Acciai inossidabili indurenti per precipitazione 630 (17-4 PH) vs 631 (17-7 PH): resistenza vs tenacità

 

Quali sono le loro composizioni principali e le principali differenze nelle proprietà meccaniche?

630 (17-4 PH) contiene 15–17,5% Cr, 3–5% Ni, 3–5% Cu, 0,15–0,45% Nb, con inferiore o uguale a 0,07% C. Nella condizione di trattamento termico H900-, raggiunge un limite di snervamento di ~1100 MPa e una durezza di 38 HRC, bilanciando resistenza e duttilità per uso industriale generale.631 (17-7 PH) presenta 16–18% Cr, 6,5–7,75% Ni, 0,75–1,5% Al, con inferiore o uguale a 0,09% C e senza rame o niobio. Il suo trattamento termico TH1050 produce una resistenza massima di ~1380 MPa e 42 HRC, con eccezionale tenacità a temperature sotto lo zero fino a -200 gradi. Entrambi i gradi sono non magnetici allo stato ricotto e diventano magnetici dopo l'indurimento per precipitazione.

In che modo differiscono i processi di trattamento termico per ottenere prestazioni ottimali?

Per 630, il ciclo H900 standard è: ricottura in soluzione a 1040 gradi, raffreddamento a temperatura ambiente, quindi invecchiamento a 480 gradi per 1 ora per massimizzare la resistenza. L'invecchiamento a temperature più elevate (ad es. 620 gradi per H1150) riduce la resistenza ma migliora la resistenza alla corrosione e la tenacità.631 richiede un processo in due-fasi per ottenere le massime prestazioni: solubilizzazione a 1065 gradi, raffreddamento a temperatura ambiente, quindi invecchiamento a 510 gradi per 1 ora (condizione TH1050). Può anche essere lavorato a freddo-prima dell'invecchiamento per aumentare ulteriormente la resistenza del 10–15%. Entrambi i gradi devono essere lavorati in solubilizzazione-stato ricotto-la loro condizione indurita è estremamente difficile da lavorare senza strumenti specializzati.

In quali applicazioni un grado è insostituibile rispetto all'altro?

Scegli il 630 per applicazioni generali ad alta-resistenza e moderata-corrosione: strumenti per i pozzi di petrolio e gas, steli di valvole, aste di cilindri idraulici e impianti medici (ad es. viti ortopediche) in cui la biocompatibilità e la resistenza sono fondamentali. Scegli il 631 per usi aerospaziali, di difesa e criogenici: componenti del carrello di atterraggio di aerei, parti del sistema di guida missilistica, staffe per satelliti e apparecchiature di stoccaggio di gas naturale liquido (GNL) soggette a fluttuazioni di temperatura estreme.631 è preferito anche per servizi ad alta-temperatura fino a 315 gradi, mentre la forza di 630 diminuisce rapidamente sopra i 260 gradi.

Come si confronta la loro resistenza alla corrosione con altri- gradi ad alta resistenza?

630 offre una resistenza alla corrosione paragonabile all'acciaio inossidabile 304, resistendo alla corrosione atmosferica, dell'acqua dolce e chimica lieve. Funziona bene nelle salamoie dei giacimenti petroliferi, ma non è consigliato per ambienti marini senza rivestimenti protettivi. Il contenuto di cromo più elevato del 631 gli conferisce una resistenza al cloruro leggermente migliore rispetto al 630, tollerando l'esposizione a breve-termine alla nebbia salina nelle strutture aerospaziali costiere. È ancora inferiore alla resistenza alla corrosione marina del 316L. Entrambi i gradi superano i gradi martensitici come 410 e 420 in ambienti corrosivi, ma sono meno resistenti degli acciai inossidabili duplex (ad esempio, 2205) per ambienti industriali difficili.

Quali sono i costi e i compromessi di fabbricazione-tra i due gradi?

Il 630 è più economico del 15–20% rispetto al 631, il che lo rende la scelta-economica per applicazioni ad alta resistenza-non-aerospaziali. Il suo contenuto di rame migliora anche la lavorabilità rispetto al 631.631 ha una formabilità inferiore rispetto al 630 a causa del suo contenuto più elevato di nichel e alluminio, richiedendo più forza per la piegatura e l'imbutitura profonda per evitare fessurazioni. La saldatura non è consigliata per parti critiche-portanti di entrambi i gradi-la saldatura interrompe la microstruttura indurita per precipitazione-, riducendo la resistenza nella zona-influenzata dal calore 30-40%.