачки челик (304, 316, 430 и 17-4) се подложени на стандардно тестирање на корозија во различни ситуации. Резултатите покажуваат дека 17-4 е најмалку отпорен на овие услови. Понатаму, бидејќи порите на синтеруваните компоненти предизвикуваат локална корозија со концентрациона поларизација, кованиот материјал е поотпорен на корозија од синтеруваниот материјал. Синтерување на водород и атомизиран прав со гас се две популарни техники за подобрување на отпорноста на корозија бидејќи преостанатиот кислород е недостаток.

Отпорноста на корозија е исто така поврзана со биокомпатибилноста. Во споредба со легурите на титаниум и кобалт, нерѓосувачкиот челик 17-4 PH има добра цитотоксичност, но нема конкурентна севкупна биокомпатибилност.

 

PH Апликативен пазар за МИМ 17-4

Извонредните механички квалитети се обезбедени од нерѓосувачкиот челик 17-4 PH на температури високи до 350°C. Дополнително, тој е доволно издржлив и за метална вазна и за заварување, а искривувањето и лупењето може да се намалат со загревање на ниска температура за краток период.

Поради својата супериорна отпорност на корозија и топлина, нерѓосувачкиот челик 17-4 на воздушната просторија е одличен избор за воздушни апликации. Високата чистота и згуснување на прашокот може да обезбеди животен век на производите MIM 17-4 и да ја минимизира промената на грешката.

Возила
Најмногу користен материјал во производството на автомобили е нерѓосувачкиот челик 17-4 бидејќи е едноставен за обработка во различни форми. Со значителна издржливост, технологијата на калапи со вбризгување на метал, исто така, го зголемува нејзиниот капацитет за сложена геометрија.

Клиенти
Поради неговата исклучителна отпорност на корозија, 17-4 е широко користен во апликациите за потрошувачи кои користат MIM технологија. Понатаму, исклучителната цврстина и цврстина на овој материјал гарантираат функционалност без грешки.

Како заклучок

MIM 17-4 PH прави неверојатни чекори во оптимизирањето на структурните својства. За бројни соодветни апликации, тој нуди разновидни привлечни комбинации на синтерувани својства. Температурата на синтерување е примарна детерминанта на конечните атрибути во споредба со типот на прав, големината на честичките, зелената густина, времетраењето на задржувањето и другите параметри. Понатаму, фазата која е присутна во синтеруваните материјали влијае на синтеруваните својства.

Во меѓувреме, термичката обработка по синтерување, синтеруваната густина и фазната морфологија, сите влијаат на карактеристиките. Додека синтеруваната густина ги одредува карактеристиките, топлото изостатско пресување (HIP) ги подобрува.

Металното вбризгување (MIM) станува сè понапредно со нерѓосувачки челик 17-4 PH. За да понуди дополнителни апликации за синтерувани 17-4 PH, JHMIM зависи од технолошката база на MIM.