استیل 17-4PH

17-4PH steel

 

در بسیاری از صنایع فولادی، نیاز به موادی با خصوصیات ویژه‌ای از جمله مقاومت در برابر دماهای بالا و ضدزنگ بودن وجود دارد. استنلس استیل 17-4PH، با شماره آلیاژی 1.4542، یکی از موادی است که توانایی ارائه این ویژگی‌ها را دارا می‌باشد و به عنوان سیم جوش و میلگرد در بازار موجود است.

 

این آلیاژ از استنلس استیل با ترکیب شیمیایی دقیقی تشکیل شده است که به آن امکان می‌دهد در شرایط مختلف، به‌خصوص در دماهای بالا، استحکام بالایی از خود نشان دهد. علاوه بر این، مقاومت به خوردگی این آلیاژ با استیل 304 قابل مقایسه بوده و حتی از برخی از فولاد‌های سری 400 نیز بیشتر است.

 

به عنوان مثال، در دماهای تا حدود 600 درجه فارنهایت (316 درجه سانتیگراد)، استنلس استیل 17-4PH همچنان مقاومت خود را حفظ می‌کند. این ویژگی‌ها این آلیاژ را به یک انتخاب مناسب برای بسیاری از برنامه‌های صنعتی، از جمله صنایع هوافضا، خودروسازی، دریایی، و ساخت و ساز، تبدیل کرده است.

 

 

میلگرد استیل 17-4PH یا همان 630، با توجه به خصوصیات خاصی که دارد، به طور ویژه در برابر حرارت بالا، عوامل جوی، و گازها مقاومت بالایی ارائه می‌دهد. این ویژگی‌ها باعث شده که در صنایع مختلفی نظیر صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، هوافضا و فضا، و غیره، به عنوان یک ماده مورد استفاده قرار گیرد.

 

در صنایع نفت و گاز، که بیشتر در معرض شرایط سختی نظیر فشار و دماهای بالا قرار دارند، استفاده از استیل 17-4PH به عنوان یک ماده با قدرت و مقاومت بیشتر، امری ضروری است. همچنین، در صنایع غذایی که نیاز به موادی با خصوصیات بهداشتی و مقاومت در برابر شرایط محیطی دارند، استفاده از این استیل متداول است.

 

علاوه بر این، استیل 17-4PH به علت ویژگی‌های خاص خود، از جمله مقاومت بالا و قدرت فشاری، قیمتی بالاتر از استیل‌های گرید 304 و 430 دارد. اما این قیمت بالاتر با توجه به عمر طولانی‌تر و کارایی بهتر در شرایط سخت، هزینه تعمیرات و نگهداری را کاهش می‌دهد و در نهایت به صرفه‌تر می‌باشد.

 

استیل 17-4PH، که در استاندارد آلمانی به نام فولاد 1.4542 و در استانداردهای دیگر با نام‌های دیگری از جمله UNS S17400 و AISI 630 شناخته می‌شود، یکی از آلیاژهای مهم در دسته استنلس استیل است. این آلیاژ با مشخصه X5CrNiCuNb16-4 نیز شناخته می‌شود. در انواع صنایع، به ویژه در صنایعی که نیاز به موادی با مقاومت بالا در دماهای بالا دارند، استفاده از استیل 17-4PH رایج است.

 

ترکیب شیمیایی استیل 17-4PH  آن امکان می‌دهد که در شرایط مختلف، به ویژه در مواجهه با شرایط سختی مانند دماهای بالا، خاصیت مقاومت بالایی از خود نشان دهد. از این رو، استفاده از این آلیاژ در تولید قطعات و محصولاتی که در شرایطی نیازمند مقاومت و عمر طولانی هستند، بسیار مفید است.

 

تاریخچه

آلیاژ 17-4PH در دهه 1940 توسط شرکت آمریکایی Armco Steel Corporation توسعه یافت. این آلیاژ ابتدا به عنوان یک جایگزین مناسب برای فولادهای ضد زنگ در برخی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. توانایی آلیاژ 17-4PH در مقاومت در برابر خوردگی، دماهای بالا، و فشارهای بالا باعث شد که به مرور زمان در صنایعی مانند صنایع هوا و فضا، صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، و دیگر صنایع با نیازهای ویژه و انواع مختلفی از محیط‌های کاری مورد استفاده قرار گیرد. این آلیاژ هنوز هم در بسیاری از کاربردهای صنعتی به عنوان یک ماده با عملکرد بالا و ویژگی‌های مطلوب مورد توجه است.

 

فرآیند تولید

فرآیند تولید آلیاژ 17-4PH شامل چند مرحله اصلی است که در زیر توضیح داده شده است:

 

آماده‌سازی مواد اولیه :

این فرآیند شروع می‌شود با جمع‌آوری و انتخاب مواد اولیه مناسب برای ساخت آلیاژ، از جمله آهن، کروم، نیکل، مس و سایر عناصر فلزی مورد نیاز. این مواد باید با دقت بالا انتخاب شوند و به ترکیبات مشخصی ترکیب شوند.

 

آمیختن و ذوب مواد :

مواد اولیه انتخاب شده با دقت در کوره‌های ذوب فلزات ذوب می‌شوند و پس از ذوب کامل، به دقت مخلوط می‌شوند تا ترکیب مطلوبی از عناصر فلزی به دست آید.

 

ریخته‌گری :

بعد از ذوب و آمیختن، آلیاژ در قالب‌های مناسب ریخته می‌شود. این قالب‌ها می‌توانند قالب‌های متفاوتی باشند که بسته به کاربردهای نهایی محصول، شکل و ابعاد مختلفی دارند.

 

تشکیل دهی و حرارت‌دهی :

بعد از ریخته‌گری، آلیاژ شکل داده و به حرارت‌دهی می‌گردد. در این مرحله، آلیاژ با دقت به دماها و زمان‌های مشخصی تحت حرارت‌دهی قرار می‌گیرد تا ساختار داخلی و ویژگی‌های مکانیکی مطلوب به دست آید.

 

پردازش نهایی :

پس از حرارت‌دهی، محصول نهایی با دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد و اگر لازم با فرآیندهای پردازشی اضافی مانند ماشینکاری، تراشکاری یا سایر فرآیندهای نهایی دیگر، شکل داده می‌شود تا به محصول نهایی دلخواه برسد.

 

این فرآیند تولید به طور کلی شامل مراحل ذوب، ریخته‌گری، حرارت‌دهی و پردازش نهایی است که بسته به نیازها و کاربردهای مختلف، ممکن است تغییر کند.

 

استاندارد آلیاژ 17-4PH

آلیاژ 17-4PH توسط چند استاندارد معتبر صنعتی تأیید شده است که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. استانداردهای اصلی این آلیاژ عبارتند از :

 

استاندارد A 693 از ASTM (American Society for Testing and Materials) : این استاندارد شرایط و مشخصات مورد نیاز برای فولادهای استنلس استیل 17-4PH را تعیین می‌کند. این شرایط شامل مواردی نظیر ترکیب شیمیایی، ویژگی‌های مکانیکی، روش‌های آزمایش و تست، و سایر الزامات مربوط به استفاده از این آلیاژ در تولید و کاربردهای مختلف می‌شود.

 

استاندارد SA 693 از ASME (American Society of Mechanical Engineers) : این استاندارد نیز مشخصات فنی و مواد مورد استفاده برای فولاد 17-4PH را تعیین می‌کند. ASME یکی از مهم‌ترین سازمان‌هایی است که در زمینه استانداردهای مرتبط با مهندسی و فناوری مورد اعتماد جهانی فعالیت می‌کند.

 

استاندارد 5604 از AMS (Aerospace Material Specifications) : این استاندارد برای تعیین ویژگی‌ها و شرایط استفاده از مواد در صنایع هوافضا و فضایی به‌کار می‌رود. AMS 5604 به‌طور خاص شرایط استفاده از فولاد 17-4PH را مشخص می‌کند، از جمله مواردی مانند شرایط حرارت‌دهی، خواص مکانیکی، و غیره.

 

این استانداردها با تضمین کیفیت و تطابق با الزامات فنی، به تولید کنندگان و کاربران این آلیاژ اطمینان می‌دهند که محصولات آن‌ها با استانداردهای بین‌المللی مطابقت دارند و به‌صورت ایمن و موثر در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

ترکیبات شیمیایی آلیاژ 17-4PH

ترکیبات شیمیایی آلیاژ 17-4PH شامل مجموعه‌ای از عناصر فلزی است که به طور کلی عبارتند از :

 

کربن (C) :

کربن حضور در آلیاژ به مقدار بسیار کمی دارد و معمولاً در حدود 0.07% وجود دارد. این مقدار کربن به استحکام و سختی آلیاژ کمک می‌کند.

 

سیلیسیم (Si) :

سیلیسیم نیز به مقدار کم حضور دارد و عمدتاً برای کنترل ساختار داخلی آلیاژ و بهبود خواص آن استفاده می‌شود.

 

منگنز (Mn) :

منگنز به مقدار کم حضور دارد و وظیفه‌ای مشابه سیلیسیم دارد که در بهبود ساختار داخلی و خواص مکانیکی آلیاژ نقش دارد.

 

فسفر (P) : 

مقدار بسیار کمی فسفر در آلیاژ حضور دارد و عمدتاً برای کنترل ساختار داخلی و بهبود ویژگی‌های مکانیکی استفاده می‌شود.

 

کروم (Cr) :

کروم یکی از عناصر اصلی در این آلیاژ است و به مقدار حدود 15-17% وجود دارد. کروم باعث مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی و اکسیداسیون می‌شود.

 

مولیبدن (Mo) :

مولیبدن نیز به مقدار کمی در آلیاژ حضور دارد و عمدتاً برای افزایش مقاومت در برابر خستگی و پایداری ساختاری آلیاژ استفاده می‌شود.

 

نیکل (Ni) :

نیکل به مقدار 3-5% در آلیاژ حضور دارد و به عنوان یکی از عناصر اصلی در تقویت و افزایش مقاومت مکانیکی و تغییر شکل آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مس (Cu) :

مس به مقدار 3-5% در آلیاژ حضور دارد و به عنوان یک عنصر آلیاژی برای افزودن مقاومت در برابر خوردگی و تقویت مکانیکی آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

این ترکیبات شیمیایی به طور کلی تشکیل‌دهنده آلیاژ 17-4PH هستند و ویژگی‌های مختلف آن را تعیین می‌کنند.

 

ویژگی‌های آلیاژ 17-4PH

ویژگی‌های آلیاژ 17-4PH شامل موارد زیر است : 

 

مقاومت در برابر خوردگی :

آلیاژ 17-4PH دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی است، از جمله خوردگی تنشی، خوردگی ناشی از تماس با مواد شیمیایی، و همچنین خوردگی خورنده.

 

مقاومت مکانیکی بالا :

این آلیاژ دارای استحکام تسلیم و استحکام کششی بسیار بالایی است که به طور قابل توجهی بالاتر از فولادهای ضدزنگ معمولی می‌باشد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که آلیاژ 17-4PH برای کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا دارند، مناسب باشد.

 

پاسخ به حرارت دهی :

آلیاژ 17-4PH قابلیت پاسخ خوبی به فرآیندهای حرارتی مختلف را داراست. این آلیاژ از مراحل آهنگری و حرارت دهی سخت‌کاری گرفته تا آنیل و آستنیتیزه شدن را طی کرده و ویژگی‌های مکانیکی و ساختاری آن را بهبود می‌بخشد.

 

استحکام در دمای بالا :

آلیاژ 17-4PH در دماهای بالا همچنان استحکام خود را حفظ می‌کند که این ویژگی آن را برای کاربردهایی در شرایط دمایی بالا، مانند در صنایع هوا و فضا، مناسب می‌سازد.

 

کارایی در محیط‌های خاص :

این آلیاژ به خوبی در محیط‌هایی که شرایط خاصی مانند دما، فشار، و حضور مواد شیمیایی خورنده دارند، عمل می‌کند. به عنوان مثال، در صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، و صنایع مواد غذایی کاربرد دارد.

 

پردازش و شکل‌دهی :

آلیاژ 17-4PH قابلیت پردازش و شکل‌دهی مناسبی دارد که این امکان را فراهم می‌کند تا به راحتی به اشکال و ابعاد مختلف تبدیل شود و برای استفاده در محصولات متنوع مناسب باشد.

 

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی فولاد 17-4PH در دو شرایط مختلف به شرح زیر است :

 

در شرایطی که آلیاژ 17-4PH به مدت 4 ساعت در دمای 496 درجه سانتی‌گراد (925 درجه فارنهایت) تحت عملیات سخت‌کاری قرار می‌گیرد و سپس با کمک هوا خنک می‌شود (خنک‌کاری آهسته)، خواص مکانیکی زیر حاصل می‌شود (مقادیر حداقل) :

 

استحکام تسلیم : 155 ksi یا 1070 مگاپاسکال

استحکام کششی نهایی : 170 ksi یا 1170 مگاپاسکال

افزایش طول (در هر 2 اینچ) : حداقل 8 درصد

در شرایط دیگر، آلیاژ 17-4PH به مدت 4 ساعت در دمای 593 درجه سانتی‌گراد (1100 درجه فارنهایت) تحت عملیات سخت‌کاری قرار می‌گیرد و سپس با کمک هوا خنک می‌شود (خنک‌کاری آهسته)، خواص مکانیکی زیر حاصل می‌شود (حداقل مقادیر) :

 

استحکام تسلیم : 115 ksi یا 790 مگاپاسکال

استحکام کششی نهایی : 140 ksi یا 965 مگاپاسکال

افزایش طول (در هر 2 اینچ) : حداقل 10 درصد

این خواص مکانیکی نشان دهنده قدرت و مقاومت فولاد 17-4PH در شرایط مختلف تحت عملیات سخت‌کاری و حرارت می‌باشند، که این ویژگی‌ها آن را به یک گزینه مطلوب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی، از جمله صنایع هوافضا، صنایع نفت و گاز، و غیره، تبدیل کرده است.

 

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی آلیاژ 17-4PH به شرح زیر می‌باشد :

 

چگالی : 280 پوند بر اینچ مکعب یا معادل 7.75 گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد.

 

ظرفیت گرمایی ویژه : در دمای 70 درجه فارنهایت، 11 بی تی یو بر پوند بر درجه فارنهایت یا 460 ژول بر کیلوگرم در کلوین می‌باشد.

 

مدول الاستیسیته : 5 میلیون psi یا 196 گیگاپاسکال می‌باشد.

 

رسانای گرمایی : در دمای 70 درجه فارنهایت، 6 بی تی یو بر ساعت بر مجذور فوت بر فوت بر درجه فارنهایت یا معادل 18.3 وات بر متر در درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

 

محدوده ذوب : این آلیاژ دارای محدوده ذوب بین 2560 تا 2625 درجه فارنهایت یا معادل 1404 تا 1440 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

 

مقاومت الکتریکی : در دمای 75 درجه فارنهایت، 5 میکرو اهم در اینچ یا معادل 75 میکرواهم در سانتی‌متر می‌باشد.

 

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH :

در محدوده دمایی 70 الی 800 درجه فارنهایت یا معادل 21 الی 427 درجه سانتی‌گراد، ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH حدوداً 6.3 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت یا معادل 11.3 میکرومتر بر متر در درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

 

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH در محدوده دمایی 70 تا 800 درجه فارنهایت (21 تا 427 درجه سلسیوس)، 6.3 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت یا معادل 11.3 میکرومتر بر متر در درجه سلسیوس می‌باشد. این ضریب انبساط گرمایی نشان دهنده نسبت تغییر طول یک واحد حجم ماده به تغییر درجه حرارت آن است.

 

کاربردهای استیل 17-4PH

استیل 17-4PH به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای که داراست، در صنایع گوناگون به عنوان یک ماده بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای این آلیاژ شامل اما محدود به موارد زیر نمی‌شود :

 

ساخت قطعات و سازه‌های هوا و فضا : استیل 17-4PH برای ساخت قطعات مهم و حیاتی در صنایع هوافضا و فضایی به‌کار می‌رود، به عنوان مثال اجزای موتورهای فضایی، قطعات سیستم‌های جت‌پرایز، و سایر اجزا با مقاومت بالا در برابر شرایط فضایی سخت.

 

تجهیزات مهندسی 

استیل 17-4PH در تولید و ساخت انواع تجهیزات مهندسی از جمله تجهیزات پمپاژ، شافت‌ها، و دیگر قطعات مکانیکی با مقاومت بالا به‌کار می‌رود.

 

پیچ و چرخ دنده‌ها 

این آلیاژ برای تولید پیچ و چرخ دنده‌ها با قابلیت مقاومت بالا در برابر فشار و خستگی استفاده می‌شود.

 

سوپاپ‌های توربین 

استیل 17-4PH در ساخت سوپاپ‌های مورد استفاده در توربین‌های بخار و گاز به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و دما مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

تجهیزات و قطعات مورد نیاز در فراوری مواد غذایی 

این آلیاژ برای تولید ابزارها و قطعاتی که در صنایع فراوری مواد غذایی استفاده می‌شوند به کار می‌رود، به‌عنوان مثال کاربرد در تولید تجهیزات خوراکی یا مخازن ذخیره‌سازی مواد غذایی.

 

صنایع پالایشگاه، نفت و گاز 

استیل 17-4PH به‌خوبی در شرایط مختلف صنایع نفت و گاز کاربرد دارد، از جمله در تولید و نگهداری انواع تجهیزاتی مانند لوله‌ها، شیرآلات، و تجهیزات پالایشگاهی.

 

بیوشیمی 

در صنایع بیوتکنولوژی و بیوشیمی، استفاده از این آلیاژ برای تولید انواع تجهیزات و دستگاه‌هایی که در فرآیندهای بیوشیمیایی استفاده می‌شوند رایج است.

 

تجهیزات مورد نیاز جهت ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای 

به‌دلیل مقاومت بالای خود در برابر اثرات محیطی و دما، استیل 17-4PH برای ساخت تجهیزاتی که در ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای استفاده می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

با توجه به این کاربردهای گوناگون، استیل 17-4PH به عنوان یک ماده با مقاومت بالا و ویژگی‌های مناسب، در صنایع مختلف به عنوان یک گزینه بسیار محبوب و موثر شناخته شده است.

 

 

آلیاژ 17-4PH در مقایسه با فولاد ضد زنگ 304، در بسیاری از محیط‌های خورنده عملکرد مشابهی دارد و هر دو آلیاژ از مقاومت مشابهی در برابر خوردگی برخوردارند. با این حال، مقایسه‌ها نشان می‌دهد که 17-4PH در مقابل فولادهای ضد زنگ گرید 400، بهبود‌های قابل توجهی دارد و عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد.

 

همچنین، این آلیاژ در کاربردهایی مانند صنایع شیمیایی، لبنیات، صنایع غذایی، و تولید کاغذ مشابه آلیاژ 304L عمل می‌کند، به ویژه در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و شرایط سخت دیگری دارند.

 

همچنین، لازم به ذکر است که آلیاژ 17-4PH حساسیت به ترک خوردگی ناشی از تنش‌های کلریدی را نیز نشان می‌دهد، بنابراین در مواردی که با این نوع خوردگی مواجه هستید، باید این نکته را در نظر داشته باشید و اقدامات مناسب را برای پیشگیری از آن انجام دهید.

 

ساخت و پردازش

ساخت و پردازش آلیاژ 17-4PH با استفاده از روش‌های استاندارد و متداول در صنایع مختلف امکان‌پذیر است. در زیر به مراحل مختلف ساخت و پردازش این آلیاژ اشاره شده است :

 

شکل‌دهی گرم :

آلیاژ 17-4PH باید در محدوده دمایی 1742 الی 2192 درجه فارنهایت (950 الی 1200 درجه سانتی‌گراد) تحت فرایند شکل‌دهی داغ قرار بگیرد. پس از شکل‌دهی، فولاد باید تا دمای کمتر از 76 درجه فارنهایت (25 درجه سانتی‌گراد) خنک شود.

 

شکل‌دهی سرد :

شکل‌دهی سرد این آلیاژ به سختی انجام می‌شود. این فرایند زمانی انجام می‌شود که صفحات فولاد به طور کامل آنیل شده باشند. همچنین، شکل‌دهی سرد باعث مقاومت بیشتر فولاد در برابر خوردگی‌های تنشی می‌شود.

 

جوشکاری :

آلیاژ 17-4PH قابلیت جوشکاری با استفاده از روش‌های متداول و استاندارد مانند PAW، SMAW، GTAW و GMAW را دارد.

 

ماشینکاری :

این آلیاژ را می‌توان در هر شرایطی تحت ماشینکاری قرار داد. پارامترها و مشخصات مربوط به ماشینکاری آلیاژ 17-4PH باید با میزان سختی فلز تطبیق داده شود. برای ماشینکاری این آلیاژ، استفاده از ماشین‌هایی با دور چرخش بالا توصیه می‌شود.

 

این روش‌ها به‌طور کلی برای ساخت و پردازش آلیاژ 17-4PH استفاده می‌شوند، اما باید توجه داشت که هر فرآیند باید با دقت و به دنبال رعایت شرایط مناسب انجام شود تا بهترین نتیجه و عملکرد ممکن حاصل شود.

 

معایب

به علت ویژگی‌های خاص و مفید آلیاژ 17-4PH، این آلیاژ نسبت به بسیاری از مواد دیگر مزایای زیادی دارد؛ اما همچنین برخی معایب نیز دارد که در استفاده‌های خاص ممکن است مورد توجه قرار گیرد.
برخی از معایب آلیاژ 17-4PH عبارتند از :

 

هزینه :

تولید و فرآوری آلیاژ 17-4PH هزینه‌بر است، به خصوص در مقایسه با فولادهای معمولی. هزینه‌های بالای تولید و پردازش ممکن است برخی از فعالیت‌های صنعتی را بازدار کند.

 

حساسیت به ترک خوردگی :

مانند بسیاری از آلیاژهای فولادی، 17-4PH نیز حساس به ترک خوردگی ناشی از تنش‌های کلریدی است. بنابراین، در محیط‌هایی که حاوی کلریدها هستند، این آلیاژ ممکن است به آسیب‌پذیری بیشتری برخورد کند.

 

پردازش دشوار :

پردازش و شکل‌دهی آلیاژ 17-4PH نسبتاً دشوار است، به ویژه در مقایسه با فولادهای ساده‌تر. این موضوع ممکن است به مشکلات در تولید و صنعت موادی که از این آلیاژ استفاده می‌کنند، منجر شود.

 

مقاومت متغیر :

مقاومت آلیاژ 17-4PH ممکن است به طور متغیر باشد و با تغییرات دما و فرآیندهای پردازشی مختلف تغییر کند. این مسئله ممکن است در برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت دقیق و پایدار دارند، مشکل‌ساز باشد.

 

پرسش‌های محیطی :

همانند بسیاری از آلیاژهای فولادی دیگر، 17-4PH نیز در برابر برخی عوامل محیطی مانند اکسیداسیون و خوردگی حساس است که ممکن است به کاهش عمر مفید قطعات و سازه‌های ساخته شده از آن منجر شود.

 

به طور کلی، علیرغم مزایای فراوان آلیاژ 17-4PH، این آلیاژ نیز دارای معایب و محدودیت‌هایی است که باید در نظر گرفته شود و در انتخاب و استفاده از آن‌ها دقت شود.

فولاد A105

A105 steel

 

در بسیاری از صنایع فولادی، نیاز به موادی با خصوصیات ویژه‌ای از جمله مقاومت در برابر دماهای بالا و ضدزنگ بودن وجود دارد. استنلس استیل 17-4PH، با شماره آلیاژی 1.4542، یکی از موادی است که توانایی ارائه این ویژگی‌ها را دارا می‌باشد و به عنوان سیم جوش و میلگرد در بازار موجود است.

 

این آلیاژ از استنلس استیل با ترکیب شیمیایی دقیقی تشکیل شده است که به آن امکان می‌دهد در شرایط مختلف، به‌خصوص در دماهای بالا، استحکام بالایی از خود نشان دهد. علاوه بر این، مقاومت به خوردگی این آلیاژ با استیل 304 قابل مقایسه بوده و حتی از برخی از فولاد‌های سری 400 نیز بیشتر است.

 

به عنوان مثال، در دماهای تا حدود 600 درجه فارنهایت (316 درجه سانتیگراد)، استنلس استیل 17-4PH همچنان مقاومت خود را حفظ می‌کند. این ویژگی‌ها این آلیاژ را به یک انتخاب مناسب برای بسیاری از برنامه‌های صنعتی، از جمله صنایع هوافضا، خودروسازی، دریایی، و ساخت و ساز، تبدیل کرده است.

 

میلگرد استیل 17-4PH یا همان 630، با توجه به خصوصیات خاصی که دارد، به طور ویژه در برابر حرارت بالا، عوامل جوی، و گازها مقاومت بالایی ارائه می‌دهد. این ویژگی‌ها باعث شده که در صنایع مختلفی نظیر صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، هوافضا و فضا، و غیره، به عنوان یک ماده مورد استفاده قرار گیرد.

 

در صنایع نفت و گاز، که بیشتر در معرض شرایط سختی نظیر فشار و دماهای بالا قرار دارند، استفاده از استیل 17-4PH به عنوان یک ماده با قدرت و مقاومت بیشتر، امری ضروری است. همچنین، در صنایع غذایی که نیاز به موادی با خصوصیات بهداشتی و مقاومت در برابر شرایط محیطی دارند، استفاده از این استیل متداول است.

 

علاوه بر این، استیل 17-4PH به علت ویژگی‌های خاص خود، از جمله مقاومت بالا و قدرت فشاری، قیمتی بالاتر از استیل‌های گرید 304 و 430 دارد. اما این قیمت بالاتر با توجه به عمر طولانی‌تر و کارایی بهتر در شرایط سخت، هزینه تعمیرات و نگهداری را کاهش می‌دهد و در نهایت به صرفه‌تر می‌باشد.

 

استیل 17-4PH، که در استاندارد آلمانی به نام فولاد 1.4542 و در استانداردهای دیگر با نام‌های دیگری از جمله UNS S17400 و AISI 630 شناخته می‌شود، یکی از آلیاژهای مهم در دسته استنلس استیل است. این آلیاژ با مشخصه X5CrNiCuNb16-4 نیز شناخته می‌شود. در انواع صنایع، به ویژه در صنایعی که نیاز به موادی با مقاومت بالا در دماهای بالا دارند، استفاده از استیل 17-4PH رایج است.

 

ترکیب شیمیایی استیل 17-4PH به آن امکان می‌دهد که در شرایط مختلف، به ویژه در مواجهه با شرایط سختی مانند دماهای بالا، خاصیت مقاومت بالایی از خود نشان دهد. از این رو، استفاده از این آلیاژ در تولید قطعات و محصولاتی که در شرایطی نیازمند مقاومت و عمر طولانی هستند، بسیار مفید است.

تاریخچه

آلیاژ 17-4PH در دهه 1940 توسط شرکت آمریکایی Armco Steel Corporation توسعه یافت. این آلیاژ ابتدا به عنوان یک جایگزین مناسب برای فولادهای ضد زنگ در برخی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. توانایی آلیاژ 17-4PH در مقاومت در برابر خوردگی، دماهای بالا، و فشارهای بالا باعث شد که به مرور زمان در صنایعی مانند صنایع هوا و فضا، صنایع نفت و گاز، صنایع غذایی، و دیگر صنایع با نیازهای ویژه و انواع مختلفی از محیط‌های کاری مورد استفاده قرار گیرد. این آلیاژ هنوز هم در بسیاری از کاربردهای صنعتی به عنوان یک ماده با عملکرد بالا و ویژگی‌های مطلوب مورد توجه است.

 

فرآیند تولید

فرآیند تولید آلیاژ 17-4PH شامل چند مرحله اصلی است که در زیر توضیح داده شده است :

 

آماده‌سازی مواد اولیه :

این فرآیند شروع می‌شود با جمع‌آوری و انتخاب مواد اولیه مناسب برای ساخت آلیاژ، از جمله آهن، کروم، نیکل، مس و سایر عناصر فلزی مورد نیاز. این مواد باید با دقت بالا انتخاب شوند و به ترکیبات مشخصی ترکیب شوند.

 

آمیختن و ذوب مواد :

مواد اولیه انتخاب شده با دقت در کوره‌های ذوب فلزات ذوب می‌شوند و پس از ذوب کامل، به دقت مخلوط می‌شوند تا ترکیب مطلوبی از عناصر فلزی به دست آید.

 

ریخته‌گری :

بعد از ذوب و آمیختن، آلیاژ در قالب‌های مناسب ریخته می‌شود. این قالب‌ها می‌توانند قالب‌های متفاوتی باشند که بسته به کاربردهای نهایی محصول، شکل و ابعاد مختلفی دارند.

 

تشکیل دهی و حرارت‌دهی :

بعد از ریخته‌گری، آلیاژ شکل داده و به حرارت‌دهی می‌گردد. در این مرحله، آلیاژ با دقت به دماها و زمان‌های مشخصی تحت حرارت‌دهی قرار می‌گیرد تا ساختار داخلی و ویژگی‌های مکانیکی مطلوب به دست آید.

 

پردازش نهایی :

پس از حرارت‌دهی، محصول نهایی با دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد و اگر لازم با فرآیندهای پردازشی اضافی مانند ماشینکاری، تراشکاری یا سایر فرآیندهای نهایی دیگر، شکل داده می‌شود تا به محصول نهایی دلخواه برسد.

 

این فرآیند تولید به طور کلی شامل مراحل ذوب، ریخته‌گری، حرارت‌دهی و پردازش نهایی است که بسته به نیازها و کاربردهای مختلف، ممکن است تغییر کند.

 

استانداردهای آلیاژ 17-4PH

آلیاژ 17-4PH توسط چند استاندارد معتبر صنعتی تأیید شده است که به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. استانداردهای اصلی این آلیاژ عبارتند از :

 

استاندارد A 693 از ASTM (American Society for Testing and Materials) : این استاندارد شرایط و مشخصات مورد نیاز برای فولادهای استنلس استیل 17-4PH را تعیین می‌کند. این شرایط شامل مواردی نظیر ترکیب شیمیایی، ویژگی‌های مکانیکی، روش‌های آزمایش و تست، و سایر الزامات مربوط به استفاده از این آلیاژ در تولید و کاربردهای مختلف می‌شود.

 

استاندارد SA 693 از ASME (American Society of Mechanical Engineers) : این استاندارد نیز مشخصات فنی و مواد مورد استفاده برای فولاد 17-4PH را تعیین می‌کند. ASME یکی از مهم‌ترین سازمان‌هایی است که در زمینه استانداردهای مرتبط با مهندسی و فناوری مورد اعتماد جهانی فعالیت می‌کند.

 

استاندارد 5604 از AMS (Aerospace Material Specifications) : این استاندارد برای تعیین ویژگی‌ها و شرایط استفاده از مواد در صنایع هوافضا و فضایی به‌کار می‌رود. AMS 5604 به‌طور خاص شرایط استفاده از فولاد 17-4PH را مشخص می‌کند، از جمله مواردی مانند شرایط حرارت‌دهی، خواص مکانیکی، و غیره.

 

این استانداردها با تضمین کیفیت و تطابق با الزامات فنی، به تولید کنندگان و کاربران این آلیاژ اطمینان می‌دهند که محصولات آن‌ها با استانداردهای بین‌المللی مطابقت دارند و به‌صورت ایمن و موثر در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

ترکیبات شیمیایی 17-4PH

ترکیبات شیمیایی آلیاژ 17-4PH شامل مجموعه‌ای از عناصر فلزی است که به طور کلی عبارتند از :

 

کربن (C) :

کربن حضور در آلیاژ به مقدار بسیار کمی دارد و معمولاً در حدود 0.07% وجود دارد. این مقدار کربن به استحکام و سختی آلیاژ کمک می‌کند.

 

سیلیسیم (Si) :

سیلیسیم نیز به مقدار کم حضور دارد و عمدتاً برای کنترل ساختار داخلی آلیاژ و بهبود خواص آن استفاده می‌شود.

 

منگنز (Mn) :

منگنز به مقدار کم حضور دارد و وظیفه‌ای مشابه سیلیسیم دارد که در بهبود ساختار داخلی و خواص مکانیکی آلیاژ نقش دارد.

 

فسفر (P) :

مقدار بسیار کمی فسفر در آلیاژ حضور دارد و عمدتاً برای کنترل ساختار داخلی و بهبود ویژگی‌های مکانیکی استفاده می‌شود.

 

کروم (Cr) :

کروم یکی از عناصر اصلی در این آلیاژ است و به مقدار حدود 15-17% وجود دارد. کروم باعث مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی و اکسیداسیون می‌شود.

 

مولیبدن (Mo) :

مولیبدن نیز به مقدار کمی در آلیاژ حضور دارد و عمدتاً برای افزایش مقاومت در برابر خستگی و پایداری ساختاری آلیاژ استفاده می‌شود.

 

نیکل (Ni) :

نیکل به مقدار 3-5% در آلیاژ حضور دارد و به عنوان یکی از عناصر اصلی در تقویت و افزایش مقاومت مکانیکی و تغییر شکل آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مس (Cu) :

مس به مقدار 3-5% در آلیاژ حضور دارد و به عنوان یک عنصر آلیاژی برای افزودن مقاومت در برابر خوردگی و تقویت مکانیکی آلیاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

این ترکیبات شیمیایی به طور کلی تشکیل‌دهنده آلیاژ 17-4PH هستند و ویژگی‌های مختلف آن را تعیین می‌کنند.

 

ویژگی‌های آلیاژ 17-4PH

ویژگی‌های آلیاژ 17-4PH شامل موارد زیر است :

 

مقاومت در برابر خوردگی :

آلیاژ 17-4PH دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی است، از جمله خوردگی تنشی، خوردگی ناشی از تماس با مواد شیمیایی، و همچنین خوردگی خورنده.

 

مقاومت مکانیکی بالا :

این آلیاژ دارای استحکام تسلیم و استحکام کششی بسیار بالایی است که به طور قابل توجهی بالاتر از فولادهای ضدزنگ معمولی می‌باشد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که آلیاژ 17-4PH برای کاربردهایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا دارند، مناسب باشد.

 

پاسخ به حرارت دهی :

آلیاژ 17-4PH قابلیت پاسخ خوبی به فرآیندهای حرارتی مختلف را داراست. این آلیاژ از مراحل آهنگری و حرارت دهی سخت‌کاری گرفته تا آنیل و آستنیتیزه شدن را طی کرده و ویژگی‌های مکانیکی و ساختاری آن را بهبود می‌بخشد.

 

استحکام در دمای بالا :

آلیاژ 17-4PH در دماهای بالا همچنان استحکام خود را حفظ می‌کند که این ویژگی آن را برای کاربردهایی در شرایط دمایی بالا، مانند در صنایع هوا و فضا، مناسب می‌سازد.

 

کارایی در محیط‌های خاص :

این آلیاژ به خوبی در محیط‌هایی که شرایط خاصی مانند دما، فشار، و حضور مواد شیمیایی خورنده دارند، عمل می‌کند. به عنوان مثال، در صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، و صنایع مواد غذایی کاربرد دارد.

 

پردازش و شکل‌دهی :

آلیاژ 17-4PH قابلیت پردازش و شکل‌دهی مناسبی دارد که این امکان را فراهم می‌کند تا به راحتی به اشکال و ابعاد مختلف تبدیل شود و برای استفاده در محصولات متنوع مناسب باشد.

 

خواص مکانیکی

خواص مکانیکی فولاد 17-4PH در دو شرایط مختلف به شرح زیر است :

 

در شرایطی که آلیاژ 17-4PH به مدت 4 ساعت در دمای 496 درجه سانتی‌گراد (925 درجه فارنهایت) تحت عملیات سخت‌کاری قرار می‌گیرد و سپس با کمک هوا خنک می‌شود (خنک‌کاری آهسته)، خواص مکانیکی زیر حاصل می‌شود (مقادیر حداقل) :

 

استحکام تسلیم : 155 ksi یا 1070 مگاپاسکال

استحکام کششی نهایی : 170 ksi یا 1170 مگاپاسکال

افزایش طول (در هر 2 اینچ) : حداقل 8 درصد

 

در شرایط دیگر، آلیاژ 17-4PH به مدت 4 ساعت در دمای 593 درجه سانتی‌گراد (1100 درجه فارنهایت) تحت عملیات سخت‌کاری قرار می‌گیرد و سپس با کمک هوا خنک می‌شود (خنک‌کاری آهسته)، خواص مکانیکی زیر حاصل می‌شود (حداقل مقادیر) :

 

استحکام تسلیم : 115 ksi یا 790 مگاپاسکال

استحکام کششی نهایی : 140 ksi یا 965 مگاپاسکال

افزایش طول (در هر 2 اینچ) : حداقل 10 درصد

 

این خواص مکانیکی نشان دهنده قدرت و مقاومت فولاد 17-4PH در شرایط مختلف تحت عملیات سخت‌کاری و حرارت می‌باشند، که این ویژگی‌ها آن را به یک گزینه مطلوب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی، از جمله صنایع هوافضا، صنایع نفت و گاز، و غیره، تبدیل کرده است.

 

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی آلیاژ 17-4PH به شرح زیر می‌باشد :

 

چگالی : 280 پوند بر اینچ مکعب یا معادل 7.75 گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد.

ظرفیت گرمایی ویژه : در دمای 70 درجه فارنهایت، 11 بی تی یو بر پوند بر درجه فارنهایت یا 460 ژول بر کیلوگرم در کلوین می‌باشد.

مدول الاستیسیته : 5 میلیون psi یا 196 گیگاپاسکال می‌باشد.

رسانای گرمایی : در دمای 70 درجه فارنهایت، 6 بی تی یو بر ساعت بر مجذور فوت بر فوت بر درجه فارنهایت یا معادل 18.3 وات بر متر در درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

محدوده ذوب : این آلیاژ دارای محدوده ذوب بین 2560 تا 2625 درجه فارنهایت یا معادل 1404 تا 1440 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

مقاومت الکتریکی : در دمای 75 درجه فارنهایت، 5 میکرو اهم در اینچ یا معادل 75 میکرواهم در سانتی‌متر می‌باشد.

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH : در محدوده دمایی 70 الی 800 درجه فارنهایت یا معادل 21 الی 427 درجه سانتی‌گراد، ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH حدوداً 6.3 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت یا معادل 11.3 میکرومتر بر متر در درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

 

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH در محدوده دمایی 70 تا 800 درجه فارنهایت (21 تا 427 درجه سلسیوس)، 6.3 میکرو اینچ بر اینچ در درجه فارنهایت یا معادل 11.3 میکرومتر بر متر در درجه سلسیوس می‌باشد. این ضریب انبساط گرمایی نشان دهنده نسبت تغییر طول یک واحد حجم ماده به تغییر درجه حرارت آن است.

 

کاربردها

استیل 17-4PH به دلیل ویژگی‌های برجسته‌ای که داراست، در صنایع گوناگون به عنوان یک ماده بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای این آلیاژ شامل اما محدود به موارد زیر نمی‌شود :

 

ساخت قطعات و سازه‌های هوا و فضا 

استیل 17-4PH برای ساخت قطعات مهم و حیاتی در صنایع هوافضا و فضایی به‌کار می‌رود، به عنوان مثال اجزای موتورهای فضایی، قطعات سیستم‌های جت‌پرایز، و سایر اجزا با مقاومت بالا در برابر شرایط فضایی سخت.

 

تجهیزات مهندسی 

استیل 17-4PH در تولید و ساخت انواع تجهیزات مهندسی از جمله تجهیزات پمپاژ، شافت‌ها، و دیگر قطعات مکانیکی با مقاومت بالا به‌کار می‌رود.

 

پیچ و چرخ دنده‌ها 

این آلیاژ برای تولید پیچ و چرخ دنده‌ها با قابلیت مقاومت بالا در برابر فشار و خستگی استفاده می‌شود.

 

سوپاپ‌های توربین 

استیل 17-4PH در ساخت سوپاپ‌های مورد استفاده در توربین‌های بخار و گاز به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و دما مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

تجهیزات و قطعات مورد نیاز در فراوری مواد غذایی 

این آلیاژ برای تولید ابزارها و قطعاتی که در صنایع فراوری مواد غذایی استفاده می‌شوند به کار می‌رود، به‌عنوان مثال کاربرد در تولید تجهیزات خوراکی یا مخازن ذخیره‌سازی مواد غذایی.

 

صنایع پالایشگاه، نفت و گاز 

استیل 17-4PH به‌خوبی در شرایط مختلف صنایع نفت و گاز کاربرد دارد، از جمله در تولید و نگهداری انواع تجهیزاتی مانند لوله‌ها، شیرآلات، و تجهیزات پالایشگاهی.

 

بیوشیمی 

در صنایع بیوتکنولوژی و بیوشیمی، استفاده از این آلیاژ برای تولید انواع تجهیزات و دستگاه‌هایی که در فرآیندهای بیوشیمیایی استفاده می‌شوند رایج است.

 

تجهیزات مورد نیاز جهت ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای 

به‌دلیل مقاومت بالای خود در برابر اثرات محیطی و دما، استیل 17-4PH برای ساخت تجهیزاتی که در ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای استفاده می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

با توجه به این کاربردهای گوناگون، استیل 17-4PH به عنوان یک ماده با مقاومت بالا و ویژگی‌های مناسب، در صنایع مختلف به عنوان یک گزینه بسیار محبوب و موثر شناخته شده است.

 

 

آلیاژ 17-4PH در مقایسه با فولاد ضد زنگ 304، در بسیاری از محیط‌های خورنده عملکرد مشابهی دارد و هر دو آلیاژ از مقاومت مشابهی در برابر خوردگی برخوردارند. با این حال، مقایسه‌ها نشان می‌دهد که 17-4PH در مقابل فولادهای ضد زنگ گرید 400، بهبود‌های قابل توجهی دارد و عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد.

 

همچنین، این آلیاژ در کاربردهایی مانند صنایع شیمیایی، لبنیات، صنایع غذایی، و تولید کاغذ مشابه آلیاژ 304L عمل می‌کند، به ویژه در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و شرایط سخت دیگری دارند.

 

همچنین، لازم به ذکر است که آلیاژ 17-4PH حساسیت به ترک خوردگی ناشی از تنش‌های کلریدی را نیز نشان می‌دهد، بنابراین در مواردی که با این نوع خوردگی مواجه هستید، باید این نکته را در نظر داشته باشید و اقدامات مناسب را برای پیشگیری از آن انجام دهید.

 

 

ساخت و پردازش آلیاژ 17-4PH با استفاده از روش‌های استاندارد و متداول در صنایع مختلف امکان‌پذیر است. در زیر به مراحل مختلف ساخت و پردازش این آلیاژ اشاره شده است:

 

شکل‌دهی گرم:

آلیاژ 17-4PH باید در محدوده دمایی 1742 الی 2192 درجه فارنهایت (950 الی 1200 درجه سانتی‌گراد) تحت فرایند شکل‌دهی داغ قرار بگیرد. پس از شکل‌دهی، فولاد باید تا دمای کمتر از 76 درجه فارنهایت (25 درجه سانتی‌گراد) خنک شود.

 

شکل‌دهی سرد:

شکل‌دهی سرد این آلیاژ به سختی انجام می‌شود. این فرایند زمانی انجام می‌شود که صفحات فولاد به طور کامل آنیل شده باشند. همچنین، شکل‌دهی سرد باعث مقاومت بیشتر فولاد در برابر خوردگی‌های تنشی می‌شود.

 

جوشکاری:

آلیاژ 17-4PH قابلیت جوشکاری با استفاده از روش‌های متداول و استاندارد مانند PAW، SMAW، GTAW و GMAW را دارد.

 

ماشینکاری:

این آلیاژ را می‌توان در هر شرایطی تحت ماشینکاری قرار داد. پارامترها و مشخصات مربوط به ماشینکاری آلیاژ 17-4PH باید با میزان سختی فلز تطبیق داده شود. برای ماشینکاری این آلیاژ، استفاده از ماشین‌هایی با دور چرخش بالا توصیه می‌شود.

 

این روش‌ها به‌طور کلی برای ساخت و پردازش آلیاژ 17-4PH استفاده می‌شوند، اما باید توجه داشت که هر فرآیند باید با دقت و به دنبال رعایت شرایط مناسب انجام شود تا بهترین نتیجه و عملکرد ممکن حاصل شود.

 

 

به علت ویژگی‌های خاص و مفید آلیاژ 17-4PH، این آلیاژ نسبت به بسیاری از مواد دیگر مزایای زیادی دارد؛ اما همچنین برخی معایب نیز دارد که در استفاده‌های خاص ممکن است مورد توجه قرار گیرد. برخی از معایب آلیاژ 17-4PH عبارتند از:

 

هزینه:

تولید و فرآوری آلیاژ 17-4PH هزینه‌بر است، به خصوص در مقایسه با فولادهای معمولی. هزینه‌های بالای تولید و پردازش ممکن است برخی از فعالیت‌های صنعتی را بازدار کند.

 

حساسیت به ترک خوردگی:

مانند بسیاری از آلیاژهای فولادی، 17-4PH نیز حساس به ترک خوردگی ناشی از تنش‌های کلریدی است. بنابراین، در محیط‌هایی که حاوی کلریدها هستند، این آلیاژ ممکن است به آسیب‌پذیری بیشتری برخورد کند.

 

پردازش دشوار:

پردازش و شکل‌دهی آلیاژ 17-4PH نسبتاً دشوار است، به ویژه در مقایسه با فولادهای ساده‌تر. این موضوع ممکن است به مشکلات در تولید و صنعت موادی که از این آلیاژ استفاده می‌کنند، منجر شود.

 

مقاومت متغیر:

مقاومت آلیاژ 17-4PH ممکن است به طور متغیر باشد و با تغییرات دما و فرآیندهای پردازشی مختلف تغییر کند. این مسئله ممکن است در برنامه‌هایی که نیاز به مقاومت دقیق و پایدار دارند، مشکل‌ساز باشد.

 

پرسش‌های محیطی:

همانند بسیاری از آلیاژهای فولادی دیگر، 17-4PH نیز در برابر برخی عوامل محیطی مانند اکسیداسیون و خوردگی حساس است که ممکن است به کاهش عمر مفید قطعات و سازه‌های ساخته شده از آن منجر شود.

 

به طور کلی، علیرغم مزایای فراوان آلیاژ 17-4PH، این آلیاژ نیز دارای معایب و محدودیت‌هایی است که باید در نظر گرفته شود و در انتخاب و استفاده از آن‌ها دقت شود.

استیل 17-4PH چیست؟

17-4PH stainless steel

استیل 17-4PH یک نوع استنلس استیل است که در آلمان با استاندارد DIN و نام فولاد 1.4542 شناسایی می‌شود و همچنین با عنوان X5CrNiCuNb16-4 در بین فولادها معروف است. این استیل برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در دماهای پایین و متوسط دارند، مناسب است. ترکیب شیمیایی این فولاد شامل %0.07 کربن، %0.7 سیلیسیوم، %1.5 منگنز، %0.04 فسفر، %15-17 کروم، %0.6 مولیبدن، %3-5 نیکل و %3-5 مس می‌باشد.

 

آلیاژ 17-4PH با چندین استاندارد مختلف تایید شده است. برخی از این استانداردها عبارتند از :

• استاندارد A 693 که توسط سازمان ASTM برای فولادهای ضد زنگ و فولادهای ضد زنگ پرکاربرد صادر شده است.
• استاندارد SA 693 که توسط سازمان ASME برای فولادهای زنگ نزن و فولادهای ضد زنگ پرکاربرد در مخازن تحت فشار و مبدل‌های حرارتی استفاده می‌شود.
• استاندارد 5604 که توسط سازمان AMS برای فولادهای ضد زنگ و فولادهای ضد زنگ پرکاربرد در صنایع هوافضا و دفاعی ارائه شده است.

خواص مکانیکی فولاد 17-4PH بستگی به شرایط عملیات حرارتی دارد. این فولاد را می‌توان در دماهای مختلف سخت کاری کرد و خواص مورد نظر را به دست آورد.

برای مثال :

• در دمای 496 درجه سانتی‌گراد(925 درجه فارنهایت)، اگر فولاد را 4 ساعت سخت کاری کنیم و با هوا خنک کنیم، خواص مکانیکی زیر را خواهیم داشت (حداقل مقادیر):
  • استحکام تسلیم : 1070 مگاپاسکالیا 155 ksi
  • استحکام کششی نهایی : 1170 مگاپاسکالیا 170 ksi
  • ازدیاد طول (در هر 2 اینچ) : 8 درصدیا بیشتر
• در دمای 593 درجه سانتی‌گراد(1100 درجه فارنهایت)، اگر فولاد را 4 ساعت سخت کاری کنیم و با هوا خنک کنیم، خواص مکانیکی زیر را خواهیم داشت (حداقل مقادیر) :
  • استحکام تسلیم : 790 مگاپاسکالیا 115 ksi
  • استحکام کششی نهایی : 965 مگاپاسکالیا 140 ksi
  • ازدیاد طول (در هر 2 اینچ) : 10 درصد یا بیشتر

 

خواص فیزیکی آلیاژ 17-4PH به شرح زیر است :

 

چگالی : این آلیاژ دارای چگالی 7.75 گرم بر سانتی‌متر مکعب یا 280 پوند بر اینچ مکعب است.

ظرفیت گرمایی ویژه : این آلیاژ در دمای 20 درجه سانتی‌گراد یا 70 درجه فارنهایت دارای ظرفیت گرمایی ویژه 460 ژول بر کیلوگرم در کلوین یا 11 بی تی یو بر پوند بر درجه فارنهایت است.

مدول الاستیسیته : این آلیاژ دارای مدول الاستیسیته 196 گیگاپاسکال یا 5 M psi است.

رسانای گرمایی : این آلیاژ دارای رسانای گرمایی 18.3 وات بر متر در درجه سانتی‌گراد یا 6 بی تی یو بر ساعت بر مجذور فوت بر فوت بر درجه فارنهایت است.

محدوده ذوب : این آلیاژ در دمای 1404 تا 1440 درجه سانتی‌گراد یا 2560 تا 2625 درجه فارنهایت ذوب می‌شود.

مقاومت الکتریکی : این آلیاژ در دمای 24 درجه سانتی‌گراد یا 75 درجه فارنهایت دارای مقاومت الکتریکی 75 میکرواهم در سانتی‌متر یا 5 میکرواهم در اینچ است.

 

ضریب انبساط گرمایی آلیاژ 17-4PH نیز به دما بستگی دارد. برای مثال :

در دمای 21 تا 427 درجه سانتی‌گراد یا 70 تا 800 درجه فارنهایت، ضریب انبساط گرمایی این آلیاژ 11.3 میکروسانتی‌متر بر سانتی‌متر در درجه سانتی‌گراد یا 6.3 میکرواینچ بر اینچ در درجه فارنهایت است.

استیل 17-4PH یک استنلس استیل با خواص مکانیکی و فیزیکی بالا است که در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. این استیل به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، دما و فشار بالا، برای ساخت قطعات و سازه‌های مختلف مناسب است.

برخی از کاربردهای این استیل عبارتند از :

• صنایع هوا و فضا : این استیل برای ساخت قطعات و سازه‌هایی که در شرایط سخت و ناهمگن کار می‌کنند، مانند پیچ و چرخ دهنده‌ها، سوپاپ‌های توربین، قطعات مکانیکی و غیره، استفاده می‌شود.
• صنایع مهندسی : این استیل برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که نیاز به دقت و استحکام بالا دارند، مانند تجهیزات مربوط به کارخانه تولید کاغذ، تجهیزات مورد نیاز فراوری مواد غذایی، تجهیزات مورد نیاز جهت ذخیره سازی زباله‌های هسته‌ای و غیره، استفاده می‌شود.
• صنایع پالایشگاه، نفت و گاز : این استیل برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که در محیط‌های خورنده و دماهای بالا کار می‌کنند، مانند لوله‌ها، شیرها، مخازن، اتصالات و غیره، استفاده می‌شود.
• صنایع بیوشیمی : این استیل برای ساخت تجهیزات و قطعاتی که در محیط‌های حساس و زیستی کار می‌کنند، مانند تجهیزات پزشکی، دندانپزشکی، دارویی و غیره، استفاده می‌شود.