630 (17-4 PH) לעומת 631 (17-7 PH) פלדות אל חלד מתקשות משקעים: חוזק רב תכליתי לעומת קשיחות קריוגנית

 

מהם הרכבי הליבה שלהם והבדלי מאפיינים מכניים מרכזיים?

630 (17-4 PH) מכיל 15-17.5% Cr, 3-5% Ni, 3-5% Cu, 0.15-0.45% Nb, ו-≤0.07% C. במצב המטופל בחום-H900, הוא משיג איזון של ~100 MPa וחוזק תפוקה של 100 MPa חוזק, משיכות ועמידות בפני קורוזיה לשימוש תעשייתי כללי.631 (17-7 PH) כולל 16-18% Cr, 6.5-7.75% Ni, 0.75-1.5% Al, ו-≤0.09% C, ללא נחושת או ניוביום. טיפול החום שלו TH1050 מניב חוזק תפוקה שיא של ~1380 MPa וקשיות של 42 HRC, עם קשיחות יוצאת דופן בטמפרטורות מתחת לאפס עד -200 מעלות צלזיוס. שתי הכיתות אינן מגנטיות במצב חישול תמיסה והופכות למגנטיות לאחר התקשות המשקעים.

במה שונים תהליכי טיפול החום שלהם לביצועים מיטביים?

עבור 630, מחזור ה-H900 הסטנדרטי הוא: חישול תמיסה ב-1040°C, כיבוי לטמפרטורת החדר, ואז יישון ב-480°C למשך שעה כדי למקסם את החוזק. התיישנות בטמפרטורות גבוהות יותר (למשל, 620°C עבור מצב H1150) מפחיתה את החוזק אך משפרת את העמידות בפני קורוזיה וקשיחות.631 דורשת תהליך דו-{11}}שלבי לביצועים שיא: חישול התמיסה ב-1065°C, מרווה לטמפרטורת החדר, ולאחר מכן יישון ב-510°C למשך שעה אחת (TH1050). ניתן גם לעבוד אותו קר- לפני ההזדקנות כדי להגביר עוד יותר את החוזק ב-10-15%. שתי הכיתות חייבות להיות מעובדות במכונה -במצב חישול-המצב הקשיח שלהן קשה מאוד לעיבוד ללא כלי קרביד מיוחדים.

באילו יישומים אין תחליף לציון אחד על פני השני?

בחר 630 עבור יישומי קורוזיה כלליים-גבוהים, בינוניים-: כלי עבודה בבור נפט וגז, גזעי שסתומים, מוטות צילינדר הידראוליים ושתלים רפואיים כמו ברגים אורטופדיים שבהם התאימות הביולוגית והחוזק הם קריטיים. בחר ב-631 עבור שימושים בתעופה וחלל, הגנה ושימושים קריוגניים: רכיבי גז למטוסים, ציוד נחיתה טבעי למטוסים, חלקי גלגלי נחיתה למטוסים. ציוד אחסון (LNG) העומד בפני תנודות טמפרטורה קיצוניות.631 מועדף גם עבור שירות-בטמפרטורה גבוהה עד 315°C, בעוד שעוצמתו של 630 יורדת במהירות מעל 260°C.

איך עמידותם בפני קורוזיה בהשוואה לדרגות חוזק- גבוהות אחרות?

630 מציע עמידות בפני קורוזיה דומה לפלדת אל חלד 304, עמיד בפני קורוזיה אטמוספרית, מים מתוקים וקורוזיה כימית קלה. הוא מתפקד היטב בתמיסות שדות נפט, אך אינו מומלץ לסביבות ימיות ללא ציפויים מגנים. תכולת הכרום הגבוהה יותר של 631 מעניקה לו עמידות לכלוריד מעט טובה יותר מ-630, וסובלת חשיפה-ת לטווח קצר של ריסוס מלח במתקני תעופה וחלל בחופי. הוא עדיין נופל מהעמידות בפני קורוזיה ימית של 316L. שתי הדרגות עולות על דרגות מרטנסיטיות כמו 410 ו-420 בהגדרות קורוזיביות, אך הן פחות עמידות מפלדות אל-חלד דופלקס (למשל, 2205) עבור סביבות תעשייתיות קשות.

מהן התחרויות-המחיר והייצור בין שתי הדרגות?

630 זול ב-15-20% מ-631, מה שהופך אותו לבחירה-חסכונית עבור יישומים שאינם-תעופה וחלל בעלי חוזק גבוה-. תכולת הנחושת שלו גם משפרת את יכולת העיבוד בהשוואה ל-631.631 בעלת יכולת צורה נמוכה יותר מ-630 בגלל תכולת הניקל והאלומיניום הגבוהה שלו, הדורשת כוח רב יותר עבור כיפוף ומשיכה עמוקה כדי למנוע סדקים. ריתוך אינו מומלץ עבור עומס קריטי-נושא חלקים משני דרגות-מבנה הריתוך{3} הפחתת החוזק באזור{14}}מושפע החום ב-30-40%.