15-5PH Rúrka z nehrdzavejúcej ocele

15-5PH Rúrka z nehrdzavejúcej oceleje precipitačne vytvrdzovaná nehrdzavejúca oceľ, ktorú inžinieri špecifikujú, keď súčiastka musí niesť zaťaženie 1 000 MPa a stále odolávať nárazom, vibráciám a procesným médiám s obsahom chloridov. Zliatina UNS S15500 je priamym potomkom 17-4PH – rovnaký dizajn chróm-nikel-meď, rovnaké jednostupňové tepelné spracovanie pri starnutí, rovnaká martenzitická matrica – ale bola navrhnutá tak, aby uzavrela jednu slabinu staršej triedy: húževnatosť cez hrúbku.

Ako sa 15-5PH líši od 17-4PH

Na rodinných vzťahoch záleží, pretože väčšina kupujúcich prichádza medzi 15-5 PH až 17-4 PH. Obe zliatiny sú v žíhanom stave martenzitické a sú spevnené starnutím, ktoré vyzráža fázu bohatú na meď; na obe sa vzťahuje rovnaká špecifikácia tyče ASTM A564 a v obchode sa správajú rovnako.

 

Rozdiel je v metalurgickej kontrole: 15-5PH sa vyrába s tesnou rovnováhou prvkov tvoriacich ferit a austenit, takže delta ferit je v podstate eliminovaný a tavenina sa zvyčajne zušľachťuje elektrotroskovým pretavovaním (ESR), aby sa kontrolovala veľkosť a tvar inklúzií.

 

Výsledkom je výrazne lepšia húževnatosť v krátkom priečnom smere - smer, ktorý je dôležitý pri hrubých profiloch, tlakových častiach a silne zaťažených spojovacích materiáloch - a rovnomernejšie vlastnosti v priereze.

 

V prípade rúr a rúrok vo vysokotlakových hydraulických alebo prístrojových prevádzkach je táto rezerva húževnatosti dôvodom na zaplatenie prémie nad 17-4PH.

 

Chemické zloženie podľa ASTM A564 / AMS 5659

Nižšie uvedené limity zloženia sa riadia normou ASTM A564 pre tyče, drôty a tvarovky UNS S15500 a AMS 5659 pre tyče, výkovky, rúrky a krúžky. Železo je prvok rovnováhy.

 

Prvok	Limit zloženia, %
C	0.07 max
Mn	1.00 max
P	0.040 max
S	0.030 max
Si	1.00 max
Cr	14.00 - 15.50
Ni	3.50 - 5.50
Cu	2.50 - 4.50
Nb + Ta	0.15 - 0.45
Fe	Zostatok

 

Tri rady nesú inžiniersky príbeh. Chrómový rad 14,00-15,50% dáva zliatine odolnosť proti korózii porovnateľnú s typom 304 vo väčšine médií, čo je výrazne nad kaliteľnými triedami série 400.

 

Medený rad pri 2,50 až 4,50 % tvorí precipitáciu: tepelné spracovanie starnutím precipituje fázu bohatú na meď v martenzitovej matrici a práve táto zrazenina zvyšuje výťažok z približne 760 MPa v žíhanom stave na viac ako 1 170 MPa pri H900.

 

Kolumbiový rad 0,15-0,45% je stabilizátor: niób sa spája s uhlíkom, takže zliatina odoláva senzibilizácii v rozsahu starnutia a zachováva si húževnatosť po zváraní. Obsah niklu 3,50-5,50% je to, čo potláča delta ferit a dáva zliatine výhodu húževnatosti cez hrúbku oproti 17-4PH.

 

Matrica tepelného spracovania: jedna zliatina, šesť sád vlastností

15-5PH sa dodáva v žíhanom stave - roztok sa tepelne spracuje na približne 1038-1066 stupňov a ochladí - a mechanické vlastnosti sa potom nastavia jediným krokom starnutia. Kód tepelného spracovania v špecifikácii hovorí výrobcovi presne, ktorý cyklus starnutia má spustiť, a každý kód je zámerným obchodom medzi pevnosťou a húževnatosťou.

 

Podmienka	Cyklus starnutia	0,2 % výťažok, MPa (ksi) min	Ťah, MPa (ksi) min	Tvrdosť, HRC
Podmienka A	Ako roztok žíhaný	760 (110) typ.	1030 (150) typ.	33 typ.
H900	482 stupňov, 1 h, chladenie vzduchom	1170 (170)	1310 (190)	40 - 47
H925	496 stupňov, 4 hodiny, chladenie vzduchom	1070 (155)	1170 (170)	38 - 45
H1025	552 stupňov, 4 hodiny, chladenie vzduchom	1000 (145)	1070 (155)	35 - 42
H1075	579 stupňov, 4 hodiny, chladenie vzduchom	860 (125)	1000 (145)	33 - 39
H1100	593 stupňov, 4 hodiny, chladenie vzduchom	790 (115)	965 (140)	32 - 38
H1150	621 stupňov, 4 hodiny, chladenie vzduchom	725 (105)	930 (135)	28 - 37

 

Poradie čítania tabuľky je rozhodnutím o kúpe. H900 poskytuje maximálnu pevnosť v ťahu mierne nad 1 300 MPa a je voľbou pre konštrukčné a hriadeľové práce, kde dominuje zaťaženie.

 

H1025 je vyvážený stav: výťažnosť viac ako 1 000 MPa s dobrou ťažnosťou a najbežnejšou špecifikáciou pre tlakové diely a všeobecné strojárstvo. H1150 je stav prestarnutia, zvolený, keď komponent beží v chloridovej prevádzke, kde je martenzit s maximálnou pevnosťou náchylný na praskanie spôsobené koróziou - pravidlom je starnutie pri najvyššej teplote, ktorá ešte spĺňa požiadavky na pevnosť.

 

Žíhaná podmienka A sa nesmie uviesť do prevádzky: netemperovaný martenzit je tvrdý, krehký a citlivý na praskanie vodíkom a chloridom, kým neprejde procesom starnutia.

 

Fyzikálne vlastnosti

15-5PH je silne feromagnetický za všetkých podmienok, čo ho odlišuje od austenitických tried a záležitostí pre nástroje a ventilové solenoidy. Hustota sa pohybuje od 7,75 g/cm3 v žíhanom stave do približne 7,86 g/cm3 v stave prestarnutia a modul pružnosti je približne 196 GPa (28,5 x 106 psi) vo všetkých podmienkach tepelného spracovania.

 

Nehnuteľnosť	Hodnota
Hustota	7.75 - 7.86 g/cm³ (podľa podmienok)
Modul pružnosti	196 GPa (približne)
Magnetická priepustnosť	Silne feromagnetické, za všetkých podmienok
Rozsah topenia	1400 - 1440 stupeň (približne)
Elektrický odpor	77 - 98 mikrohm-cm (podľa podmienok)

 

Veľkosti rúr a formy dodania

15-5PH je špeciálna martenzitická trieda a jej tvary rúr a rúrok sa dodávajú v súlade so špecifikáciami tvárnenia, typicky s mechanickými vlastnosťami ASTM A564 a rozmerovou disciplínou procesu ťahania rúr. Nasledujúca obálka je štandardná:

 

Parameter	Rozsah
Vonkajší priemer	6,0 mm až 168,3 mm (menšie NPS na požiadanie)
Hrúbka steny	0,5 mm až 12,7 mm; ťažšie steny na dopyt
Dĺžka	Pevné 3 m / 6 m / 12 m, alebo narezané na dĺžku
Dodacia podmienka	Stav A (roztokové žíhanie), pripravený na starnutie
Povrch	Bezhroté brúsené, ťahané alebo morené podľa aplikácie
Priamosť	Úzka tolerancia pre hydraulické a hriadeľové použitie

 

Pretože tepelné spracovanie starnutia sa takmer vždy vykonáva po opracovaní a zváraní, v dotaze by sa malo uviesť, či je rúra potrebná v stave A na starnutie vo vlastnej réžii, alebo či je potrebné predstarnúť na špecifikovaný stav H. V leteckom a kozmickom a obrannom dodávateľskom reťazci sa 15-5PH často nakupuje v stave A a starne výrobcom komponentov, čo udržuje obrábanie vykonané v mäkkom stave a konečné vlastnosti nastavené na konci linky.

 

Typické aplikácie

Kombinácia zaťaženia a húževnatosti 15-5PH je špecifikovaná pre nasledujúce úlohy:

 

Aplikácia	Prečo sa používa 15-5PH
Letecké ovládače, armatúry a komponenty podvozkov	Vysoká pevnosť s vysokou lomovou húževnatosťou
Hriadele a obežné kolesá čerpadiel	Odolnosť proti únave v rozsahu H900-H1025
Drieky ventilov, sedlá a obloženie v oleji a plyne	Pevnosť plus stredná odolnosť voči chloridom
Jadrové a námorné spojovacie prvky a spojky	Húževnatosť v celej hrúbke a kontrolovateľnosť
Vysokotlakové hydraulické potrubie	Výťažnosť nad 1 000 MPa v tenkých stenách
Časti papierových a chemických strojov	Odolnosť proti opotrebeniu s odolnosťou proti korózii triedy 304

 

Zváranie a výroba

15-5PH zvary konvenčnými metódami inertného plynu používanými pre nehrdzavejúce ocele, bez toho, aby sa bežne vyžadovalo predhrievanie. Dve možnosti výplne vytvárajú dva rôzne spoje. So zodpovedajúcim plnivom radu 15-5PH zvar reaguje na úpravu starnutia po zváraní a vyvíja vlastnosti porovnateľné so základným kovom; toto je cesta pre nosné škáry.

 

S nezodpovedajúcim austenitickým plnivom, ako je 308L, je zvar tvárny a nevytvrdzuje precipitáciou, čo je cesta, keď je pevnosť zvaru sekundárna. Pre viacprechodové zvary rozpúšťacie žíhanie pred konečným spracovaním starnutia vyrovnáva tepelné cyklické účinky na oblasť zvaru a vytvára najjednotnejšie vlastnosti. Po zváraní je štandardnou praxou spustenie zvoleného cyklu starnutia – najčastejšie H1025 alebo H1150 - a overenie tvrdosti na hotovom komponente.

 

Čo uviesť v objednávke

Chyby špecifikácie na objednávkach 15-5PH sa zvyčajne týkajú stavu a v dopyte by preto malo byť uvedené nasledovné:

 

• Trieda a štandard: "UNS S15500, podľa ASTM A564" alebo "podľa AMS 5659" pre tyč a potrubie
• Stav: Stav A (roztokové žíhanie) pre interné starnutie alebo hotový stav H
• Kód tepelného spracovania pri starnutí: H900 / H925 / H1025 / H1075 / H1100 / H1150
• Rozmery: OD x stena v milimetroch, dĺžka a povrchová úprava
• Certifikát: EN 10204 3.1 s tepelnou chémiou, žíhanými výsledkami v ťahu a tvrdosťou; v ZP uveďte kód starnutia

 

15-5PH je špecifikovaný, keď konštrukcia vyžaduje pevnosť tvrdenej zliatiny a rezervu húževnatosti, ktorú 17-4PH nemôže zaručiť v krátkom priečnom smere. Rozhodnutie o kúpe je rozhodnutím o stave: pomenujte štandard, pomenujte kód starnutia a dodané potrubie unesie zaťaženie a prežije vplyv, ktorý predpokladá výkres.

 

 

 

Populárne Tagy: 15-5PH pipe, UNS S15500, 15-5PH stainless steel, ASTM A564, AMS 5659, precipitation hardening stainless steel, 15-5PH seamless pipe, XM-12