bahan mim keluli tahan karat 17-4

Gambaran Keseluruhan MIM 17-4 PH

Berdasarkan piawaian AISI 17-4 PH, MIM 17-4 PH ialah keluli tahan karat pengerasan pemendakan martensit. Ia dibezakan dengan gabungan rintangan kakisan dan kualiti mekanikal.

Salah satu bahan MIM yang paling banyak digunakan dalam suntikan logam sektor pengacuan adalah keluli tahan karat 17-4 PH. Logam ini mempunyai campuran hebat rintangan kakisan, kekerasan, dan kekuatan. Potongan kompleks dengan kekuatan yang baik dimungkinkan oleh kualiti luar biasa 17-4. Tambahan pula, pengerasan sekunder dijalankan semasa proses pensinteran dengan mengubahsuai parameter tertentu.

Oleh kerana 17-4 PH menahan kakisan sama seperti 304L, ia kerap digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sifat mekanikal.

Selain itu, MIM-17-4 PH dikenal pasti oleh UNS S17400, AISI 630, ASTM A564, AMS 5643 dan keluli tahan karat 17-4 PH.

 

Komposisi Bahan Kimia

Komposisi kimia Keluli Tahan Karat 17-4 disenaraikan di bawah, dengan unsur dan peratusan berat masing-masing:

• Besi (Fe): Baki (bahagian yang tinggal)
• Nikel (Ni): 3.00-5.00%
• Silikon (Si): 1.00%
• Karbon (C): 0.07%
• Chromium (Cr): 15.50-17.50%
• Niobium (Nb): 0.15-0.45%
• Mangan (Mn): 1.00%
• Kuprum (Cu): 3.00-5.00%
• Sulfur (S): 0.03%

Komposisi memastikan kekuatan bahan, rintangan kakisan, dan sifat lain yang sesuai untuk pelbagai aplikasi perindustrian.

Keluli tahan karat MIM 17-4 PH biasanya mempunyai kualiti mekanikal yang 10–25% lebih buruk daripada tempa 17-4 PH. Penyebab utama termasuk:

Kelemahan pensinteran termasuk kekotoran karbon yang berlarutan, liang tertahan dan bijirin.
Kehilangan unsur yang disebabkan oleh penyejatan: Cr, Cu, dan Ni.
Kemasukan kekotoran: O, C, dan N.

Dengan pensinteran yang perlahan, fasa austenit padu berpusat muka distabilkan oleh komponen karbon dan nitrogen. Sebaliknya, ferit delta padu berpusat badan akan mempercepatkan kadar pensinteran. Keluli tahan karat 17-4PH mengalami tindak balas pemendakan yang menghasilkan kekerasan dan kekuatan yang tinggi, manakala sisa delta-ferit mengurangkan kekuatan. Selain itu, martensit berlaku semasa fasa penyejukan selepas pensinteran.

Komponen utama Produk Mims ialah oksigen. Luas permukaan awal serbuk keluli tahan karat yang disalut dengan oksida adalah tinggi, dan jumlah oksigen berbeza-beza bergantung pada kaedah pembuatan serbuk. Tahap oksigen yang tinggi dalam bahagian MIM 17-4 PH membawa kepada rintangan kakisan yang lemah dan ciri mekanikal yang lebih rendah kerana oksida ini akan menghilangkan keupayaan kromium untuk menghalang kakisan.

 

Sifat Biasa

Teknik canggih untuk mencipta bahagian keluli tahan karat yang rumit dan berprestasi tinggi ialah MIM. Suhu puncak, kadar pemanasan, persekitaran, tempoh penahanan dan saiz zarah serbuk semuanya mempengaruhi cara sinter keluli tahan karat 17-4 PH. Banyak faktor memberi kesan kepada komposisi aloi 17-4 PH, yang seterusnya memberi kesan kepada fasa struktur mikro, tingkah laku pensinteran dan ciri muktamad. Nitrogen daripada atmosfera proses, oksigen daripada serbuk atau atmosfera, dan karbon daripada serbuk atau pengikat adalah komponen utama.

 

Keseimbangan kekuatan, kekerasan dan rintangan kakisan yang ideal menjadikan 17-4 PH pilihan yang popular. Produk dalam bidang elektronik, pergigian, perubatan dan aeroangkasa mendapati gabungan kualiti menarik selepas rawatan haba. berbeza mengikut komposisi, dengan perubahan dalam Fe, Ni, Cu, dan Cr. Suhu pepejal adalah sekitar 1405°C, dan suhu cecair adalah lebih kurang 1440°C. Kualiti mekanikal adalah responsif kepada rawatan haba; pemanjangan patah berkisar antara 8 hingga 14%, kekuatan hasil antara 760 hingga 1240 MPa, kekuatan tegangan antara 1000 hingga 1340 MPa, dan kekerasan mencapai 43 HRC.

 

Kombinasi kekuatan, kekerasan dan rintangan kakisan yang luar biasa menjadikan keluli tahan karat 17-4 PH sebagai pilihan pilihan dalam industri pengacuan suntikan logam. Keluli tahan karat martensit yang paling biasa dikeraskan kerpasan ialah 17-4 PH.

• Kekuatan yang hebat
• Amat sukar
• Rintangan hebat terhadap kakisan
• Ketangguhan untuk patah tulang
• ciri-ciri rawatan haba dan kimpalan

 

Kesan Pengikat dan Penyahikat

Untuk acuan suntikan keluli tahan karat 17-4 PH, banyak sistem pengikat digunakan; yang paling popular ialah 60% pengisi, 30% tulang belakang, dan 10% surfaktan.

Oleh kerana bahan pengikat sisa akan mengubah paras oksigen atau karbon akhir, penyahikat mempunyai kesan pada ciri akhir. Penyahpolimeran atau pengekstrakan pelarut adalah langkah awal dalam penyahikat; contohnya, lilin parafin larut dalam heptana, dan politilena glikol larut dalam air panas. Selain itu, asid nitrik wasap digunakan dalam penyahikatan pemangkin untuk membuang polioksimetilena. Cara terbaik untuk menanggalkan pengikat dalam peringkat kedua penyahikat adalah dengan menahannya pada suhu 600 hingga 1000°C dalam persekitaran hidrogen. Fasa ini kadangkala dirujuk sebagai peringkat permulaan sintering.

 

Kesan Parameter Pensinteran

Sebilangan pembolehubah berinteraksi semasa pensinteran keluli tahan karat 17-4 PH untuk menentukan ketumpatan akhir, fasa, struktur mikro dan ciri. Empat komponen utama analisis statistik ialah rawatan haba, suasana pensinteran, kepekatan oksigen awal, dan saiz zarah.

Suhu pensinteran mempunyai pengaruh paling besar pada ketumpatan tersinter.

 

Saiz zarah

Resapan permukaan ialah proses di mana ikatan zarah pertama semasa pensinteran berlaku; zarah yang lebih kecil dengan luas permukaan yang lebih besar akan menguatkan ikatan awal. Lekatan zarah polimer tulang belakang akan digantikan dengan ikatan resapan permukaan sebaik sahaja pirolisis pengikat berlaku. Resapan sempadan butiran memerlukan pertumbuhan leher kerana ikatan pensinteran antara zarah logam meningkat untuk mewujudkan sempadan butiran antara zarah. Apabila sempadan butiran terbentuk, saiz butiran memainkan peranan utama dalam pensinteran apabila pengecutan bermula, dan ia mempunyai kesan songsang pada kadar pensinteran. Walau bagaimanapun, kesan saiz zarah awal boleh diatasi dengan suhu puncak yang lebih tinggi atau masa penahanan yang lebih lama.

 

suasana

Dalam keluli tahan karat, pilihan persekitaran pensinteran standard termasuk vakum, hidrogen, nitrogen, hidrogen-nitrogen dan argon-hidrogen.


Dua atmosfera pensinteran yang paling popular untuk keluli tahan karat 17-4 PH ialah hidrogen dan vakum. Terdapat penurunan ketara dalam oksida apabila karbon ditambah. Kedua-dua silikon dan kromium boleh memegang oksigen tanpa penambahan karbon grafit. Pengurangan oksida berlaku apabila suhu tinggi dan tahap hidrogen tinggi; titik embun yang rendah akan menjamin proses ini. Pengoksidaan permukaan sejuk yang berlaku selepas pensinteran akan menghasilkan salutan pasif silikon, besi dan kromium yang tahan kakisan.

Sebagai penstabil austenit yang kuat, nitrogen mempunyai kesan ke atas pembangunan martensit dan ciri-ciri muktamad keluli tahan karat. Apabila ia menyejuk, nitrogen, yang larut dalam austenit, memendakan sebagai Cr2N. Kromium dalam kawasan sempadan butiran akan habis oleh mendakan ini, yang akan menyebabkan kakisan setempat berlaku dengan cepat. Akibatnya, kita mesti menghalang nitrogen daripada memasuki atmosfera pensinteran dan menyejukkan komponen di bawah 900°C pada kadar 200°C seminit. dalam keluli tahan karat 17-4 PH untuk mengelakkan pengeluaran kromium nitrida.

Grafit juga menghasilkan tekanan separa rendah karbon monoksida dalam relau vakum, itulah sebabnya relau vakum grafit berjaya dalam pensinteran vakum. Pada 1300°C dan tekanan separa CO yang rendah iaitu 0.001, ia boleh menukar kromium oksida kepada kromium.

 

 

Suhu dan Kadar Pemanasan

Kitaran pensinteran biasa termasuk penyingkiran kekotoran dan proses lesu pengikat yang melibatkan pemanasan dan penahanan pada pelbagai suhu. Untuk pengurangan kekotoran, suhu ideal adalah hampir 1000°C, manakala untuk penyingkiran polimer muktamad, ia adalah hampir 600°C.

Keluli tahan karat 17-4PH mengalami pengecutan pensinteran dalam ujian dilatometri pada kadar puncak kira-kira 1250°C, manakala ketumpatan penuh (98%) memerlukan suhu puncak 1300°C. Kuprum dan kromium akan, bagaimanapun, menyejat pada suhu tinggi ini, mungkin menyebabkan kehilangan rawatan haba dan rintangan kakisan.

 

Selain itu, sintesis delta-ferrite dibantu oleh suhu yang lebih tinggi; dengan penyebaran yang lebih cepat, fasa ini akan membantu dalam ketumpatan akhir. Koloni delta-ferit putih dan kawasan gelap liang oksida bulat boleh dilihat dalam graf struktur mikro MIM 17-4PH berikut dalam pensinteran.

Struktur mikro 1260 SS17-4 MIM

 

Kawalan Karbon

Semasa proses pensinteran, karbon adalah satu lagi penstabil austenit. Kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi akan dicapai dengan tahap kandungan karbon tertahan yang rendah dalam 17-4, di bawah 0.1 peratus berat. Keluli tahan karat 17-4 PH fasa, ketumpatan, dan ciri mekanikal semuanya akan dipengaruhi oleh perubahan kandungan karbon.

 

Serbuk pengatoman proses MIM, sisa pengikat, kitaran penyahikat, persekitaran pensinteran, oksigen permulaan dan suhu pensinteran puncak adalah beberapa pembolehubah yang mempengaruhi tahap karbon. Penentu utama kandungan karbon muktamad semasa pensinteran ialah paras oksigen awal. Sebagai contoh, 0.03% karbon hilang semasa pensinteran hidrogen 17-4 serbuk beratom gas pada 1343°C. Tambahan pula, terutamanya pada suhu pensinteran yang lebih rendah, sisa pengikat juga boleh menyebabkan pencemaran karbon.

Dalam pensinteran hidrogen dan vakum, kekuatan tegangan keluli tahan karat 17-4 dipengaruhi oleh jumlah karbon yang tertahan. Sama ada dalam rawatan haba H900 atau H1100, atau dalam pensinteran standard pada 1300 hingga 1360°C. Imej berikut menggambarkan bagaimana kekuatan tegangan berkurangan dengan ketara apabila kandungan karbon meningkat.

 

Mengekalkan Masa

Dalam pensinteran, masa penahanan pada suhu tertinggi jatuh antara 60 dan 120 minit. daripada graf ketumpatan tersinter berbanding suhu dan masa yang berikut. Apabila suhu meningkat daripada 1240°C kepada 1360°C, ia menunjukkan ketumpatan progresif daripada 96.3% kepada 98.3%. Pemadatan pensinteran mencapai ketumpatan penuh (98%), selepas 60 minit penahanan. Keliangan dikeluarkan dan kadar penghapusan liang berkurangan semasa fasa ini. Kehilangan sempadan bijian dan kelesuan keliangan adalah punca utama.

 

Faedah MIM 17-4

Rintangan tinggi terhadap kakisan
Pengerasan umur akibat rawatan haba
Kekuatan dan ketahanan industri
Rintangan yang luar biasa terhadap haba
Sesuai untuk geometri rumit MIM

 

Ciri-ciri Mekanikal

Bagi peranti struktur, MIM 17-4 PH digunakan. Ciri setanding kegemaran ialah kekuatan, kekerasan, dan pemanjangan. Selain itu, keletihan, kekuatan hasil dan keliatan patah adalah isu yang dipengaruhi oleh beberapa pembolehubah pemprosesan.

Imej berikut meringkaskan purata parameter 17-4 PH berdasarkan analisis statistik beberapa projek MIM. Parameter pensinteran bertanggungjawab untuk sekitar 60% daripada variasi dalam sifat.

 

Mengikut piawaian industri MIM, keluli tahan karat 17-4 PH mesti mempunyai kekuatan tegangan minimum 790 MPa, kekerasan 27 HRC selepas pensinteran, dan kekerasan 1070 MPa dan 33 HRC selepas rawatan haba. 4% pemanjangan untuk kedua-duanya. Kekuatan tegangan keluli tahan karat 17-4PH selepas pensinteran 1350°C dan rawatan haba H900 ialah 1280 MPa untuk serbuk pengatoman gas dan 1136 MPa untuk serbuk pengatoman air. Perlu diingatkan bahawa serbuk pengatoman gas boleh mencapai kekuatan tegangan yang dirawat haba sebanyak 1485 MPa dengan pemanjangan 9%.

 

Ketahanan terhadap Kakisan

Empat jenis keluli tahan karat tersinter (304, 316, 430, dan 17-4) tertakluk kepada ujian kakisan standard dalam pelbagai situasi. Keputusan menunjukkan bahawa 17-4 adalah yang paling tahan terhadap keadaan ini. Tambahan pula, kerana liang pada komponen tersinter menyebabkan kakisan tempatan melalui polarisasi kepekatan, bahan tempa lebih tahan terhadap kakisan daripada bahan tersinter. Pensinteran hidrogen dan serbuk pengatoman gas adalah dua teknik popular untuk meningkatkan rintangan kakisan kerana sisa oksigen adalah kelemahan.

Rintangan kakisan juga berkaitan dengan biokompatibiliti. Jika dibandingkan dengan aloi titanium dan kobalt, keluli tahan karat 17-4 PH mempunyai sitotoksisiti yang baik tetapi tidak mempunyai biokompatibiliti keseluruhan yang kompetitif.

 

Pasaran Aplikasi PH untuk MIM 17-4

Kualiti mekanikal yang cemerlang disediakan oleh keluli tahan karat 17-4 PH pada suhu setinggi 350°C. Di samping itu, ia cukup tahan lama untuk kedua-dua logam pasu dan kimpalan, dan meledingkan dan bersisik boleh dikurangkan dengan pemanasan pada suhu rendah untuk tempoh yang singkat.

Kerana kakisannya yang unggul dan rintangan haba, keluli tahan karat aeroangkasa 17-4 ialah pilihan terbaik untuk aplikasi aeroangkasa. Ketulenan dan ketumpatan serbuk yang tinggi boleh memastikan jangka hayat produk MIM 17-4 dan meminimumkan perubahan ralat.

Kenderaan
Bahan yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran kereta ialah keluli tahan karat 17-4 kerana ia mudah diproses menjadi pelbagai bentuk. Dengan ketahanan yang agak besar, teknologi pengacuan suntikan logam juga meningkatkan kapasitinya untuk geometri kompleks.

Pelanggan
Kerana rintangan kakisannya yang luar biasa, 17-4 digunakan secara meluas dalam aplikasi pengguna yang menggunakan teknologi MIM. Tambahan pula, kekuatan dan kekerasan luar biasa bahan ini menjamin kefungsian bebas ralat.

Kesimpulannya

MIM 17-4 PH membuat kemajuan yang menakjubkan dalam mengoptimumkan sifat struktur. Untuk pelbagai aplikasi yang sesuai, ia menawarkan pelbagai kombinasi menarik bagi sifat tersinter. Suhu pensinteran ialah penentu utama sifat akhir jika dibandingkan dengan jenis serbuk, saiz zarah, ketumpatan hijau, tempoh penahanan dan parameter lain. Tambahan pula, fasa yang terdapat dalam bahan tersinter mempengaruhi sifat tersinter.

Sementara itu, rawatan haba selepas pensinteran, ketumpatan tersinter dan morfologi fasa semuanya mempengaruhi ciri. Walaupun ketumpatan tersinter menentukan ciri, Penekanan Isostatik Panas (HIP) meningkatkannya.

Pengacuan Suntikan Logam (MIM) menjadi semakin maju dengan keluli tahan karat 17-4 PH. Untuk menawarkan aplikasi lanjut untuk 17-4 PH tersinter, JHMIM bergantung pada asas teknologi MIM.