630 (17-4 PH) so với 631 (17-7 PH) Thép không gỉ làm cứng kết tủa: Độ bền và độ dẻo dai

 

Thành phần cốt lõi của chúng và sự khác biệt cơ bản về tính chất cơ học là gì?

630 (17-4 PH) chứa 15–17,5% Cr, 3–5% Ni, 3–5% Cu, 0,15–0,45% Nb, với Nhỏ hơn hoặc bằng 0,07% C. Trong điều kiện xử lý nhiệt H900{31}}, nó đạt được giới hạn chảy ~1100 MPa và độ cứng 38 HRC, cân bằng độ bền và độ dẻo cho sử dụng công nghiệp chung.631 (17-7 PH) có 16–18% Cr, 6,5–7,75% Ni, 0,75–1,5% Al, với nhỏ hơn hoặc bằng 0,09% C và không có đồng hoặc niobi. Quá trình xử lý nhiệt TH1050 của nó mang lại cường độ cực đại ~ 1380 MPa và 42 HRC, với độ bền đặc biệt ở nhiệt độ dưới 0 độ xuống tới -200 độ. Cả hai loại đều không có từ tính ở trạng thái ủ trong dung dịch và trở nên có từ tính sau khi đông cứng kết tủa.

Quá trình xử lý nhiệt của chúng khác nhau như thế nào để đạt hiệu suất tối ưu?

Đối với 630, chu trình H900 tiêu chuẩn là: ủ dung dịch ở 1040 độ, làm nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó ủ ở 480 độ trong 1 giờ để tối đa hóa độ bền. Lão hóa ở nhiệt độ cao hơn (ví dụ: 620 độ đối với H1150) làm giảm độ bền nhưng cải thiện khả năng chống ăn mòn và độ bền.631 yêu cầu quy trình hai bước để đạt hiệu suất cao nhất: ủ dung dịch ở 1065 độ, làm nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó ủ ở nhiệt độ 510 độ trong 1 giờ (điều kiện TH1050). Nó cũng có thể được gia công nguội-trước khi lão hóa để tăng cường độ bền thêm 10–15%. Cả hai loại phải được gia công ở trạng thái-ủ dung dịch-điều kiện cứng của chúng cực kỳ khó gia công nếu không có công cụ chuyên dụng.

Trong ứng dụng nào thì loại này không thể thay thế được so với loại kia?

Chọn 630 cho các ứng dụng ăn mòn có độ bền-trung bình,{2}}trung bình cao: dụng cụ khoan dầu và khí đốt, thân van, thanh xi lanh thủy lực và bộ phận cấy ghép y tế (ví dụ: vít chỉnh hình) trong đó khả năng tương thích sinh học và độ bền là rất quan trọng. Chọn 631 cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, quốc phòng và đông lạnh: các bộ phận hạ cánh máy bay, bộ phận hệ thống dẫn đường tên lửa, giá đỡ vệ tinh và thiết bị lưu trữ khí tự nhiên lỏng (LNG) phải đối mặt với những biến động nhiệt độ khắc nghiệt.631 cũng được ưu tiên cho dịch vụ nhiệt độ cao-lên tới 315 độ , trong khi độ bền của 630 giảm nhanh chóng trên 260 độ .

Khả năng chống ăn mòn của chúng như thế nào so với các loại cường độ-cao khác?

630 có khả năng chống ăn mòn tương đương với thép không gỉ 304, chống lại sự ăn mòn của khí quyển, nước ngọt và hóa chất nhẹ. Nó hoạt động tốt trong nước muối ở mỏ dầu nhưng không được khuyên dùng cho môi trường biển không có lớp phủ bảo vệ. Hàm lượng crom cao hơn của 631 mang lại cho nó khả năng chống clorua tốt hơn một chút so với 630, cho phép tiếp xúc với sương muối trong thời gian ngắn-trong các cơ sở hàng không vũ trụ ven biển. Nó vẫn kém khả năng chống ăn mòn biển của 316L. Cả hai loại đều vượt trội hơn các loại martensitic như 410 và 420 trong môi trường ăn mòn, nhưng có khả năng chống chịu kém hơn thép không gỉ song công (ví dụ: 2205) trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Sự cân bằng về chi phí và chế tạo-giữa hai loại là gì?

630 rẻ hơn 15–20% so với 631, khiến nó trở thành lựa chọn-hiệu quả về mặt chi phí cho các ứng dụng có độ bền cao-không phải hàng không vũ trụ. Hàm lượng đồng của nó cũng cải thiện khả năng gia công so với 631.631 có khả năng định hình thấp hơn 630 do hàm lượng niken và nhôm cao hơn, đòi hỏi nhiều lực hơn để uốn và kéo sâu để tránh nứt. Không nên hàn đối với các bộ phận chịu tải trọng-của cả hai loại hàn-làm gián đoạn cấu trúc vi mô cứng kết tủa{13}}, làm giảm độ bền ở vùng bị ảnh hưởng nhiệt{14}}từ 30–40%.