Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie nichtrostender Stahl gleichzeitig stark und korrosionsbeständig sein kann? Dieser Artikel lüftet das Geheimnis von PH-Edelstahl, einem Material, das durch Ausscheidungshärtung entsteht. Sie erfahren, wie sein einzigartiges Wärmebehandlungsverfahren im Vergleich zu herkömmlichem rostfreiem Stahl eine höhere Festigkeit und Haltbarkeit bietet. Entdecken Sie die Arten von rostfreiem PH-Stahl, ihre spezifischen Anwendungen und wie sie Ihre technischen Projekte erheblich verbessern können. Machen Sie sich bereit, die faszinierende Welt der modernen Metallurgie und ihre praktischen Auswirkungen auf die moderne Fertigung zu erkunden.
Eine ausgezeichnete Frage.
Im Vergleich zu den traditionellen martensitischen Typen bieten die PH-Typen Vorteile wie hohe Festigkeit, hervorragende Korrosionsbeständigkeit und vereinfachte Wärmebehandlungsverfahren.
PH steht für "precipitation hardening" (Ausscheidungshärtung), eine Art der Wärmebehandlung, die sich leicht von der traditionellen Wärmebehandlung martensitischer Typen unterscheidet.
Eine erste "Lösungsbehandlung" wird bei hohen Temperaturen, in der Regel bei 1900 Grad Fahrenheit, durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Legierungselemente die für die Härtungsreaktion benötigt werden, sind gleichmäßig im Metallgefüge verteilt.
Bei diesen Temperaturen ist das Gefüge austenitisch. Ab dieser Temperatur kühlt die Legierung mit einer Geschwindigkeit ab, die die Verteilung der Härtungselemente in Lösung aufrechterhält.
Auf der Grundlage der chemischen Zusammensetzung bestimmter Legierungen sind die nach der "Lösungsbehandlung" hergestellten Strukturen MartensitHalbaustenit oder Austenit.
Diese Strukturen enthalten mehr härtende Elemente als vollständig stabile Strukturen, so dass sie nur darauf warten, dass eine zusätzliche Wärmebehandlung Veränderungen im Inneren bewirkt.
Sie sind jedoch so stabil, dass wir uns für die Herstellung von Bauteilen vor der abschließenden Wärmebehandlung entscheiden können.
Diese zusätzliche Wärmebehandlung bei relativ niedriger Temperatur wird als "Alterung" bezeichnet. Die erhöhte Temperatur und die Zeit ermöglichen es den beweglichen Elementen, sich zu verbinden und "Ausscheidungen" zu bilden (man denke an Partikel), die anschließend die Struktur verstärken.
Unterteilen wir die Arten von PH-Legierungen nach der durch Lösungsbehandlung erzielten Struktur...
Sie bilden bei der Lösungsbehandlung kohlenstoffarmen Martensit, der relativ weicher, aber auch spröder ist. Die Legierung sollte nicht unter Lösungsglühbedingungen verwendet werden.
Beim Wiedererwärmen auf die Alterungstemperatur verstärken die gebildeten Partikel die Struktur weiter und verbessern die Zähigkeit und die Korrosionsleistung.
Der resultierende Wärmebehandlungszustand wird durch den Buchstaben H, gefolgt von der Alterungstemperatur, dargestellt.
Zum Beispiel: H900 bedeutet, dass es einer Lösungsbehandlung unterzogen wurde, gefolgt von einer Alterung bei 900 Grad Celsius. Durch eine zweite einfache Wärmebehandlung erhöht sich die Härte, und der Mindestwert Streckgrenze erreicht 170.000 psi.
Der Zustand reicht von H900 bis H1150 oder sogar doppelt H1150 (zweimalige Alterung bei 1150 Grad Fahrenheit). Je höher die Alterungstemperatur, desto geringer ist die Festigkeit, aber die Zähigkeit nimmt zu.
H1150M ist der Alterungszustand, der die geringste Härte ergibt.
Lösungsgeglüht, lösungsgeglüht, geglüht und Cond A sind Synonyme bei der Beschreibung der Bedingungen.
In der Regel werden diese Typen im Stahlwerk einer Lösungsbehandlung unterzogen, gefolgt von einer Alterungsbehandlung nach der Herstellung weiterer Teile.
Wenn es sich bereits im gewünschten Alterungszustand befindet, ist keine weitere Wärmebehandlung erforderlich. Dies hängt ganz vom Inhalt des vorgelegten optimalen Fertigungsplans ab.
Zu den gängigen nichtrostenden Stählen dieser Gruppe gehören 17-4 (auch bekannt als 630), 15-5, 13-8, 450 und 455.
Die chemische Zusammensetzung dieser Legierungen führt zu einer Reihe von unterschiedlichen Strukturen während der Wärmebehandlung.
Wie bei allen nichtrostenden PH-Stählen ist der erste Schritt die "Lösungsbehandlung". Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung der an der Härtungsreaktion beteiligten Elemente innerhalb der austenitischen Struktur erreicht.
Nach dem Abkühlen von der Lösungstemperatur bleibt das Gefüge dieser Legierungen bei Raumtemperatur im austenitischen Zustand... aber nur vorübergehend.
Dieses relativ weiche und duktile austenitische Gefüge gibt uns die Möglichkeit, ein breiteres Spektrum an Bearbeitungen durchzuführen, als es martensitische Typen vor dem Härten erlauben.
Nun... es scheint, dass wir einen Weg gefunden haben, unseren Kuchen zu bekommen und ihn auch zu essen. Wir können in diesem Stadium ein weicheres, besser verformbares Metall erhalten, das wir dann auf die hohe Festigkeit eines vollständig martensitischen PH-Stahls härten können.
Um die endgültige Aushärtung des Werkstoffs zu erreichen, müssen wir zunächst die Umwandlung des austenitischen Gefüges in das martensitisches Gefüge. Es gibt drei Methoden zur Bildung einer martensitischen Struktur.
Irgendeines von:
Abkühlung auf etwa -100 Grad Fahrenheit und Aufbewahrung bis zu 8 Stunden.
Oder
Erhitzen auf etwa 1400 Grad Fahrenheit und Halten für bis zu 3 Stunden.
Oder
Kaltbearbeitung (wie Kalt Walzplatte)
Da wir nun das martensitische Gefüge haben, kann die bekannte Alterungsbehandlung die Endhärtung bei diesen Typen durchführen.
Das zweistufige Härteverfahren für diese Sorten wird durch ein Präfix, gefolgt von H und der Alterungstemperatur, angegeben. Das Präfix gibt die Methode der Martensitbildung an.
Zum Beispiel:
Übliche Beispiele für halbaustenitische Stahlsorten sind 17-7 (AISI 631), 15-7 (632), AM-350 (633) und AM-355 (634).
Die Anwendungen erfordern in der Regel die überlegene Sauberkeit von umgeschmolzenem Stahl, wobei die genauen Einzelheiten der erforderlichen Wärmebehandlung je nach Stahlsorte und Spezifikation variieren.
Die letzte Kategorie der nichtrostenden PH-Stähle sind diejenigen, die von der Lösungsbehandlung bis zum Alterungsprozess eine austenitische Struktur behalten.
Obwohl ihre Festigkeit viel geringer ist als die der beiden anderen PH-Typen, sind sie nicht magnetisch und haben eine höhere Festigkeit als die nichtrostenden Stähle der Serie 300.
Die Lösungsbehandlung erfolgt in der Regel bei höheren Temperaturen als bei anderen Typen. Auch die Alterung findet bei höheren Temperaturen statt, in der Regel über 1300.
In den meisten Fällen ist nur eine Alterungsbehandlung für die Legierung erforderlich. Da die Alterungstemperaturen höher sind, können diese Legierungen bei Temperaturen verwendet werden, bei denen andere PH-Typen an Festigkeit verlieren würden.
Ein Beispiel hierfür ist der rostfreie Stahl A286, der sich durch eine hervorragende Reinheit beim Umschmelzen im Vakuum auszeichnet und ideal für Triebwerke oder Turbinen in der Luft- und Raumfahrt ist.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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