17-4 PH Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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17-4 PH Edelstahl (SAE 630) ist ein ausfällungsgehärteter Edelstahl, der hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit mit guter Verarbeitbarkeit kombiniert. Als martensitischer Edelstahl klassifiziert, ist er hauptsächlich mit Chrom (15-17,5%) und Nickel (3-5%) legiert, zusammen mit Kupfer (3-5%), das seine Härtbarkeit verbessert. Diese einzigartige Zusammensetzung ermöglicht es 17-4 PH, eine Vielzahl von mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung zu erreichen, was es für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Branchen geeignet macht.
Umfassende Übersicht
Die Hauptmerkmale von 17-4 PH Edelstahl umfassen hervorragende mechanische Eigenschaften, gute Korrosionsbeständigkeit und einfache Verarbeitung. Er zeigt hohe Zugfestigkeit, Streckgrenze und Härte, insbesondere im wärmebehandelten Zustand. Die Fähigkeit des Stahls, diese Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten, erhöht seine Vielseitigkeit.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit: 17-4 PH kann Zugfestigkeiten von über 1.200 MPa (174 ksi) erreichen, wenn er richtig wärmebehandelt wird.
- Korrosionsbeständigkeit: Er bietet gute Beständigkeit gegen eine Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen und bestimmter Säuren.
- Verarbeitbarkeit: Der Stahl kann leicht bearbeitet und geschweißt werden, was ihn für komplexe Komponenten geeignet macht.
Beschränkungen:
- Spannungskorrosionsrissbildung (SCC): Obwohl er gegen viele korrosive Stoffe resistent ist, kann er in Chloridumgebungen anfällig für SCC sein.
- Begrenzte Hochtemperaturleistung: Seine mechanischen Eigenschaften können bei sehr hohen Temperaturen im Vergleich zu einigen anderen Edelstählen abnehmen.
Historisch gesehen wurde 17-4 PH aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften in der Luft- und Raumfahrt, der Marine und der chemischen Verarbeitung weit verbreitet eingesetzt. Seine Marktposition bleibt stark, insbesondere in Sektoren, die Hochleistungsmaterialien erfordern.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | S17400 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 630 |
| AISI/SAE | 630 | USA | Allgemein verwendete Bezeichnung |
| ASTM | A564 | USA | Spezifikation für ausfällungsgehärtete Edelstähle |
| EN | 1.4542 | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede zu beachten |
| JIS | SUS630 | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber möglicherweise unterschiedliche Verarbeitungsstandards |
Die Unterschiede zwischen diesen Graden können die Auswahl basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen beeinflussen. Zum Beispiel, während UNS S17400 und AISI 630 oft austauschbar sind, können geringfügige Variationen in der Zusammensetzung die Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften beeinflussen.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| Cr (Chrom) | 15,0 - 17,5 |
| Ni (Nickel) | 3,0 - 5,0 |
| Cu (Kupfer) | 3,0 - 5,0 |
| C (Kohlenstoff) | ≤ 0,07 |
| Mn (Mangan) | ≤ 1,0 |
| Si (Silizium) | ≤ 1,0 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,03 |
Die Hauptlegierungselemente in 17-4 PH sind Chrom, Nickel und Kupfer. Chrom bietet Korrosionsbeständigkeit und Härte, Nickel verbessert Zähigkeit und Duktilität, während Kupfer zum Ausfällungshärtungsprozess beiträgt und die Festigkeit des Stahls erheblich erhöht.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Testtemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Testmethode |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 1.200 - 1.300 MPa | 174 - 188 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2% Offset) | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 1.050 - 1.200 MPa | 152 - 174 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 5 - 10% | 5 - 10% | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell C) | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 35 - 45 HRC | 35 - 45 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit (Charpy) | Abgeschreckt & Anlasst | -40°C (-40°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit macht 17-4 PH geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern. Seine Härte ermöglicht Verschleißfestigkeit, während die Dehnungswerte auf eine gute Duktilität hinweisen, die für Umformprozesse unerlässlich ist.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,75 g/cm³ | 0,28 lb/in³ |
| Schmelzpunkt/-bereich | - | 1.400 - 1.500 °C | 2.552 - 2.732 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 25 W/m·K | 14,5 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 500 J/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
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