15-5 PH Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

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15-5 PH Edelstahl ist ein ausfällungsgehärteter Edelstahl, der hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit guter Verarbeitbarkeit kombiniert. Als martensitischer Edelstahl klassifiziert, enthält er erhebliche Mengen an Chrom und Nickel sowie Kupfer, was seine Härtungsreaktion verbessert. Die wichtigsten Legierungselemente sind:

  • Chrom (Cr): Bietet Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Härte des Stahls bei.
  • Nickel (Ni): Verbessert Zähigkeit und Duktilität und steigert die Gesamtleistung des Stahls.
  • Kupfer (Cu): Unterstützt die Ausfällungshärtung und erhöht die Festigkeit, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen.

Eigenschaften und Merkmale

15-5 PH weist mehrere bemerkenswerte Eigenschaften auf:

  • Hohe Festigkeit: Erreicht hohe Zug- und Streckgrenze, was ihn für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.
  • Korrosionsbeständigkeit: Bietet hervorragende Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen und einiger saurer Umgebungen.
  • Gute Verarbeitbarkeit: Kann leicht bearbeitet und geschweißt werden, was in Fertigungsprozessen von Vorteil ist.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile Nachteile
Hohe Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis Begrenzte Hochtemperaturleistung
Exzellente Korrosionsbeständigkeit Kann eine Nachbehandlung nach dem Schweißen erfordern
Gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit Höhere Kosten im Vergleich zu einigen anderen Edelstählen

Historisch gesehen wurde 15-5 PH häufig in der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Verarbeitung und anderen Branchen eingesetzt, in denen hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind. Seine Marktposition ist stark, insbesondere in Anwendungen, die eine Kombination aus mechanischen Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen raue Umgebungen erfordern.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation Bezeichnung/Grad Land/Region des Ursprungs Hinweise/Anmerkungen
UNS S15500 USA Nächster Äquivalent zu AISI 630
AISI/SAE 15-5 PH USA Ausfällungshärtungsgrad
ASTM A564 USA Spezifikation für ausfällungshärtende Edelstähle
EN 1.4545 Europa Ähnliche Eigenschaften, kann jedoch geringfügige Zusammensetzungsunterschiede aufweisen
JIS SUS630 Japan Vergleichbarer Grad mit geringfügigen Unterschieden

Die Unterschiede zwischen diesen äquivalenten Graden liegen oft in ihren spezifischen Zusammensetzungen und mechanischen Eigenschaften, die ihre Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können. Zum Beispiel, während UNS S15500 und AISI 630 ähnlich sind, können geringfügige Variationen im Nickel- und Kupfergehalt die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit beeinflussen.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name) Prozentsatzbereich (%)
Chrom (Cr) 15,0 - 17,5
Nickel (Ni) 3,0 - 5,0
Kupfer (Cu) 3,0 - 5,0
Mangan (Mn) 1,0 max
Silizium (Si) 1,0 max
Kohlenstoff (C) 0,07 max
Phosphor (P) 0,04 max
Schwefel (S) 0,03 max

Die Hauptrolle von Chrom besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, während Nickel Zähigkeit und Duktilität erhöht. Kupfer spielt eine entscheidende Rolle im Prozess der Ausfällungshärtung, indem es die Festigkeit des Stahls erheblich erhöht, ohne seine Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Testtemperatur Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten) Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten) Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit Geglüht Raumtemperatur 930 - 1.100 MPa 135 - 160 ksi ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset) Geglüht Raumtemperatur 620 - 850 MPa 90 - 123 ksi ASTM E8
Dehnung Geglüht Raumtemperatur 10 - 15% 10 - 15% ASTM E8
Härte (Rockwell) Geglüht Raumtemperatur 30 - 40 HRC 30 - 40 HRC ASTM E18
Schlagfestigkeit Abgeschreckt & Vergütet -40°C 40 J 29,5 ft-lbf ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckgrenze macht 15-5 PH geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern. Die guten Dehnungswerte zeigen, dass es Verformungen ohne Bruch standhalten kann, was in dynamischen Anwendungen entscheidend ist.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Wert (metrisch - SI-Einheiten) Wert (imperiale Einheiten)
Dichte Raumtemperatur 7,8 g/cm³ 0,283 lb/in³
Schmelzpunkt - 1.400 - 1.500 °C 2.552 - 2.732 °F
Wärmeleitfähigkeit Raumtemperatur 16 W/m·K 92 BTU·in/ft²·h·°F
Spezifische Wärmekapazität Raumtemperatur
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