17-4PH lwn Keluli Tahan Karat 316L

Pilih 17-4PH apabila anda memerlukan kekuatan dan kekerasan yang sangat tinggi (menghasilkan sehingga 1,170 MPa, ~40 HRC) dan boleh menerima rintangan kakisan sederhana; pilih 316L apabila rintangan kakisan dalam klorida/asid lebih penting daripada kekuatan muktamad (hasil ~170-310 MPa) dan anda mahukan fabrikasi dan kimpalan yang paling mudah.

Dalam satu ayat: 17-4PH ialah keluli pengerasan pemendakan martensit-yang boleh dirawat haba yang dibina untuk kekuatan; 316L ialah tahan karat austenit dibina untuk rintangan kakisan dan kebolehbentukan. Mereka menyelesaikan masalah yang berbeza.

Pengambilan Utama

• 17-4PH (UNS S17400) mencapai kekuatan hasil 1,000-1,200 MPa selepas penuaan; 316L (UNS S31603) hanya mencapai ~170-310 MPa.
• 316L mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik: PREN 24-26 lwn 17-4PH PREN ~17-18. 316L menentang klorida dan asid jauh lebih baik.
• 17-4PH dikeraskan oleh kerpasan mudah-rawatan haba pengerasan (penuaan pada 480-620 deg C); 316L tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba.
• 316L jauh lebih mudah untuk dikimpal dan dibentuk; 17-4PH memerlukan amalan kimpalan yang teliti dan selalunya selepas-penuaan semula kimpalan.
• Kos: 17-4PH biasanya berjalan 1.5-2.5x harga 316L sekilogram, tetapi membolehkan anda menggunakan lebih sedikit bahan melalui kekuatan yang lebih tinggi.
• Siling suhu: 316L berfungsi sehingga ~870 darjah C; 17-4PH harus kekal di bawah ~300-400 darjah C untuk mengekalkan kekerasannya.

Apakah 17-4PH dan 316L?

17-4PH ialah pemendakan martensit-keluli tahan karat yang mengeras; 316L ialah keluli tahan karat austenit. Perbezaan dalam struktur kristal menentukan segala-galanya - kekuatan, kekerasan, kakisan, dan kebolehkimpalan.

17-4PH (UNS S17400)

17-4PHmendapat namanya daripada kimianya: kira-kira 17% kromium dan 4% nikel ("17-4"), ditambah kira-kira 3-5% kuprum dan tambahan niobium kecil. Dalam keadaan sepuhlindap (lembut) ia adalah martensit. Selepas rawatan haba -suhu rendah "penuaan", zarah kecil kaya kuprum memendakan di dalam keluli dan mengunci struktur, meningkatkan kekuatan dan kekerasan secara mendadak - seperti menetapkan konkrit dengan rebar di dalamnya.

316L (UNS S31603)

316Lialah versi karbon-rendah bagi tahan karat austenit 316 klasik. Ia mengandungi kira-kira 16-18% kromium, 10-14% nikel dan 2-3% molibdenum, dengan karbon dikekalkan sangat rendah (0.03% maks - "L"). Struktur kristalnya adalah austenit, yang lembut, mulur, dan kekal stabil pada suhu bilik tanpa rawatan haba. Molibdenum ialah tambahan utama yang memberikan 316L ketahanan unggulnya terhadap klorida dan asid.

Aloi Mana Yang Lebih Kuat - 17-4PH atau 316L?

17-4PH adalah kira-kira 3 hingga 6 kali lebih kuat daripada 316L dalam kekuatan hasil, dan mencapai kekerasan sehingga ~40 HRC berbanding 316L pada kira-kira 80 HRB (lebih lembut).

Kekuatan ialah tempat kedua-dua aloi berada paling jauh. Selepas rawatan penuaan standard H900, 17-4PH menyampaikan:

• Kekuatan hasil: ~1,170 MPa (170 ksi)
• Kekuatan tegangan: ~1,310 MPa (190 ksi)
• Kekerasan: ~38-42 HRC

316L, dalam keadaan dihantar (anil), menyampaikan:

• Kekuatan hasil: ~170-310 MPa (25-45 ksi)
• Kekuatan tegangan: ~485-620 MPa (70-90 ksi)
• Kekerasan: ~70-90 HRB

Untuk aci, pengikat atau bahagian struktur yang mesti bertahan dengan beban mekanikal yang tinggi dalam persekitaran yang tidak-teruk-menghakis, 17-4PH membolehkan jurutera menggunakan keratan rentas-yang lebih kecil dan masih membawa beban - menjimatkan berat dan kadangkala jumlah kos.

Bagaimanakah Perbandingan Rintangan Kakisan Antara 17-4PH dan 316L?

316L jelas unggul dalam rintangan kakisan. PRENnya (nombor bersamaan rintangan pitting) ialah kira-kira 24-26, manakala 17-4PH hanya kira-kira 17-18 - bermakna 316L tahan pitting klorida kira-kira 50% lebih baik.

PREN=%Cr + 3.3x%Mo + 16x%N. Molibdenum dalam 316L (2-3%) adalah faktor penentu; 17-4PH pada dasarnya tidak mempunyai molibdenum. Akibat praktikal:

Air laut dan klorida: 316L tahan kakisan pitting dan celah jauh lebih baik; 17-4PH terdedah kepada pitting dalam persekitaran klorida dan tidak disyorkan untuk tugas air laut yang berterusan.

Asid: 316L mengendalikan asid sulfurik, asetik dan fosforik cair pada suhu sederhana; 17-4PH terhad kepada suasana lembut dan air tawar.

Stress corrosion cracking (SCC): 17-4PH (martensitic, higher strength) is more sensitive to chloride SCC than 316L; 316L still needs care above ~60 deg C in chlorides but is generally safer.

Suasana umum: 17-4PH sesuai untuk suasana industri dan bandar yang sederhana - setanding dengan gred martensit 410/420 tetapi bukan 316L.

Bagaimana dengan Kebolehkimpalan dan Fabrikasi?

316L ialah salah satu keluli tahan karat yang paling mudah untuk dikimpal dan dibentuk; 17-4PH boleh dikimpal tetapi memerlukan prosedur terkawal, pengisi padan dan biasanya rawatan haba-semula kimpalan untuk memulihkan kekuatan penuh.

316L fabrikasi

Kimpalan dengan pengisi AWS ER316L; tiada rawatan haba pra-haba atau pasca-diperlukan dalam kebanyakan kes.

Pembentukan sejuk, lenturan dan lukisan dalam yang sangat baik; karbon rendah menghalang pemekaan (kerpasan karbida) di kawasan haba-zon terjejas.

Fabrikasi 17-4PH

Boleh dikimpal dengan pengisi 17-4PH (ER630) yang sepadan atau pengisi keseluruhan; haba kimpalan-zon terjejas menjadi lembut (terlalu tua).

Rawatan pasca-kerpasan kimpalan-pengerasan (penuaan) biasanya diperlukan untuk mengembalikan sendi kepada kekuatan penuh.

Pemesinan: 17-Mesin 4PH dengan baik dalam keadaan anil, lebih baik daripada dalam keadaan tua (keras) - mesin lembut, kemudian tua.

Membentuk: kebolehbentukan sejuk terhad kerana martensit adalah kaku; kebanyakan pembentukan dilakukan sebelum penuaan.

Bagaimanakah Rawatan Haba dan Kekerasan Berfungsi dalam 17-4PH?

17-4PH dibekalkan lembut (dipanaskan pada ~1,040 deg C), kemudian "diumur" pada 480-620 deg C selama beberapa jam; mendakan kuprum mengeraskannya. Suhu penuaan yang berbeza memberikan keseimbangan kekuatan/kekerasan/kemuluran yang berbeza (H900, H1025, H1150, dsb.).

Huruf-penetapan nombor memberitahu anda suhu penuaan dalam darjah F:

Sebaliknya, 316L tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba - kekuatannya hanya datang daripada pengerjaan sejuk (cth, 316L boleh dibekalkan dalam kerja-temperamen keras seperti 1/4H, 1/2H, tetapi aloi asas itu sendiri tidak boleh dirawat-panas).

Apakah Had Suhu?

316L ialah pilihan-suhu tinggi (perkhidmatan sehingga ~870 darjah C); 17-4PH mesti kekal di bawah kira-kira 300-400 darjah C berterusan kerana suhu yang lebih tinggi melebihi-melembutkan (lebih umur) struktur yang mengeras kerpasan.

Bagaimanakah Kos Membandingkan - 17-4PH vs 316L?

17-4PH berharga kira-kira 1.5 hingga 2.5 kali ganda lebih daripada 316L sekilogram, tetapi kekuatannya yang jauh lebih tinggi boleh mengurangkan jumlah bahan yang diperlukan - jadi bahagian-jurang kos peringkat selalunya lebih kecil daripada jurang per-kg yang dicadangkan.

Bilakah Anda Harus Memilih 17-4PH vs 316L?

Pilih 17-4PH untuk -kekuatan tinggi, tahan haus-, bahagian tugas ringan-menghakis-(aci, injap, pengikat, aeroangkasa). Pilih 316L untuk persekitaran yang menghakis - kimia, marin, makanan, farmasi, perubatan - di mana keperluan kekuatan adalah sederhana.

Soalan Lazim

S: Adakah keluli tahan karat 17-4PH?

A: Ya. Ia ialah kerpasan martensit-keluli tahan karat pengerasan (UNS S17400) dengan kira-kira 15-17.5% kromium, jadi ia memenuhi takrifan kandungan kromium minimum (10.5%) tahan karat.

S: Bolehkah 17-4PH menggantikan 316L?

J: Hanya apabila keadaan kakisan sederhana. 17-4PH adalah jauh lebih kuat tetapi jauh kurang tahan terhadap klorida dan asid, jadi ia tidak boleh menggantikan 316L dalam perkhidmatan marin atau kimia.

S: Adakah 316L lebih kuat daripada 17-4PH?

J: Tidak. 17-4PH adalah 3-6x lebih kuat dalam kekuatan hasil. 316L menang pada rintangan kakisan dan kebolehfabrikan, bukan kekuatan.

S: Adakah anda perlu memanaskan 316L?

J: Tidak. 316L digunakan dalam keadaan anil dan tidak boleh dikeraskan dengan rawatan haba; hanya kerja sejuk meningkatkan kekuatannya.

S: Mana yang lebih baik untuk air laut?

A: 316L adalah pilihan yang lebih baik untuk air laut; 17-4PH tidak mempunyai rintangan pitting klorida yang mencukupi dan tidak disyorkan untuk pendedahan air laut yang berterusan.

S: Apakah maksud "PH" dalam 17-4PH?

J: "PH" bermaksud Pengerasan Kerpasan - keluli mendapat kekuatan daripada zarah mendakan kecil yang terbentuk semasa-perawatan haba penuaan suhu rendah.

Kesimpulan

17-4PH dan 316L menjawab dua soalan kejuruteraan yang berbeza. 17-4PH (UNS S17400) ialah jawapan apabila kekuatan dan kekerasan menguasai - ia memberikan kekuatan hasil melebihi 1,000 MPa melalui rawatan penuaan yang mudah, pada kos rintangan kakisan sederhana, rintangan kakisan yang sederhana. 316Jawapannya (UNS3) dan kebolehbentukan mendominasi - ia menentang klorida dan asid jauh lebih baik dan tidak penting untuk direka, dengan kos kekuatan yang rendah.