Acciaio inossidabile 17-4 PH: resistenza grazie all'indurimento per precipitazione

Designazione e standard

17-4 PH, formalmente UNS S17400, è il grado di indurimento per precipitazione definito come Tipo 630 in ASTM A693 per lamiere, fogli e nastri e ASTM A564 per barre e pezzi forgiati. L'equivalente europeo è 1.4542 (X5CrNiCuNb16-4), l'equivalente giapponese è SUS630 e l'equivalente cinese è 05Cr17Ni4Cu4Nb. La designazione 17-4 si riferisce alla composizione nominale di 17% di cromo e 4% di nichel, e PH sta per indurimento per precipitazione.

Sistema di designazione	Grado
UNS	S17400
ASTM	A693/A564 Tipo 630
IT	1.4542, X5CrNiCuNb16-4
JIS	SUS630
GB	05Cr17Ni4Cu4Nb

Composizione chimica

Elemento	Specifica
C	Inferiore o uguale allo 0,07%
Sì	Inferiore o uguale a 1,00%
Mn	Inferiore o uguale a 1,00%
P	Inferiore o uguale allo 0,040%
S	Inferiore o uguale allo 0,030%
Cr	15.0-17.5%
Ni	3.0-5.0%
Cu	3.0-5.0%
N.B	0.15-0.45%

Il rame è l'elemento di precipitazione e il niobio affina la struttura del grano e contribuisce alla risposta all'invecchiamento-indurente; il carbonio è mantenuto basso per limitare la formazione di carburo e preservare la tenacità.

Come funziona l'indurimento delle precipitazioni

Il processo prevede due fasi. Innanzitutto, la solubilizzazione a 1040-1065 gradi seguita da un rapido raffreddamento produce una struttura martensitica morbida e duttile in cui il rame rimane in soluzione solida. In secondo luogo, l'invecchiamento a 480-620 gradi fa precipitare particelle fini ricche di rame all'interno della martensite. Queste particelle bloccano il movimento delle lussazioni, aumentandone la resistenza e la durezza. Temperature di invecchiamento più basse come 482 gradi producono la massima resistenza con una duttilità inferiore; temperature di invecchiamento più elevate, come 595-620 gradi, riducono la resistenza ma migliorano la tenacità e la duttilità.

Proprietà meccaniche in base alle condizioni di invecchiamento

Valori minimi per barre secondo ASTM A564 Tipo 630; i valori di durezza sono tipici.

Condizione	Temperatura di invecchiamento	Rm min	Rp0,2 min	Allungamento minimo	Durezza tipica
H900	482 gradi	Maggiore o uguale a 1310 MPa	Maggiore o uguale a 1170 MPa	Maggiore o uguale al 10%	≈40-44 HRC
H1025	552 gradi	Maggiore o uguale a 1070 MPa	Maggiore o uguale a 1000 MPa	Maggiore o uguale al 12%	≈35-40 HRC
H1075	580 gradi	Maggiore o uguale a 1000 MPa	Maggiore o uguale a 860 MPa	Maggiore o uguale al 13%	≈33-38 HRC
H1150	621 gradi	Maggiore o uguale a 930 MPa	Maggiore o uguale a 725 MPa	Maggiore o uguale al 16%	≈28-33 HRC

I valori di progettazione devono essere confermati rispetto all'ultima edizione della norma applicabile per la forma e le dimensioni specifiche del prodotto.

Resistenza alla corrosione

Allo stato invecchiato, il contenuto di cromo pari al 15-17% fornisce una buona resistenza alla corrosione atmosferica, all'acqua dolce, alle atmosfere industriali blande e a molti agenti chimici, paragonabile in molte situazioni al 304 in ambienti temperati ma generalmente non uguale a 304 o 316 in servizi ricchi di cloruri o fortemente acidi. Nel servizio con idrogeno solforato, la durezza deve essere controllata, ad esempio fino a un massimo di 33 HRC per applicazioni in giacimenti petroliferi secondo NACE MR0175/ISO 15156, per evitare fessurazioni da stress da solfuro.

Applicazioni

La combinazione di elevata robustezza, moderata resistenza alla corrosione e stabilità dimensionale dopo l'invecchiamento a bassa-temperatura rende lo standard 17-4 PH per parti strutturali aerospaziali, elementi di fissaggio e componenti di carrelli di atterraggio-, strumenti per downhole di petrolio e gas, valvole e alberi di pompe, finiture di valvole chimiche e petrolchimiche, strumenti medici e chirurgici, apparecchiature per la lavorazione alimentare, stampi e parti meccaniche ad alte prestazioni come ingranaggi e alberi.

Domande frequenti

Cosa significa 17-4 PH?

17% cromo, 4% nichel, indurente per precipitazione. La designazione formale è UNS S17400.

A cosa equivale 17-4 PH?

EN 1.4542 (X5CrNiCuNb16-4), JIS SUS630, GB 05Cr17Ni4Cu4Nb e ASTM A693/A564 Tipo 630.

È possibile saldare il 17-4 PH?

SÌ. Viene saldato allo stato solubilizzato-ricotto con un riempitivo di tipo 630- corrispondente; l'invecchiamento post-saldatura ripristina la piena resistenza del giunto ed è necessaria attenzione per evitare fessurazioni da idrogeno nella struttura martensitica.

Quale intervallo di durezza può raggiungere 17-4 PH?

Da circa 28-33 HRC nella condizione H1150 a circa 40-44 HRC nella condizione H900, a seconda della temperatura di invecchiamento.

Il 17-4 PH è magnetico?

SÌ. È martensitico e quindi magnetico in tutte le condizioni di trattamento termico-.

17-4 PH vs 304: quale è più forte?

Il 17-4 PH è sostanzialmente più forte, circa il doppio del limite di snervamento del 304 nella condizione H900, ma il 304 ha una migliore resistenza alla corrosione in servizio con cloruro e acido.