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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