630 (17-4 PH) versus 631 (17-7 PH) Neerslaghardend roestvrij staal: sterkte versus taaiheid

 

Wat zijn hun kernsamenstellingen en de belangrijkste verschillen in mechanische eigenschappen?

630 (17-4 PH) bevat 15–17,5% Cr, 3–5% Ni, 3–5% Cu, 0,15–0,45% Nb, met minder dan of gelijk aan 0,07% C. In de H900 hitte-behandelde toestand bereikt het een vloeigrens van ~1100 MPa en een hardheid van 38 HRC, wat de sterkte en taaiheid voor algemeen industrieel gebruik.631 (17-7 PH) bevat 16–18% Cr, 6,5–7,75% Ni, 0,75–1,5% Al, met minder dan of gelijk aan 0,09% C, en geen koper of niobium. De TH1050-warmtebehandeling levert een pieksterkte op van ~1380 MPa en 42 HRC, met uitzonderlijke taaiheid bij temperaturen onder het vriespunt tot -200 graden. Beide kwaliteiten zijn niet-magnetisch in de oplossing-gegloeide toestand en worden magnetisch na precipitatieharding.

Hoe verschillen hun warmtebehandelingsprocessen voor optimale prestaties?

Voor 630 is de standaard H900-cyclus: oplossing uitgloeien bij 1040 graden, afschrikken tot kamertemperatuur en vervolgens 1 uur laten rijpen bij 480 graden om de sterkte te maximaliseren. Veroudering bij hogere temperaturen (bijvoorbeeld 620 graden voor H1150) vermindert de sterkte, maar verbetert de corrosieweerstand en taaiheid.631 vereist een twee-proces voor topprestaties: oplossing uitgloeien bij 1065 graden, afschrikken tot kamertemperatuur en vervolgens 1 uur laten rijpen bij 510 graden (TH1050-conditie). Het kan ook koud-bewerkt worden voordat het veroudert om de sterkte nog verder te verhogen met 10-15%. Beide soorten moeten bewerkt worden in de oplossing-gegloeide staat-hun geharde toestand is uiterst moeilijk te bewerken zonder speciaal gereedschap.

Bij welke toepassingen is de ene kwaliteit onvervangbaar ten opzichte van de andere?

Kies de 630 voor algemene toepassingen met hoge{1}}, matige- corrosie: olie- en gasgereedschappen in boorgaten, klepstelen, hydraulische cilinderstangen en medische implantaten (bijvoorbeeld orthopedische schroeven) waarbij biocompatibiliteit en sterkte van cruciaal belang zijn. Kies voor de 631 voor ruimtevaart-, defensie- en cryogene toepassingen: onderdelen van vliegtuiglandingsgestellen, onderdelen van raketgeleidingssysteem, satellietbeugels en opslagapparatuur voor vloeibaar aardgas (LNG) die bestand is tegen extreme temperaturen schommelingen.631 heeft ook de voorkeur voor gebruik bij hoge-temperaturen tot 315 graden, terwijl de kracht van 630 snel afneemt boven 260 graden.

Hoe verhoudt hun corrosieweerstand zich tot andere hoge- sterkteklassen?

630 biedt corrosieweerstand vergelijkbaar met roestvrij staal 304 en is bestand tegen atmosferische, zoetwater- en milde chemische corrosie. Het presteert goed in pekelwater uit olievelden, maar wordt niet aanbevolen voor mariene omgevingen zonder beschermende coatings. Het hogere chroomgehalte van 631 zorgt ervoor dat het iets beter bestand is tegen chloriden dan 630, waardoor korte- blootstelling aan zoutnevel in lucht- en ruimtevaartfaciliteiten aan de kust wordt verdragen. Het voldoet nog steeds niet aan de maritieme corrosiebestendigheid van 316L. Beide kwaliteiten presteren beter dan martensitische kwaliteiten zoals 410 en 420 in corrosieve omgevingen, maar zijn minder resistent dan duplex roestvast staal (bijvoorbeeld 2205) voor zware industriële omgevingen.

Wat zijn de kosten- en fabricage-afwegingen-tussen de twee kwaliteiten?

630 is 15-20% goedkoper dan 631, waardoor het de kosten-effectieve keuze is voor niet-sterke-luchtvaarttoepassingen. Het kopergehalte verbetert ook de bewerkbaarheid in vergelijking met 631.631 heeft een lagere vervormbaarheid dan 630 vanwege het hogere nikkel- en aluminiumgehalte, waardoor meer kracht nodig is voor buigen en dieptrekken om scheuren te voorkomen. Lassen wordt niet aanbevolen voor kritische belasting-dragende delen van beide kwaliteiten-lassen verstoort de precipitatie-geharde microstructuur, waardoor de sterkte in de door hitte-beïnvloede zone wordt verminderd door 30-40%.