630 (17-4 PH) vs 631 (17-7 PH) Nederbördshärdande rostfria stål: mångsidig vs styrka i flyg- och rymdkvalitet

Introduktion: Styrka bortom glödgning

630 (17-4 PH, UNS S17400, EN 1.4542) och 631 (17-7 PH, UNS S17700, EN 1.4568) är martensitiska nederbördshärdande rostfria stål. Båda levereras i ett mjukglödgat tillstånd och härdas sedan genom en lågtemperatur-åldringsbehandling som fäller ut fina intermetalliska partiklar. Resultatet är rostfritt stål med sträckgränser i intervallet 1000 till 1500 MPa. De två kvaliteterna skiljer sig åt i legeringssystem, värmebehandlingssvar och avsedda marknader: 630 är den allmänna industriella arbetshästen, medan 631 når högre styrka för flyg- och rymdarbete.

Jämförd kemisk sammansättning (ASTM A693)

Element (vikt %)	630 (17-4 PH)	631 (17-7 PH)
Kol (C)	0.07 max	0.09 max
Mangan (Mn)	1.00 max	1.00 max
Fosfor (P)	0.040 max	0.040 max
Svavel (S)	0.030 max	0.030 max
Kisel (Si)	1.00 max	1.00 max
Krom (Cr)	15.00 - 17.50	16.00 - 18.00
Nickel (Ni)	3.00 - 5.00	6.50 - 7.75
Koppar (Cu)	3.00 - 5.00	-
Niob + Tantal (Nb+Ta)	0.15 - 0.45	-
Aluminium (Al)	-	0.75 - 1.50
Järn (Fe)	Balans	Balans

Värmebehandling och resulterande styrka

Skick	Behandling	Draghållfasthet (min)	Utbyte (min)	Hårdhet
630 H900	Lösningsglödgning ~1040 C, ålder 482 C / 1 timme	1310 MPa	1170 MPa	~40 HRC
630 H1150	Ålder 621 C / 4 timmar	930 MPa	725 MPa	~33 HRC
631 TH1050	Lösningsglödgning ~1065 C, ålder 510 C	1450 MPa	1310 MPa	~44 HRC
631 RH950	Kylning + ålder 510 C	1620 MPa	1520 MPa	~48 HRC

Värden följer ASTM A564. För 630 ger åldring vid 482 C maximal styrka och åldring vid 621 C ger bättre seghet. För 631 kombinerar TH1050-rutten en högtemperaturomvandling med åldrande vid 510 C, och RH950-rutten lägger till en behandling under noll för de högsta styrkorna.

Ansökningar

630 används för olje- och gasverktyg i borrhål, pumpaxlar, ventilskaft, fästelement, kugghjul, turbinkomponenter och ortopediska kirurgiska instrument, där hög hållfasthet, måttlig korrosionsbeständighet och ekonomi är balanserade. 631 används för flygplanskonstruktionsdelar, landningsställskomponenter, fjädrar, bälgar, hårdvaru- och missilmotstånd som kräver hållfasthet och missil-gradigt motstånd, seghet vid kryogen temperatur.

Korrosionsbeständighet och begränsningar

Båda kvaliteterna erbjuder korrosionsbeständighet mellan 304- och 430-nivåerna i många miljöer, men ingen av dem är avsedd för marin- eller starkkloridservice; gropbildning och spänningskorrosion kan förekomma. För korrosionsdominerad design är en austenitisk molybdenkvalitet som 316L standardsvaret.

Avvägningar mellan kostnader och tillverkning

630 är ungefär 15 till 20 procent billigare än 631 på materialbasis och är lättare att bearbeta och svetsa, vilket gör den till standardgraden för nederbördshärdning för industriella komponenter. 631 har lägre formbarhet och kräver mer specialiserad tillverkning, vilket accepteras inom flyg- och rymdfart där dess styrka-till-vikt och kryogena prestanda motiverar kostnaden.

Riktlinjer för urval

Prioritera 630 för industriella höghållfasta delar där ekonomi och bearbetbarhet spelar roll. Välj 631 där styrka, utmattning och kryogenisk seghet krävs. För klorid- eller havsvattenmiljöer, använd en korrosionsbeständig kvalitet istället för antingen PH-stål.

FAQ

1. Vad betyder PH i 17-4 PH?

PH står för nederbördshärdning. Stålet härdas genom åldring, vilket fäller ut fina partiklar som stärker den martensitiska matrisen, snarare än genom släckning och härdning enbart.

2. Vad är EN-motsvarigheten till 17-4 PH och 17-7 PH?

17-4 PH är EN 1.4542 (X5CrNiCuNb16-4). 17-7 PH är EN 1.4568 (X7CrNiAl17-7). UNS-numren är S17400 respektive S17700.

3. Kan 630 och 631 svetsas?

Ja, i glödgat eller överåldrat skick. Efter svetsning återställer en fulllösningsglödgning och återåldring de erforderliga egenskaperna i den värmepåverkade zonen.

4. Varför används 631 i rymdfart?

Dess aluminiumbaserade utfällningssystem ger sträckgränser över 1300 MPa med god utmattning och kryogen seghet, till lägre densitetskostnad än många konkurrerande ultrahöghållfasta legeringar.

5. Vilken kvalitet är bättre för havsvatten?

Varken. Båda är känsliga för gropfrätning och spänningskorrosionssprickor vid kloriddrift. Ange 316L eller en duplexkvalitet för havsvatten.

6. Hur identifieras det slutliga villkoret på ett certifikat?

Tillståndet anges med åldringstemperaturen, till exempel 630 H900 eller 631 TH1050, tillsammans med UNS-beteckningen S17400 eller S17700, och den styrande specifikationen såsom ASTM A564.