17-7 PH Edelstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

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17-7 PH-Edelstahl ist ein ausfällungsgehärteter Edelstahl, der unter die austenitischen Edelstahl-Klassifikation fällt. Seine Hauptlegierungselemente sind Chrom (17 %), Nickel (7 %) und kleine Mengen Aluminium, die zu seinen einzigartigen Eigenschaften beitragen. Die Zugabe von Aluminium ermöglicht die Ausfällungshärtung, wodurch seine Festigkeit und Härte erhöht werden, während eine gute Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erhalten bleiben.

Diese Stahlgüte zeichnet sich durch ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften aus, einschließlich hoher Zugfestigkeit, guter Ermüdungsbeständigkeit und der Fähigkeit, wärmebehandelt zu werden, um die gewünschten Härtegrade zu erreichen. Sie zeigt auch eine gute Schweißbarkeit und Formbarkeit, was sie für verschiedene Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Medizintechnik geeignet macht.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile:
- Hohe Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis: 17-7 PH bietet eine überlegene Festigkeit im Vergleich zu anderen Edelstählen, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen Gewichtseinsparungen entscheidend sind.
- Korrosionsbeständigkeit: Sie bietet eine gute Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von korrosiven Umgebungen, einschließlich atmosphärischer Bedingungen und schwacher Säuren.
- Vielseitigkeit: Die Fähigkeit, wärmebehandelt zu werden, ermöglicht die Anpassung der mechanischen Eigenschaften an spezifische Anwendungsanforderungen.

Einschränkungen:
- Kosten: Die Legierungselemente können 17-7 PH teurer machen als Standardedelstähle.
- Begrenzte Hochtemperatureigenschaften: Während sie bei moderaten Temperaturen gut abschneidet, kann ihre Festigkeit bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu anderen Hochtemperaturelegierungen abnehmen.

Historisch gesehen war 17-7 PH im Luft- und Raumfahrtsektor von Bedeutung, wo ihre Eigenschaften für Komponenten genutzt werden, die sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erfordern. Ihre Marktposition ist stark, insbesondere in Anwendungen, in denen hohe Leistung entscheidend ist.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation Bezeichnung/Güte Land/Region des Ursprungs Hinweise/Anmerkungen
UNS S17700 USA Nächster Äquivalent zu AISI 630
AISI/SAE 17-7 PH USA Ausfällungshärtungsgrad
ASTM A313 USA Standard-Spezifikation für Draht
EN 1.4568 Europa Ähnliche Eigenschaften, geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
JIS SUS 630 Japan Äquivalent mit leichten Variationen in den Eigenschaften

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 17-7 PH-Edelstahl hervor. Besonders bemerkenswert ist, dass, während Grade wie SUS 630 und 1.4568 als äquivalent angesehen werden, sie subtile Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften oder der Korrosionsbeständigkeit aufweisen können, die die Materialauswahl für spezifische Anwendungen beeinflussen könnten.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name) Prozentsatzbereich (%)
Cr (Chrom) 16,0 - 18,0
Ni (Nickel) 6,5 - 7,5
Al (Aluminium) 0,75 - 1,5
C (Kohlenstoff) 0,07 max
Mn (Mangan) 1,0 max
Si (Silizium) 1,0 max
P (Phosphor) 0,04 max
S (Schwefel) 0,03 max

Die Hauptlegierungselemente in 17-7 PH-Edelstahl spielen entscheidende Rollen bei der Definition seiner Eigenschaften:
- Chrom verbessert die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer schützenden Oxidschicht bei.
- Nickel verbessert die Zähigkeit und Verformbarkeit, sodass der Stahl Deformationen ohne Bruch standhalten kann.
- Aluminium ist entscheidend für die Ausfällungshärtung, die Festigkeit und Härte durch Wärmebehandlung erhöht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten) Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten) Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit Geglüht 860 - 1030 MPa 125 - 150 ksi ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Offset) Geglüht 620 - 860 MPa 90 - 125 ksi ASTM E8
Dehnung Geglüht 10 - 15 % 10 - 15 % ASTM E8
Härte (Rockwell C) Geglüht 30 - 40 HRC 30 - 40 HRC ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy) -40 °C 30 J 22 ft-lbf ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von 17-7 PH-Edelstahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern. Seine Zugfestigkeit und Streckgrenze zeigen seine Fähigkeit, erheblichen Lasten standzuhalten, während seine Dehnung und Schlagfestigkeit auf eine gute Verformbarkeit und Zähigkeit hinweisen, die für dynamische Belastungsbedingungen unerlässlich sind.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Wert (metrisch - SI-Einheiten) Wert (imperiale Einheiten)
Dichte - 7,75 g/cm³ 0,28 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich - 1450 - 1510 °C 2642 - 2750 °F
Wärmeleitfähigkeit 20 °C 16,3 W/m·K 112 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmekapazität 20 °C 500 J/kg·K 0,12 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit 20 °C 0,72 μΩ·m 0,
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