Rura ze stali nierdzewnej 15-5PH

Rura ze stali nierdzewnej 15-5PHto stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo, którą inżynierowie określają, gdy element musi wytrzymać obciążenie przekraczające 1000 MPa, a mimo to wytrzymać uderzenia, wibracje i media procesowe zawierające chlorki. Stop UNS S15500 jest bezpośrednim następcą 17-4PH – ma tę samą konstrukcję chromowo-niklowo-miedzianą, tę samą jednoetapową obróbkę cieplną starzenia, tę samą osnowę martenzytyczną – ale został zaprojektowany tak, aby zlikwidować jedną słabość starszego gatunku: wytrzymałość na całej grubości.

Czym 15-5PH różni się od 17-4PH

Relacje rodzinne mają znaczenie, ponieważ większość kupujących przyjeżdża w godzinach 15:00–17:00 i 17:00–16:00. Obydwa stopy są martenzytyczne w stanie wyżarzonym i ulegają wzmocnieniu w wyniku starzenia, w wyniku którego wytrąca się faza bogata w miedź; oba są objęte tą samą specyfikacją prętów ASTM A564 i zachowują się identycznie w sklepie.

 

Różnica polega na kontroli metalurgicznej: 15-5PH wytwarza się ze ścisłej równowagi pierwiastków tworzących ferryt i austenit, tak że ferryt delta jest zasadniczo eliminowany, a stop jest zwykle rafinowany za pomocą przetapiania elektrożużlowego (ESR) w celu kontrolowania wielkości i kształtu wtrąceń.

 

Rezultatem jest znacznie lepsza ciągliwość w kierunku krótko-poprzecznym – kierunek, który ma znaczenie w przypadku grubych przekrojów, części ciśnieniowych i mocno obciążonych elementów złącznych – oraz bardziej jednolite właściwości w całym przekroju poprzecznym.

 

W przypadku rur i rurek pracujących pod wysokim ciśnieniem w hydraulice lub oprzyrządowaniu ta rezerwa wytrzymałości jest powodem do zapłaty premii powyżej 17-4PH.

 

Skład chemiczny zgodnie z ASTM A564 / AMS 5659

Poniższe limity składu są zgodne z normą ASTM A564 dla prętów, drutu i kształtowników UNS S15500 oraz normą AMS 5659 dla prętów, odkuwek, rur i pierścieni. Żelazo jest elementem równoważącym.

 

Element	Limit składu,%
C	0.07 max
Mn	1.00 max
P	0.040 max
S	0.030 max
Si	1.00 max
Kr	14.00 - 15.50
Ni	3.50 - 5.50
Cu	2.50 - 4.50
Nb + Ta	0.15 - 0.45
Fe	Balansować

 

Trzy rzędy niosą ze sobą historię inżynierii. Rząd chromu na poziomie 14,00-15,50% zapewnia odporność na korozję stopu porównywalną z typem 304 w większości mediów, która znacznie przewyższa utwardzalne gatunki serii 400.

 

Rzęd miedzi w stężeniu 2,50–4,50% jest czynnikiem powodującym wytrącanie: starzejąca obróbka cieplna wytrąca fazę bogatą w miedź w osnowie martenzytycznej i to właśnie ten osad podnosi wydajność z około 760 MPa w stanie wyżarzonym do ponad 1170 MPa w H900.

 

Rząd kolumbu w stężeniu 0,15–0,45% jest stabilizatorem: niob łączy się z węglem, dzięki czemu stop jest odporny na uczulenie w zakresie starzenia i zachowuje wytrzymałość po spawaniu. Nikiel w stężeniu 3,50-5,50% tłumi ferryt delta i nadaje stopowi przewagę w zakresie wytrzymałości na całej grubości w porównaniu z 17-4PH.

 

Matryca do obróbki cieplnej: jeden stop, sześć zestawów właściwości

15-5PH dostarczany jest w stanie wyżarzonym – poddany obróbce cieplnej w temperaturze około 1038-1066 stopni i schłodzony – a następnie właściwości mechaniczne są ustalane w jednym etapie starzenia. Kod obróbki cieplnej podany w specyfikacji informuje producenta dokładnie, jaki cykl starzenia należy przeprowadzić, a każdy kod stanowi celowy kompromis pomiędzy wytrzymałością a wytrzymałością.

 

Stan	Cykl starzenia	wydajność 0,2%, MPa (ksi) min	Wytrzymałość na rozciąganie, MPa (ksi) min	Twardość, HRC
Warunek A	W miarę wyżarzania w roztworze	760 (110) typ.	1030 (150) typ.	33 typ.
H900	482 stopnie, 1 godzina, chłodzenie powietrzem	1170 (170)	1310 (190)	40 - 47
H925	496 stopni, 4 godziny, chłodzenie powietrzem	1070 (155)	1170 (170)	38 - 45
H1025	552 stopnie, 4 godziny, chłodne powietrzem	1000 (145)	1070 (155)	35 - 42
H1075	579 stopni, 4 godziny, chłodzenie powietrzem	860 (125)	1000 (145)	33 - 39
H1100	593 stopnie, 4 godziny, chłodne powietrze	790 (115)	965 (140)	32 - 38
H1150	621 stopni, 4 godziny, chłodzenie powietrzem	725 (105)	930 (135)	28 - 37

 

Kolejność czytania tabeli decyduje o zakupie. H900 zapewnia maksymalną wytrzymałość, nieco powyżej 1300 MPa na rozciąganie i jest wyborem do zastosowań konstrukcyjnych i wałów, gdzie dominuje obciążenie.

 

H1025 to stan zrównoważony: wydajność ponad 1000 MPa przy dobrej ciągliwości i najczęstsza specyfikacja dla części ciśnieniowych i inżynierii ogólnej. H1150 to stan nadmiernego starzenia, wybierany, gdy element pracuje w środowisku chlorku, gdzie martenzyt o maksymalnej wytrzymałości jest podatny na pękanie korozyjne naprężeniowe – zasadą jest starzenie w najwyższej temperaturze, która nadal spełnia wymagania wytrzymałościowe.

 

Nie wolno oddawać do użytku wyżarzonego stanu A: nieodpuszczony martenzyt jest twardy, kruchy i wrażliwy na pękanie wodorowe i chlorkowe, dopóki nie zostanie poddany obróbce starzeniowej.

 

Właściwości fizyczne

15-5PH jest silnie ferromagnetyczny w każdych warunkach, co odróżnia go od gatunków austenitycznych i ma znaczenie dla przyrządów i elektrozaworów. Gęstość waha się od 7,75 g/cm3 w stanie wyżarzonym do około 7,86 g/cm3 w stanie nadmiernie postarzanym, a moduł sprężystości wynosi około 196 GPa (28,5 x 10⁶ psi) we wszystkich warunkach obróbki cieplnej.

 

Nieruchomość	Wartość
Gęstość	7.75 - 7.86 g/cm3 (według stanu)
Moduł sprężystości	196 GPa (w przybliżeniu)
Przepuszczalność magnetyczna	Silnie ferromagnetyczny, w każdych warunkach
Zakres topnienia	1400 - 1440 stopień (w przybliżeniu)
Rezystywność elektryczna	77 - 98 mikrohm-cm (według stanu)

 

Rozmiary rur i formy dostawy

15-5PH to specjalny gatunek martenzytyczny, a jego rury i kształtki są dostarczane zgodnie ze specyfikacjami dotyczącymi obróbki plastycznej, zazwyczaj z właściwościami mechanicznymi ASTM A564 i dyscypliną wymiarową procesu ciągnienia rur. Następująca koperta jest standardem:

 

Parametr	Zakres
Średnica zewnętrzna	6,0 mm do 168,3 mm (mniejszy NPS na zamówienie)
Grubość ścianki	0,5 mm do 12,7 mm; cięższe ściany na zapytanie
Długość	Stałe 3 m / 6 m / 12 m lub docięte na wymiar
Stan dostawy	Stan A (wyżarzony w roztworze), gotowy do starzenia
Powierzchnia	Bezkłowe szlifowane, ciągnione lub trawione przez aplikację
Prostota	Ścisła tolerancja dla zastosowań hydraulicznych i wałów

 

Ponieważ starzeniowa obróbka cieplna jest prawie zawsze wykonywana po obróbce skrawaniem i spawaniu, w zapytaniu należy określić, czy rura wymaga stanu A do starzenia w zakładzie, czy też jest poddana wstępnemu starzeniu do określonego stanu H. W łańcuchach dostaw w przemyśle lotniczym i obronnym 15-5PH jest często kupowany w stanie A i dojrzewany przez producenta komponentów, co pozwala zachować obróbkę w stanie miękkim i uzyskać końcowe właściwości ustalone na końcu linii.

 

Typowe zastosowania

Kombinacja obciążenia i wytrzymałości 15-5PH jest określona dla następujących obowiązków:

 

Aplikacja	Dlaczego używa się 15-5PH
Siłowniki, osprzęt i komponenty podwozia lotniczego	Wysoka wytrzymałość przy dużej odporności na pękanie
Wały i wirniki pomp	Wytrzymałość zmęczeniowa w zakresie H900-H1025
Trzpienie zaworów, gniazda i oprawy w oleju i gazie	Wytrzymałość plus umiarkowana odporność na chlorki
Elementy złączne i złącza nuklearne i morskie	Wytrzymałość i możliwość kontroli na całej grubości
Węże hydrauliczne pod wysokim ciśnieniem	Wydajność ponad 1000 MPa w cienkich ścianach
Części maszyn papierniczych i chemicznych	Odporność na zużycie dzięki odporności na korozję klasy 304

 

Spawanie i produkcja

Spoiny 15-5PH konwencjonalnymi metodami z użyciem gazu obojętnego, stosowanymi w przypadku gatunków stali nierdzewnej, zwykle bez konieczności podgrzewania wstępnego. Dwa rodzaje wypełniacza dają dwa różne połączenia. Dzięki odpowiedniemu wypełniaczowi z rodziny 15-5PH spoina reaguje na starzenie po spawaniu i uzyskuje właściwości porównywalne z metalem macierzystym; jest to trasa dla połączeń nośnych.

 

W przypadku niedopasowanego wypełniacza austenitycznego, takiego jak 308L, spoina jest ciągliwa i nie utwardza ​​się wydzieleniowo, co ma miejsce, gdy wytrzymałość spoiny jest drugorzędna. W przypadku spoin wielościegowych wyżarzanie przesycające przed końcową obróbką starzenia wyrównuje wpływ cykli cieplnych na obszar spoiny i zapewnia najbardziej jednolite właściwości. Po spawaniu standardową praktyką jest przeprowadzenie wybranego cyklu starzenia – najczęściej H1025 lub H1150 - i sprawdzenie twardości gotowego elementu.

 

Co określić w zamówieniu

Błędy specyfikacji w zamówieniach 15-5PH zwykle dotyczą stanu, dlatego w zapytaniu należy podać co następuje:

 

• Gatunek i norma: „UNS S15500, zgodnie z ASTM A564” lub „zgodnie z AMS 5659” dla prętów i rurek
• Stan: Stan A (wyżarzany w roztworze) do starzenia w zakładzie lub stan końcowy H
• Kod obróbki cieplnej w przypadku starzenia: H900 / H925 / H1025 / H1075 / H1100 / H1150
• Wymiary: średnica zewnętrzna x ściana w milimetrach, długość i wykończenie powierzchni
• Certyfikat: EN 10204 3.1 z chemią cieplną, wynikami rozciągania po wyżarzaniu i twardością; podać kod wieku w PO

 

15-5PH jest stosowany, gdy projekt wymaga wytrzymałości hartowanego stopu i rezerwy wytrzymałości, której 17-4PH nie może zagwarantować w kierunku krótkim i poprzecznym. Decyzja o zakupie jest decyzją o stanie: podaj normę, podaj kod starzenia, a dostarczona rura wytrzyma obciążenie i wytrzyma uderzenie zakładane na rysunku.

 

 

 

Popularne Tagi: Rura 15-5PH, UNS S15500, stal nierdzewna 15-5PH, ASTM A564, AMS 5659, stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo, rura bez szwu 15-5PH, XM-12