Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали 630 (17-4 PH) и 631 (17-7 PH): прочность против ударной вязкости

 

Каков их основной состав и ключевые различия в механических свойствах?

630 (17-4 PH) содержит 15–17,5 % Cr, 3–5 % Ni, 3–5 % Cu, 0,15–0,45 % Nb, с содержанием C менее или равным 0,07 %. В состоянии термообработки H900 - он достигает предела текучести ~ 1100 МПа и твердости 38 HRC, балансируя прочность и пластичность для общепромышленного использования. 631 (17-7 PH) содержит 16–18% Cr, 6,5–7,75% Ni, 0,75–1,5% Al, с содержанием C менее или равным 0,09% и не содержит меди или ниобия. Термическая обработка TH1050 обеспечивает максимальную прочность ~ 1380 МПа и 42 HRC с исключительной вязкостью при отрицательных температурах до -200 градусов. Оба сорта немагнитны в отожженном на раствор состоянии и становятся магнитными после дисперсионного твердения.

Как их процессы термообработки отличаются для достижения оптимальной производительности?

Для 630 стандартный цикл H900 таков: отжиг в растворе при 1040 градусах, закалка до комнатной температуры, затем старение при 480 градусах в течение 1 часа для максимизации прочности. Старение при более высоких температурах (например, 620 градусов для H1150) снижает прочность, но улучшает коррозионную стойкость и ударную вязкость.631 Для достижения максимальной производительности требуется двухэтапный процесс: отжиг в растворе при 1065 градусах, закалка до комнатной температуры, затем старение при 510 градусах в течение 1 часа (условия TH1050). Его также можно подвергнуть холодной-обработке перед старением для дальнейшего повышения прочности на 10–15%. Оба сплава необходимо обрабатывать в -отожженном состоянии-их закаленное состояние чрезвычайно сложно обрабатывать без специальных инструментов.

В каких приложениях один сорт незаменим по сравнению с другим?

Выбирайте модель 630 для обычных применений с высокой-прочностью и умеренной-коррозией: скважинные инструменты для нефти и газа, штоки клапанов, штоки гидравлических цилиндров и медицинские имплантаты (например, ортопедические винты), где биосовместимость и прочность имеют решающее значение. Выбирайте модель 631 для аэрокосмической, оборонной и криогенной промышленности: компоненты шасси самолетов, детали системы наведения ракет, кронштейны для спутников и оборудование для хранения сжиженного природного газа (СПГ), работающее при экстремальных температурах. колебания.631 также предпочтителен для работы при высоких-температурах до 315 градусов, в то время как прочность 630 быстро снижается при температуре выше 260 градусов.

Насколько их коррозионная стойкость сравнима с другими высоко-марками прочности?

630 обеспечивает коррозионную стойкость, сравнимую с нержавеющей сталью 304, сопротивляясь атмосферной, пресноводной и легкой химической коррозии. Он хорошо работает в нефтепромысловых рассолах, но не рекомендуется для морской среды без защитных покрытий. Более высокое содержание хрома в 631 придает ему немного лучшую устойчивость к хлоридам, чем 630, а также выдерживает кратковременное-воздействие солевого тумана на прибрежных аэрокосмических объектах. Обе марки превосходят мартенситные марки, такие как 410 и 420, в агрессивных средах, но менее устойчивы, чем дуплексные нержавеющие стали (например, 2205), для суровых промышленных условий.

Каковы компромиссы между стоимостью и изготовлением-этих двух марок?

630 на 15–20 % дешевле, чем 631, что делает его экономически-эффективным выбором для не-аэрокосмических приложений с высокой-прочностью. Содержание меди в нем также улучшает обрабатываемость по сравнению с 631.631; он имеет более низкую формуемость, чем 630, из-за более высокого содержания никеля и алюминия, что требует большего усилия для изгиба и глубокой вытяжки, чтобы избежать растрескивания. Сварка не рекомендуется для критически нагруженных частей -несущих частей любого класса-сварка нарушает дисперсионно-затвердевшую микроструктуру, снижая прочность в зоне термического-воздействия на 30–40%.