17-4PH roestvrij staal(UNS S17400, ook bekend als AISI Type 630 of EN 1.4542) is een precipitatiehardend martensitisch roestvrij staal. De naam "17-4PH" komt van de samenstelling: ongeveer 17% chroom en 4% nikkel, waarbij de "PH" staat voor precipitatieharding.
Dit artikel biedt een complete gids over de eigenschappen van 17-4PH roestvrijstalen platen, die alles bestrijken, van chemische samenstelling tot mechanisch gedrag, fysieke kenmerken, warmtebehandeling en toepassingen.
Chemische samenstelling
De onderstaande tabel toont de standaardlimieten volgens ASTM A693- en AMS 5604-specificaties.
|
Element |
Gewicht % |
Rol in de legering |
|
Chroom (Cr) |
15.0 – 17.5 |
Biedt corrosiebestendigheid en oxidatiebescherming |
|
Nikkel (Ni) |
3.0 – 5.0 |
Stabiliseert de martensitische structuur, verbetert de taaiheid |
|
Koper (Cu) |
3.0 – 5.0 |
Het belangrijkste versterkende element-vormt fijne deeltjes tijdens het ouder worden |
|
Niobium (Nb) + Tantaal (Ta) |
0.15 – 0.45 |
Vormt carbiden die de korrelgroei controleren en de sterkte verbeteren |
|
Koolstof (C) |
Kleiner dan of gelijk aan 0,07 |
Draagt bij aan de hardheid, maar wordt laag gehouden om de lasbaarheid te behouden |
|
Mangaan (Mn) |
Kleiner dan of gelijk aan 1,00 |
Helpt bij deoxidatie tijdens de staalproductie |
|
Silicium (Si) |
Kleiner dan of gelijk aan 1,00 |
Verbetert de oxidatieweerstand bij hoge temperaturen |
|
Fosfor (P) |
Kleiner dan of gelijk aan 0,04 |
Onzuiverheid tot een minimum beperkt |
|
Zwavel (S) |
Kleiner dan of gelijk aan 0,03 |
Onzuiverheid tot een minimum beperkt |
|
Ijzer (Fe) |
Saldo (resterend %) |
Het basismetaal dat alles bij elkaar houdt |
Gegevensbron: ASTM A693 / AMS 5604 specificaties.
Fysieke eigenschappen
|
Eigendom |
Waarde |
Opmerkingen |
|
Dikte |
7,75 – 8,03 g/cm³ |
Iets zwaarder dan koolstofstaal (7,85 g/cm³) |
|
Smeltpunt |
~1440 graden (2624 graden F) |
Typisch voor martensitische roestvaste staalsoorten |
|
Elasticiteitsmodulus (Young's Modulus) |
196 – 200 GPa |
Meet de stijfheid-de mate waarin het staal bestand is tegen buigen |
|
Poisson-ratio |
0.27 – 0.30 |
Beschrijft hoe het materiaal zijwaarts samentrekt wanneer het wordt uitgerekt |
|
Thermische geleidbaarheid |
15.3 – 17.9 W/m·K |
Matig warmteoverdrachtsvermogen |
|
Elektrische weerstand |
0.77 – 0.80 µΩ·m |
Redelijk geleidend voor roestvrij staal |
|
Specifieke warmtecapaciteit |
~460 J/kg·K |
De hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van het staal te verhogen |
Gegevensbron: Specificaties van meerdere leveranciers
Magnetische eigenschappen: 17-4PH roestvrij staal is magnetisch onder alle omstandigheden. In oplossingsgegloeide toestand kan het slechts zwak magnetisch zijn, maar na veroudering wordt het sterk magnetisch vanwege zijn martensitische kristalstructuur.
Maximale bedrijfstemperatuur: 17-4PH behoudt zijn uitstekende mechanische eigenschappen tot ongeveer 316 graden. Boven deze temperatuur begint het materiaal kracht te verliezen en langdurige blootstelling kan oververoudering veroorzaken, waardoor de hardheid afneemt.
Mechanische eigenschappen
Mechanische eigenschappen beschrijven hoe het materiaal reageert op krachten-spanning (trekken), compressie (duwen), buigen en stoten.
De omstandigheden voor warmtebehandeling
17-4PH wordt doorgaans geleverd in toestand A (oplossing gegloeid), die zacht en werkbaar is. Vervolgens voert de klant een verouderingsbehandeling uit om het gewenste sterkteniveau te bereiken. Elke verouderingstoestand heeft een standaardaanduiding: H900, H925, H1025, H1075, H1100 of H1150. Het getal verwijst naar de verouderingstemperatuur in graden Fahrenheit.
|
Verouderende toestand |
Verouderingstemperatuur |
Wat het oplevert |
|
H900 |
482 graden (900 graden F) |
Maximale sterkte en hardheid |
|
H925 |
496 graden (925 graden F) |
Zeer hoge sterkte met licht verbeterde taaiheid |
|
H1025 |
552 graden (1025 graden F) |
Evenwichtige sterkte en taaiheid |
|
H1075 |
580 graden (1075 graden F) |
Matige sterkte, betere taaiheid |
|
H1100 |
593 graden (1100 graden F) |
Lagere sterkte, hogere ductiliteit |
|
H1150 |
621 graden (1150 graden F) |
Maximale taaiheid en ductiliteit |
Gegevensbron: Specificaties warmtebehandeling.
Mechanische eigenschappen per toestand (plaat en plaat, AMS 5604)
De onderstaande tabel toont de mechanische eigenschappen voor 17-4PH-platen en platen (dikte minder dan ongeveer 4,75 mm of 0,1874 inch) volgens de AMS 5604-specificaties.
|
Voorwaarde |
Ultieme treksterkte (ksi / MPa) |
0,2% vloeigrens (ksi / MPa) |
Verlenging (%) |
Hardheid (HRC) |
|
Cond A (gegloeid) |
- |
- |
- |
Maximaal 38 |
|
H900 |
190 / 1310 |
170 / 1170 |
5 |
40 – 47 |
|
H925 |
170 / 1170 |
155 / 1070 |
5 |
38 – 45 |
|
H1025 |
155 / 1070 |
145 / 1000 |
5 |
35 – 42 |
|
H1075 |
145 / 1000 |
125 / 860 |
5 |
33 – 39 |
|
H1100 |
140 / 965 |
115 / 795 |
5 |
32 – 38 |
|
H1150 |
135 / 930 |
105 / 725 |
8 |
28 – 37 |
Gegevensbron: AMS 5604 blad/plaatspecificatie
Treksterkte is de maximale trekkracht die het materiaal kan weerstaan voordat het breekt. Bij H900 kan 17-4PH-plaat 190.000 pond per vierkante inch (1.310 MPa) verwerken, ongeveer drie keer sterker dan standaard 304 roestvrij staal.
Vloeigrens is de kracht waarbij het materiaal permanent begint te vervormen. In de H900-conditie heeft de 17-4PH-plaat een vloeigrens van 170 ksi (1.170 MPa).
Rek meet hoeveel het materiaal kan uitrekken voordat het breekt. Bij H1150 bereikt de rek 8%, wat een grotere ductiliteit biedt dan de 5% die wordt waargenomen in H900. Voor dikkere staven en smeedstukken (AMS 5643) zijn de rekwaarden hoger-tot 16% bij H1150.
Vergelijking met ander roestvrij staal
|
Eigendom |
17-4PH (H900) |
304 roestvrij staal |
316L roestvrij staal |
|
Treksterkte (MPa) |
~1310 |
~585 |
~485 |
|
Opbrengststerkte (MPa) |
~1170 |
~205 |
~170 |
|
Verlenging (%) |
5 – 10 |
~40 |
~50 |
|
Hardheid (HRC) |
40 – 47 |
~80 HRB (≈15 HRC) |
~79 HRB (≈14 HRC) |
|
Magnetisme |
Magnetisch |
Niet-magnetisch |
Niet-magnetisch |
Gegevensbron: branchevergelijking
Corrosiebestendigheid
17-4PH roestvrij staal biedt in de meeste omgevingen een goede corrosieweerstand die vergelijkbaar is met type 304 roestvrij staal.
Het chroomgehalte van 17% van de legering vormt een dunne, onzichtbare oxidelaag op het oppervlak die het onderliggende metaal beschermt tegen roest en chemische aantasting.
Waar 17-4PH goed presteert:
Atmosferische blootstelling (regen, vochtigheid, industriële lucht)
Verdunde zuren en zouten bij gematigde temperaturen
Zoet water en milde chemische oplossingen
Omgevingen voor voedselverwerking
Beperkingen:
17-4PH is minder bestand tegen chloriden (zoals zeewater en d-dooizouten) dan roestvrij staal 316, dat molybdeen bevat. In omgevingen met een hoog chloridegehalte kunnen putcorrosie en spleetcorrosie optreden.
Voor ernstige corrosieve omstandigheden-zoals hete geconcentreerde zuren of zeewater-kan een materiaal van hogere-kwaliteit, zoals 316L, duplex 2205 of superaustenitische 254 SMO, geschikter zijn.
Opmerking: Corrosiebestendigheid is het beste in oplossing-gegloeid of bij- lagere temperatuur (H1150). Over-veroudering of een onjuiste warmtebehandeling kunnen de corrosieprestaties verminderen.
Warmtebehandeling
Warmtebehandeling is de sleutel tot het ontsluiten van het volledige potentieel van 17-4PH. Het proces bestaat uit twee hoofdstappen:
Stap 1: Oplossingsbehandeling (gloeien)
Verwarm het materiaal tot 1025 – 1050 graden (1877 – 1922 graden F).
Houd ongeveer 0,5 tot 1 uur vast.
Snel afkoelen (quenchen) in lucht of olie tot kamertemperatuur.
Resultaat: Conditie Een - zacht, verwerkbaar materiaal met een hardheid van maximaal 38 HRC.
Stap 2: Veroudering (neerslagverharding)
Verwarm het met oplossing-behandelde materiaal tot een specifieke verouderingstemperatuur (tussen 482 graden en 621 graden / 900 graden F en 1150 graden F).
Houd 1 tot 4 uur vast, afhankelijk van de gewenste eigenschappen.
Koel aan de lucht tot kamertemperatuur
De gekozen verouderde staat (H900 t/m H1150) met op maat gemaakte mechanische eigenschappen.
Fabricage en verwerkbaarheid
Vervormen: In toestand A heeft 17-4PH een redelijke vervormbaarheid, maar vervormingsbewerkingen moeten beperkt blijven tot licht buigen. Voor complexe vormen verbetert het oplossingsgloeien vóór het koudvervormen de vervormbaarheid. Heetvormen is ook mogelijk.
Bewerking: 17-4PH heeft een bewerkbaarheidsgraad van ongeveer 45% vergeleken met vrij verspanend staal (geschat op 100%). In de verouderde toestand is het materiaal harder en moeilijker te bewerken. Voor het beste resultaat machinaal bewerken in conditie A en vervolgens laten rijpen tot de uiteindelijke hardheid.
Lassen: 17-4PH kan worden gelast met behulp van standaardprocessen zoals TIG, MIG en SMAW. De hitte van het lassen kan het materiaal echter plaatselijk verzachten.
Een warmtebehandeling na-het lassen wordt aanbevolen om de sterkte in de laszone te herstellen. Gebruik bijpassende vulmetalen (zoals 17-4PH of 630 kwaliteit) voor de beste resultaten.
Slijpen en afwerken: Vanwege de hoge hardheid onder verouderde omstandigheden vereist het slijpen de juiste schijfkeuze en koelvloeistof om oververhitting en oppervlakteschade te voorkomen.
Normen en specificaties
17-4PH roestvrijstalen platen en platen worden vervaardigd volgens verschillende industrienormen. Vraag bij aankoop altijd om een Mill Test Certificate (MTC) waarin wordt bevestigd dat aan de specificatie wordt voldaan.
|
Specificatie |
Beschrijving |
Toepasselijke formulieren |
|
ASTM A693 / A693M |
Standaardspecificatie voor het door precipitatie-harden van roestvrijstalen platen, platen en strips |
Plaat, plaat, spoel |
|
AMS 5604 |
Lucht- en ruimtevaartmateriaalspecificatie voor 17-4PH-platen, spoel en plaat |
Plaat, spoel, plaat |
|
AMS 5643 |
Lucht- en ruimtevaartmateriaalspecificatie voor 17-4PH-staven en smeedstukken |
Bar, smeedwerk |
|
ASTM A564 |
Standaardspecificatie voor warm-gewalste en koud-afgewerkte 17-4PH-staven |
Staaf vormen |
|
UNS-S17400 |
Unified Numbering System-aanduiding |
Alle vormen |
|
EN 1.4542 |
Europese standaardaanduiding |
Alle vormen |
|
JIS SUS630 |
Japanse industriële standaard |
Alle vormen |
|
DIN X5CrNiCuNb16-4 |
Duitse standaardaanduiding |
Alle vormen |
Gegevensbron: Meerdere specificaties
Algemeen beschikbare formulieren:
Plaat: koud-gewalst, dikte van 0,3 mm tot 6 mm
Plaat: Heet-gewalst, dikte van 6 mm tot 100 mm of meer
Rol: Precisie-slitrollen of freeskant, breedte tot 1500 mm
Veel voorkomende toepassingen
Lucht- en ruimtevaart: turbinebladen, compressorcomponenten, onderdelen van landingsgestellen en structurele beugels waarbij hoge sterkte en gemiddeld gewicht van cruciaal belang zijn.
Chemische en petrochemische verwerking: Pompschachten, klepstelen en drukvatcomponenten die bestand moeten zijn tegen corrosieve media en hoge mechanische belastingen.
Voedselverwerking: Onderdelen van apparatuur die zowel corrosiebestendigheid vereisen als het vermogen om herhaalde reinigings- en ontsmettingscycli te doorstaan.
Olie en gas: boorgatgereedschappen, putkopcomponenten en onderzeese apparatuur waar hoge sterkte en bestendigheid tegen zuur gas vereist zijn. De kwaliteit behoudt zijn eigenschappen tot 316 graden (600 graden F), waardoor het geschikt is voor veel olieveldtoepassingen.
Maritieme techniek: schroefassen, pomponderdelen en bevestigingsmiddelen-maar bij voortdurende blootstelling aan zeewater kunt u hogere-molybdeenkwaliteiten overwegen.
Energieopwekking: turbine- en generatorcomponenten die bij gematigde temperaturen werken en een hoge betrouwbaarheid vereisen.
Algemene metaalbewerking: tandwielen, assen, bevestigingsmiddelen, bussen en slijtplaten waar hoge hardheid en sterkte nodig zijn.
Klaar om 17-4PH roestvrijstalen platen te specificeren voor uw volgende klus? Neem vandaag nog contact op met ons technische verkoopteam op +86 19339900211 of Info@jnalloy.com.
Stuur uw gewenste dikte, maat en warmtebehandeling-, en wij sturen u binnen 24 uur een definitieve offerte terug met exacte gewichtsberekeningen en technische gegevens.
Kies 17-4PH-platen van een fabrikantje kunt vertrouwen.
