630 (17-4 PH) vs. 631 (17-7 PH) Nerezové ocele vytvrdzované zrážaním: Všestranná pevnosť vs kryogénna húževnatosť

 

Aké sú ich jadrové zloženie a kľúčové rozdiely v mechanických vlastnostiach?

630 (17-4 PH) obsahuje 15 – 17,5 % Cr, 3 – 5 % Ni, 3 – 5 % Cu, 0,15 – 0,45 % Nb a ≤ 0,07 % C. V tepelne spracovanom stave H900 dosahuje medzu klzu, medzu klzu MP0, medzu klzu ~310, HRC ťažnosť a odolnosť proti korózii na všeobecné priemyselné použitie.631 (17-7 PH) obsahuje 16–18 % Cr, 6,5–7,75 % Ni, 0,75–1,5 % Al a ≤ 0,09 % C, bez medi alebo nióbu. Jeho tepelné spracovanie TH1050 poskytuje maximálnu medzu klzu ~1380 MPa a tvrdosť 42 HRC, s výnimočnou húževnatosťou pri teplotách pod nulou až do -200°C. Obidva druhy sú v rozpúšťacom žíhanom stave nemagnetické a po vytvrdnutí precipitáciou sú magnetické.

Ako sa líšia ich procesy tepelného spracovania pre optimálny výkon?

Pre 630 je štandardný cyklus H900: žíhanie v roztoku pri 1040 °C, ochladenie na izbovú teplotu, potom starnutie pri 480 °C počas 1 hodiny, aby sa maximalizovala pevnosť. Starnutie pri vyšších teplotách (napr. 620 °C pre podmienky H1150) znižuje pevnosť, ale zlepšuje odolnosť proti korózii a húževnatosť. 631 vyžaduje dvojkrokový proces na dosiahnutie maximálneho výkonu: rozpúšťacie žíhanie pri 1065 °C, ochladenie na izbovú teplotu, potom starnutie pri 510 °C počas 1 hodiny (podmienka TH1050). Môže sa tiež opracovať-za studena pred starnutím, aby sa ešte viac zvýšila pevnosť o 10 – 15 %. Obe akosti musia byť opracované v-rozpúšťacom žíhanom-stave, ich kalený stav je mimoriadne náročný na obrábanie bez špecializovaných nástrojov z tvrdokovu.

V ktorých aplikáciách je jeden stupeň nenahraditeľný nad druhým?

Vyberte si 630 pre všeobecné aplikácie s vysokou-pevnosťou a miernou-koróziou: nástroje na hĺbenie ropných a plynových dier, drieky ventilov, tyče hydraulických valcov a lekárske implantáty, ako sú ortopedické skrutky, kde je biologická kompatibilita a pevnosť kritická. Vyberte si 631 pre letecký a kozmický priemysel, obranu a kryogénne použitie: komponenty podvozkov lietadiel, konzoly na zemné rakety, plynové navádzacie systémy pre extrémne teploty, satelitné konzoly kolísanie. 631 je tiež uprednostňovaný pre vysoké-teploty až do 315 °C, zatiaľ čo pevnosť 630 rýchlo klesá nad 260 °C.

Aká je ich odolnosť proti korózii v porovnaní s inými-kvalitnými triedami vysokej pevnosti?

630 ponúka odolnosť proti korózii porovnateľnú s nehrdzavejúcou oceľou 304, odoláva atmosférickej, sladkej vode a miernej chemickej korózii. Funguje dobre v slanom náleve na ropných poliach, ale neodporúča sa pre morské prostredie bez ochranných náterov. Vyšší obsah chrómu 631 mu dáva o niečo lepšiu odolnosť voči chloridom ako 630, toleruje krátkodobé-vystavenie soľnej hmle v pobrežných leteckých zariadeniach. Stále nedosahuje odolnosť 316L voči námornej korózii. Obe triedy prekonávajú martenzitické triedy ako 410 a 420 v korozívnych nastaveniach, ale sú menej odolné ako duplexné nehrdzavejúce ocele (napr. 2205) pre drsné priemyselné prostredia.

Aké sú kompromisy medzi nákladmi a výrobou- medzi týmito dvoma triedami?

630 je o 15 – 20 % lacnejší ako 631, čo z neho robí nákladovo-efektívnu voľbu pre aplikácie s vysokou pevnosťou, ktoré nie sú -letecké a kozmické-. Jeho obsah medi tiež zlepšuje opracovateľnosť v porovnaní s 631.631 má nižšiu tvárnosť ako 630 v dôsledku vyššieho obsahu niklu a hliníka, čo si vyžaduje väčšiu silu na ohýbanie a hlboké ťahanie, aby sa predišlo praskaniu. Zváranie sa neodporúča pri kritickom zaťažení-časti nesúce žiadnu triedu-zváranie narúša precipitáciu1{{13}pevnosť v tepelne spevnenej mikroštruktúre}, znižuje pevnosť vytvrdenej mikroštruktúry 30 – 40 %.