630 (17-4 PH) so với 631 (17-7 PH): So sánh thép không gỉ làm cứng kết tủa

630 và 631 là hai loại thép không gỉ làm cứng (PH) kết tủa- phổ biến nhất, tuy nhiên chúng thường bị nhầm lẫn trong tài liệu của nhà cung cấp và đánh giá thiết kế. Cả hai đều đạt độ bền kéo khoảng 1300–1400 MPa khi lão hóa, cả hai đều có từ tính sau khi đông cứng và cả hai đều được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và máy móc hiệu suất cao. Sự khác biệt nằm ở cấu trúc và tính thực tế: 630 cứng lại trực tiếp từ martensite và dễ gia công; 631 là austenit sau khi ủ và phải được chuyển hóa thành martensite bằng cách xử lý nhiệt hoặc cơ nhiệt trước khi lão hóa. Bài viết này so sánh các cấp về thành phần, xử lý nhiệt, tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và chi phí để xác định loại phù hợp cho công việc.

1. Chỉ định và tiêu chuẩn

Tài sản	630 (17-4 PH)	631 (17-7 PH)
số UNS	S17400	S17700
ASTM	A564 (thanh), A693 (tấm/tờ/dải)	A693 (tấm/tờ/dải)
VN	1.4542 / X5CrNiCuNb16-4	1.4568 / X7CrNiAl17-7
JIS	SUS630	SUS631

2. Thành phần hóa học (ASTM A564/A693)

Phần tử (wt%)	630 (S17400)	631 (S17700)
Cacbon, tối đa	0.07	0.09
Mangan, tối đa	1.00	1.00
Silicon, tối đa	1.00	1.00
Phốt pho, tối đa	0.040	0.040
Lưu huỳnh, tối đa	0.030	0.030
crom	15.0–17.5	16.0–18.0
Niken	3.0–5.0	6.5–7.75
đồng	3.0–5.0	-
Niobi + Tantali	0.15–0.45	-
Nhôm	-	0.75–1.5

630 cứng lại do kết tủa đồng; 631 cứng lại do sự kết tủa của niken-các hợp chất liên kim loại nhôm. 631 mang gần gấp đôi niken của 630, đây là lý do chính khiến giá thành cao hơn và cấu trúc gốc austenit của nó trước khi biến đổi.

3. Các phương pháp xử lý nhiệt và tính chất cơ học

Hai loại này không được xử lý nhiệt theo cùng một cách:

630:ủ dung dịch ở 1040 ± 15 độ, làm nguội đến 32 độ hoặc thấp hơn (Điều kiện A), sau đó già đi trực tiếp - ví dụ H900 ở 480 ± 6 độ trong 1 giờ hoặc H1150 ở 620 ± 6 độ trong 4 giờ. Martensite hình thành trong quá trình làm mát vẫn có độ tuổi-như cũ.

631:ủ nó là austenit. Để cứng lại, trước tiên nó phải được biến đổi:TH1050(ủ, làm lạnh hoặc làm lạnh để chuyển austenite thành martensite, sau đó ủ ở nhiệt độ 565 độ trong 90 phút) hoặcRH950(làm lạnh ở -75 độ, sau đó ủ ở 510 độ trong 1 giờ).

Lớp / Tình trạng	Độ bền kéo, MPa	Cường độ năng suất 0,2%, MPa	Độ giãn dài, %	Độ cứng, HRC
630 H900 (ASTM A564 phút)	1310	1170	10	40 (điển hình ≈ 44)
630 H1150 (ASTM A564 phút)	930	725	16	28 (điển hình ≈ 31)
631 TH1050 (điển hình cho mỗi lần thực hành A693)	≈ 1240	≈ 1035	≈ 9	≈ 43
631 RH950 (điển hình cho mỗi lần thực hành A693)	≈ 1380	≈ 1210	≈ 9	≈ 44

Đối với 631, RH950 đạt cường độ cao nhất; TH1050 được ưu tiên khi cần sự cân bằng về sức mạnh, độ dẻo dai và kiểm soát kích thước. Cả hai điều kiện của 631 đều cung cấp độ bền ở nhiệt độ thấp-tốt hơn đáng kể so với 630, đó là lý do tại sao 631 xuất hiện trong các ứng dụng đông lạnh và hàng không vũ trụ xuống khoảng −200 độ . 630 duy trì độ bền hữu ích ở khoảng 260–300 độ và thường là con đường rẻ hơn đến một bộ phận có độ bền{12}}cao; 631 thường được sử dụng khi yêu cầu hiệu suất của tấm, dải hoặc lò xo ở nhiệt độ.

4. So sánh khả năng chống ăn mòn

630:khả năng chống ăn mòn tương đương với 304 trong môi trường khí quyển, nước ngọt và hóa chất nhẹ; hoạt động ở mức chấp nhận được trong nước muối mỏ dầu nhưng không được khuyến khích cho việc ngâm dưới biển không được bảo vệ. Nhiệt độ lão hóa cao hơn (H1150) cải thiện khả năng chống nứt do ăn mòn-do ứng suất và cần thiết cho các giới hạn độ cứng dịch vụ-có tính axit.

631:khả năng kháng clorua tốt hơn một chút so với 630 do hàm lượng crom cao hơn, chịu được sự tiếp xúc với-muối-trong thời gian ngắn; vẫn dưới 316L trong dịch vụ hàng hải và hiệu suất của nó phụ thuộc vào điều kiện biến đổi/lão hóa.

Cả hai:rõ ràng vượt trội hơn các loại martensitic như 410/420 trong môi trường ăn mòn, nhưng cả hai đều giảm xuống dưới các loại song công (ví dụ UNS S32205) trong môi trường clorua mạnh.

5. Hướng dẫn chế tạo, chi phí và lựa chọn

Gia công:630 được gia công trong Điều kiện A với hoạt động tương tự như 304, sau đó - quy trình làm việc ưu tiên dành cho các bộ phận phức tạp. 631 sẽ khó gia công hơn ở trạng thái austenit đã ủ và hoạt động-cứng lại nhanh chóng; gia công trước khi xử lý chuyển đổi là con đường thông thường.

Hình thành:631 ở trạng thái ủ có thể được kéo sâu hoặc tạo hình trước khi đông cứng, phù hợp với hình dạng lò xo và màng ngăn. 630 được chấp nhận ở Điều kiện A nhưng kém dẻo hơn các loại austenit.

Hàn:không có lớp nào được hàn để thực hiện nhiệm vụ chịu tải trọng-mà không có-ủ bằng dung dịch và-lão hóa lại; hàn làm gián đoạn cấu trúc vi mô đã cứng và vùng-bị ảnh hưởng nhiệt mất đi phần lớn độ bền. Ở những nơi không thể tránh khỏi các mối hàn, hãy thiết kế phương pháp xử lý nhiệt sau{5}}màn hàn.

Trị giá:Theo nguyên tắc chung của thị trường, 630 rẻ hơn khoảng 15–20% so với 631 ở dạng sản phẩm tương đương, do hàm lượng niken thấp hơn.

Chọn 630dành cho trục, thân van, bộ phận máy bơm, dụng cụ khoan dầu/khí, ốc vít và các bộ phận y tế cần độ bền cộng với khả năng chống ăn mòn vừa phải.

Chọn 631dành cho lò xo, ống thổi, màng chắn, tấm kết cấu máy bay, giá đỡ tên lửa và vệ tinh cũng như các bộ phận liên quan đến khí lạnh hoặc LNG{0}}.

Câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt chính giữa 630 và 631 là gì?

Luyện kim và chi phí. 630 (17-4 PH) là loại PH martensitic được làm cứng bằng kết tủa đồng - rẻ hơn, dễ gia công hơn và linh hoạt. 631 (17-7 PH) là loại PH bán austenit cần xử lý biến đổi (TH1050/RH950) và mang lại độ bền tấm cao hơn cũng như độ bền đông lạnh tốt hơn với chi phí cao hơn.

631 có thể được sử dụng để thay thế trực tiếp cho 630 không?

Chỉ sau khi-đánh giá lại thiết kế. 631 mới có độ bền cao hơn ở dạng tấm nhưng chi phí cao hơn, khó gia công hơn và có các yêu cầu xử lý nhiệt-khác nhau. Không nên thay thế mà không có-đủ điều kiện lại.

Tại sao 631 cần điều trị chuyển hóa trước khi lão hóa?

Bởi vì nó là austenit sau khi ủ - nên martensite phải được lão hóa vẫn chưa tồn tại. Austenite được chuyển đổi thành martensite bằng cách làm lạnh (RH950) hoặc bằng sự kết hợp giữa gia công nguội và điều hòa (TH1050), và chỉ khi đó quá trình lão hóa mới tạo ra kết tủa tăng cường.

Loại nào tốt hơn cho dịch vụ đông lạnh?

631. Độ bền ở nhiệt độ-thấp của nó vượt trội, đó là lý do tại sao nó xuất hiện trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và LNG xuống khoảng −200 độ . 630 không được chỉ định cho dịch vụ đông lạnh.

630 và 631 có từ tính không?

Về cơ bản, cả hai đều không-có từ tính trong điều kiện ủ (xử lý austenit/dung dịch-) và trở nên có từ tính sau khi đông cứng - 630 do martensite hình thành khi làm mát, 631 do austenite được biến đổi thành martensite trong quá trình đông cứng.

Xử lý nhiệt nào của 630 là tốt nhất để có độ bền tối đa?

H1150 (620 độ , 4 giờ) hoặc H1150M mang lại độ bền và khả năng chống ăn mòn ứng suất-tốt nhất với độ bền kéo khoảng 930 MPa. Chỉ chọn H900 (1310 MPa) khi cường độ tối đa vượt quá yêu cầu về độ bền và ăn mòn.