мим материјал нерђајући челик 17-4

МИМ 17-4 ПХ Преглед

Заснован на АИСИ 17-4 ПХ стандарду, МИМ 17-4 ПХ је мартензитни нерђајући челик који се стврдњава путем падавина. Одликује га мешавина отпорности на корозију и механичких квалитета.

Један од најчешће коришћених МИМ материјала у сектору бризгања метала је нерђајући челик 17-4 ПХ. Овај метал има одличну комбинацију отпорности на корозију, тврдоће и чврстоће. Комплексне комаде добре снаге омогућавају изузетни квалитети 17-4. Даље, секундарно очвршћавање се врши током процеса синтеровања модификацијом одређених параметара.

Пошто је 17-4 ПХ отпоран на корозију слично као 304Л, често се користи у апликацијама које захтевају механичка својства.

Поред тога, МИМ-17-4 ПХ је идентификован према УНС С17400, АИСИ 630, АСТМ А564, АМС 5643 и нерђајућем челику 17-4 ПХ.

 

Састав хемикалија

Хемијски састав нерђајућег челика 17-4 је наведен у наставку, са елементима и њиховим одговарајућим тежинским процентима:

• Гвожђе (Фе):Стање (преостали део)
• Никл (Ни):3,00-5,00%
• Силицијум (Си):1,00%
• Угљеник (Ц):0,07%
• хром (Цр):15,50-17,50%
• ниобијум (Нб):0,15-0,45%
• Манган (Мн):1,00%
• бакар (Цу):3,00-5,00%
• сумпор (С):0,03%

Састав обезбеђује чврстоћу материјала, отпорност на корозију и друга својства погодна за различите индустријске примене.

МИМ 17-4 ПХ нерђајући челик обично има механичке квалитете које су 10-25% лошије од кованог 17-4 ПХ. Примарни узроци укључују:

Недостаци у синтеровању укључују заостале нечистоће угљеника, задржане поре и зрна.
Губитак елемената изазван испаравањем: Цр, Цу и Ни.
Укључивање нечистоћа: О, Ц и Н.

Са успоравањем синтеровања, кубична аустенитна фаза усредсређена на лице је стабилизована компонентама угљеника и азота. С друге стране, кубни делта ферит усредсређен на тело ће убрзати темпо синтеровања. Нерђајући челик 17-4ПХ подлеже реакцијама таложења које резултирају високом тврдоћом и чврстоћом, док резидуални делта-ферит смањује снагу. Поред тога, мартензит се јавља током фазе хлађења након синтеровања.

Кључна компонента МИМ производа је кисеоник. Почетна површина прахова од нерђајућег челика обложених оксидима је велика, а количина кисеоника варира у зависности од методе производње праха. Високи нивои кисеоника у МИМ 17-4 ПХ деловима доводе до слабе отпорности на корозију и лошијих механичких карактеристика јер ће ови оксиди одузети способност хрома да инхибира корозију.

 

Тхе Типицал Пропертиес

Софистицирана техника за стварање сложених делова од нерђајућег челика високих перформанси је МИМ. Максимална температура, брзина загревања, окружење, трајање задржавања и величина честица праха утичу на то како се нерђајући челик 17-4 ПХ синтерује. Бројни фактори утичу на састав легуре 17-4 ПХ, што заузврат утиче на фазе микроструктуре, понашање при синтеровању и крајње карактеристике. Азот из атмосфере процеса, кисеоник из праха или атмосфере и угљеник из праха или везива су примарне компоненте.

 

Идеалан баланс снаге, тврдоће и отпорности на корозију чини 17-4 ПХ популарним избором. Производи из области електронике, стоматологије, медицине и ваздухопловства сматрају да је комбинација квалитета привлачна након топлотне обраде. варира у зависности од састава, са променама у Фе, Ни, Цу и Цр. Температура солидуса је око 1405°Ц, а ликвидуса око 1440°Ц. Механички квалитети су осетљиви на топлотну обраду; издужење приликом лома креће се од 8 до 14%, граница течења се креће од 760 до 1240 МПа, затезна чврстоћа се креће од 1000 до 1340 МПа, а тврдоћа достиже 43 ХРЦ.

 

Изузетна комбинација чврстоће, тврдоће и отпорности на корозију чини нерђајући челик 17-4 ПХ пожељним избором у индустрији бризгања метала. Мартензитни нерђајући челик који се најчешће каље на падавинама је 17-4 ПХ.

• Велика снага
• Изузетно тешко
• Одлична отпорност на корозију
• Чврстоћа за преломе
• карактеристике термичке обраде и заваривања

 

Ефекти везива и одвезивања

За бризгање од нерђајућег челика 17-4 ПХ користе се многи системи везива; најпопуларнији су 60% пунила, 30% кичме и 10% сурфактанта.

Пошто ће остаци везивних састојака променити коначне нивое кисеоника или угљеника, уклањање везивања има утицај на коначне карактеристике. Деполимеризација или екстракција растварачем је почетни корак у уклањању везивања; на пример, парафински восак се раствара у хептану, а политилен гликол се раствара у врућој води. Штавише, димљена азотна киселина се користи у каталитичком одвајању за уклањање полиоксиметилена. Најбољи начин да се уклони везиво у другој фази одвезивања је да се држи на 600 до 1000°Ц у окружењу водоника. Ова фаза се понекад назива почетна фаза синтеровања.

 

Утицај параметара синтеровања

Бројне варијабле интерагују током синтеровања нерђајућег челика 17-4 ПХ да би се дефинисала коначна густина, фаза, микроструктура и карактеристике. Четири примарне компоненте статистичке анализе су топлотна обрада, атмосфера за синтеровање, почетна концентрација кисеоника и величина честица.

Температура синтеровања има највећи утицај на густину синтеровања.

 

Величина честица

Површинска дифузија је процес којим се одвија прво везивање честица током синтеровања; мања честица са већом површином ојачаће почетну везу. Адхезија честица полимера у основи ће бити замењена везивањем површинске дифузије када дође до пиролизе везива. Дифузији на граници зрна потребан је раст врата јер се синтеровање између металних честица повећава како би се створиле границе зрна између честица. Када се формира граница зрна, величина зрна игра главну улогу у синтеровању када почиње скупљање и има инверзни ефекат на брзину синтеровања. Међутим, утицај почетне величине честица може се супротставити већим вршним температурама или дужим временима задржавања.

 

Атмосфера

Код нерђајућег челика, стандардне опције окружења за синтеровање укључују вакуум, водоник, азот, водоник-азот и аргон-водоник.


Две најпопуларније атмосфере за синтеровање за нерђајући челик 17-4 ПХ су водоник и вакуум. Приметан је пад оксида када се дода угљеник. И силицијум и хром могу да задрже кисеоник без додавања угљеника графита. Редукција оксида се дешава када је температура висока и ниво водоника висок; ниска тачка росе ће гарантовати овај процес. Хладна површинска оксидација која се јавља након синтеровања створиће пасивни премаз од силицијума, гвожђа и хрома који је отпоран на корозију.

Као јак стабилизатор аустенита, азот утиче на развој мартензита и крајње карактеристике нерђајућег челика. Како се хлади, азот, који је растворљив у аустениту, таложи се као Цр2Н. Овим талогом ће бити исцрпљен хром у граничном подручју зрна, што ће довести до брзог појављивања локализоване корозије. Као резултат тога, морамо спречити да азот уђе у атмосферу за синтеровање и хладити компоненте испод 900°Ц брзином од 200°Ц у минути. од нерђајућег челика 17-4 ПХ да би се спречила производња хром нитрида.

Графит такође производи ниске парцијалне притиске угљен моноксида у вакуумским пећима, због чега су графитне вакуумске пећи успешне у вакуумском синтеровању. На 1300°Ц и ниском парцијалном притиску ЦО од 0,001, може претворити хром оксид у хром.

 

 

Температура и брзина грејања

Типични циклуси синтеровања укључују елиминацију нечистоћа и процесе сагоревања везива који подразумевају загревање и држање на различитим температурама. За смањење нечистоћа, идеална температура је близу 1000°Ц, док је за коначно уклањање полимера близу 600°Ц.

Нерђајући челик 17-4ПХ подлеже синтеровању скупљању у дилатометријском испитивању при вршној стопи од око 1250°Ц, док пуна густина (98%) захтева вршну температуру од 1300°Ц. Бакар и хром ће, међутим, испарити на овим високим температурама, што ће можда узроковати губитак топлотне обраде и отпорности на корозију.

 

Поред тога, синтеза делта-ферита је потпомогнута вишим температурама; бржом дифузијом, ова фаза ће помоћи у коначном згушњавању. Беле колоније делта-ферита и тамне области кружних оксидних пора видљиве су на следећем графикону микроструктуре МИМ 17-4ПХ у синтеровању.

Микроструктура 1260 СС17-4 МИМ

 

Контрола угљеника

Током процеса синтеровања, угљеник је још један стабилизатор аустенита. Већа чврстоћа и тврдоћа ће се постићи са ниским нивоом задржаног угљеника у 17-4, испод 0,1 тежинског процента. Промена садржаја угљеника ће утицати на фазе, згушњавање и механичке карактеристике нерђајућег челика 17-4 ПХ.

 

Распршени прах МИМ процеса, остаци везива, циклус одвајања, окружење за синтеровање, почетни кисеоник и вршна температура синтеровања су неке од варијабли које утичу на ниво угљеника. Примарна детерминанта крајњег садржаја угљеника током синтеровања је почетни ниво кисеоника. На пример, 0,03% угљеника се губи током водоничног синтеровања 17-4 гасно атомизована праха на 1343°Ц. Штавише, посебно при нижим температурама синтеровања, остаци везива могу такође изазвати контаминацију угљеником.

Код водоничног и вакуумског синтеровања, на затезну чврстоћу нерђајућег челика 17-4 утичу количине угљеника које се задржавају. У топлотној обради Х900 или Х1100, или у стандардном синтеровању на 1300 до 1360°Ц. Следећа слика илуструје како се затезна чврстоћа приметно смањује како расте садржај угљеника.

 

Одржавање времена

Приликом синтеровања, време задржавања на највишој температури пада између 60 и 120 минута. из графикона зависности густине синтероване температуре и времена који следи. Како температура расте са 1240°Ц на 1360°Ц, она показује прогресивну густину од 96,3% до 98,3%. Компакти за синтеровање постижу пуну густину (98%), након 60 минута држања. Порозност се уклања и брзина анихилације пора се смањује током ове фазе. Губитак граница зрна и замор порозности су примарни узроци.

 

Предности МИМ-а 17-4

Висока отпорност на корозију
Старење изазвано топлотном обрадом
Индустријска снага и издржљивост
Изузетна отпорност на топлоту
Идеалан за МИМ-ову компликовану геометрију

 

Механичке карактеристике

Што се тиче конструкцијских уређаја, користи се МИМ 17-4 ПХ. Омиљене упоредиве карактеристике су чврстоћа, тврдоћа и издужење. Поред тога, замор, јачина течења и жилавост лома су проблеми на које утиче неколико варијабли обраде.

Следећа слика сумира просечне параметре од 17-4 ПХ на основу статистичке анализе неколико МИМ пројеката. Параметри синтеровања су одговорни за око 60% варијација у својствима.

 

Према индустријском стандарду МИМ, нерђајући челик 17-4 ПХ мора имати минималну затезну чврстоћу од 790 МПа, тврдоћу од 27 ХРЦ након синтеровања и тврдоћу од 1070 МПа и 33 ХРЦ након термичке обраде. 4% елонгације за оба. Затезна чврстоћа нерђајућег челика 17-4ПХ након синтеровања на 1350°Ц и топлотног третмана Х900 је 1280 МПа за прах распршени гасом и 1136 МПа за прах распршени водом. Треба напоменути да прах распршени гасом може постићи термички обрађену затезну чврстоћу од 1485 МПа са издужењем од 9%.

 

Отпорност на корозију

Четири типа синтерованог нерђајућег челика (304, 316, 430 и 17-4) се подвргавају стандардном испитивању корозије у различитим ситуацијама. Резултати показују да је 17-4 најмање отпоран на ове услове. Штавише, пошто поре на синтерованим компонентама изазивају локалну корозију концентрацијом поларизације, ковани материјал је отпорнији на корозију од синтерованог материјала. Синтеровање водоника и прах распршени гасом су две популарне технике за побољшање отпорности на корозију јер је преостали кисеоник недостатак.

Отпорност на корозију је такође повезана са биокомпатибилношћу. У поређењу са легурама титанијума и кобалта, нерђајући челик 17-4 ПХ има добру цитотоксичност, али му недостаје конкурентна укупна биокомпатибилност.

 

Тржиште апликација ПХ за МИМ 17-4

Изванредне механичке квалитете обезбеђује нерђајући челик 17-4 ПХ на температурама до 350°Ц. Поред тога, довољно је издржљив и за метал вазе и за варове, а савијање и љуштење се могу смањити загревањем на ниској температури током кратког периода.

Због своје врхунске отпорности на корозију и топлоту, аероспаце 17-4 нерђајући челик је одличан избор за примене у ваздухопловству. Висока чистоћа праха и згушњавање могу осигурати животни век МИМ 17-4 производа и минимизирати промену грешака.

Возила
Материјал који се најчешће користи у производњи аутомобила је нерђајући челик 17-4 јер се лако обрађује у различите облике. Уз значајну издржљивост, технологија бризгања метала такође повећава свој капацитет за сложену геометрију.

Купци
Због своје изузетне отпорности на корозију, 17-4 се широко користи у потрошачким апликацијама које користе МИМ технологију. Штавише, изузетна чврстоћа и тврдоћа овог материјала гарантују функционалност без грешака.

У закључку

МИМ 17-4 ПХ прави невероватне кораке у оптимизацији структуралних својстава. За бројне одговарајуће примене, нуди низ привлачних комбинација синтерованих својстава. Температура синтеровања је примарна детерминанта коначних атрибута у поређењу са типом праха, величином честица, зеленом густином, трајањем задржавања и другим параметрима. Надаље, фаза која је присутна у синтерованим материјалима утиче на својства синтерованих материјала.

У међувремену, топлотна обрада после синтеровања, густина синтеровања и морфологија фазе утичу на карактеристике. Док синтерована густина одређује карактеристике, вруће изостатичко пресовање (ХИП) их побољшава.

Ињекционо бризгање метала (МИМ) постаје све напредније са нерђајућим челиком 17-4 ПХ. Да би понудио даље примене за синтероване 17-4 ПХ, ЈХМИМ зависи од базе МИМ технологије.