630 (17-4 PH) vs 631 (17-7 PH): Porovnání srážení a kalení nerezové oceli

630 a 631 jsou dvě nejběžnější precipitační-tvrditelné (PH) nerezové oceli, přesto jsou v literatuře dodavatelů a recenzích návrhů často zaměňovány. Oba dosahují pevnosti v tahu kolem 1300–1400 MPa stárnutím, oba jsou po vytvrzení magnetické a oba se používají v leteckém průmyslu a-výkonných strojích. Rozdíly jsou strukturální a praktické: 630 tvrdne přímo z martenzitu a snadno se obrábí; 631 je po žíhání austenitický a před stárnutím musí být přeměněn na martenzit tepelným nebo termomechanickým zpracováním. Tento článek porovnává třídy podle složení, tepelného zpracování, mechanických vlastností, odolnosti proti korozi a nákladů tak, aby byla pro danou práci určena ta správná.

1. Označení a normy

Vlastnictví	630 (17-4 PH)	631 (17-7 PH)
číslo UNS	S17400	S17700
ASTM	A564 (tyč), A693 (deska/list/pás)	A693 (deska/list/pás)
EN	1.4542 / X5CrNiCuNb16-4	1,4568 / X7CrNiAl17-7
JIS	SUS630	SUS631

2. Chemické složení (ASTM A564 / A693)

Prvek (hmot. %)	630 (S17400)	631 (S17700)
Uhlík, max	0.07	0.09
Mangan, max	1.00	1.00
Silikon, max	1.00	1.00
Fosfor, max	0.040	0.040
Síra, max	0.030	0.030
Chrom	15.0–17.5	16.0–18.0
Nikl	3.0–5.0	6.5–7.75
Měď	3.0–5.0	-
Niob + tantal	0.15–0.45	-
Hliník	-	0.75–1.5

630 vytvrzuje precipitací mědi; 631 tvrdne precipitací niklových-intermetalických sloučenin hliníku. 631 obsahuje zhruba dvojnásobek niklu než 630, což je hlavní důvod jeho vyšší ceny a jeho austenitické mateřské struktury před transformací.

3. Způsoby tepelného zpracování a mechanické vlastnosti

Tyto dva druhy nejsou tepelně zpracovány stejným způsobem:

630:rozpouštěcí žíhání při 1040 ± 15 stupních, ochlaďte na 32 stupňů nebo méně (podmínka A), poté přímo stárněte - např. H900 při 480 ± 6 stupních po dobu 1 hodiny nebo H1150 při 620 ± 6 stupních po dobu 4 hodin. Martenzit vzniklý chlazením stárne tak, jak{15}}je.

631:žíhaný je austenitický. Aby ztvrdla, musí být nejprve transformována:TH1050(žíhání, chlazení nebo práce za studena za účelem přeměny austenitu na martenzit, poté stárnutí při 565 stupních po dobu 90 minut) neboRH950(chlaďte při -75 stupních, poté nechte 1 hodinu stárnout při 510 stupních).

Stupeň / stav	Pevnost v tahu, MPa	Mez kluzu 0,2 %, MPa	Prodloužení, %	Tvrdost, HRC
630 H900 (ASTM A564 min)	1310	1170	10	40 (typicky ≈ 44)
630 H1150 (ASTM A564 min)	930	725	16	28 (typické ≈ 31)
631 TH1050 (typické pro praxi A693)	≈ 1240	≈ 1035	≈ 9	≈ 43
631 RH950 (typické pro praxi A693)	≈ 1380	≈ 1210	≈ 9	≈ 44

U 631 dosahuje RH950 nejvyšší pevnosti; TH1050 je upřednostňován tam, kde je zapotřebí vyvážení pevnosti, houževnatosti a rozměrové kontroly. Obě podmínky 631 nabízejí znatelně lepší houževnatost při nízkých-teplotách než 630, a proto se 631 objevuje v kryogenních a leteckých aplikacích až do asi -200 stupňů . 630 si zachovává užitečnou pevnost asi 260–300 stupňů a je často levnější cestou k části s vysokou{12}}pevností; 631 se obecně používá tam, kde je požadován výkon plechu, pásu nebo pružiny při teplotě.

4. Porovnání odolnosti proti korozi

630:odolnost proti korozi srovnatelná s 304 v atmosférických, sladkovodních a mírných chemických provozech; funguje přijatelně ve slaných vodách ropných polí, ale nedoporučuje se pro nechráněné ponoření do moře. Vyšší teploty stárnutí (H1150) zlepšují odolnost vůči-koroznímu praskání a jsou vyžadovány pro kyselé-meze tvrdosti za provozu.

631:o něco lepší odolnost vůči chloridům než 630 díky vyššímu obsahu chrómu, který snáší krátkodobé-postřiky solí-; stále pod 316 l v námořním provozu a jeho výkon závisí na podmínkách transformace/stárnutí.

Obě:jasně překonávají martenzitické třídy, jako je 410/420 v korozivním prostředí, ale obě spadají pod duplexní třídy (např. UNS S32205) v agresivním chloridovém prostředí.

5. Pokyny pro výrobu, náklady a výběr

Obrábění:630 je obrobeno ve stavu A s chováním podobným jako 304, poté zestárlý - preferovaný pracovní postup pro složité díly. 631 se hůře obrábí v žíhaném austenitickém stavu a práce- rychle tuhne; obrábění před transformační úpravou je obvyklá cesta.

Formování:631 v žíhaném stavu může být hluboce tažen nebo tvarován před kalením, což vyhovuje geometriím pružiny a membrány. 630 přijatelně v podmínkách A, ale je méně tažný než austenitické druhy.

Svařování:žádná třída není svařována pro kritickou zátěž-bez opětovného-žíhání a opětovného{2}}stárnutí; svařování naruší vytvrzenou mikrostrukturu a teplem-ovlivněná oblast ztrácí velkou část své pevnosti. Tam, kde jsou svarové spoje nevyhnutelné, navrhněte pro tepelné zpracování po-svaření.

Náklady:podle tržního pravidla je 630 zhruba o 15–20 % levnější než 631 v ekvivalentní formě produktu, což je způsobeno nižším obsahem niklu.

Vyberte 630pro hřídele, vřetena ventilů, součásti čerpadel, vrtné nástroje pro olej/plyn, spojovací prvky a lékařské součásti vyžadující pevnost a střední odolnost proti korozi.

Vyberte 631pro pružiny, měchy, membrány, konstrukční plechy letadel, držáky střel a satelitů a kryogenní součásti nebo součásti související s LNG-.

Často kladené otázky

Jaký je hlavní rozdíl mezi 630 a 631?

Metalurgie a cena. 630 (17-4 PH) je martenzitická třída PH zpevněná srážením mědi - levnější, snáze obrobitelná a všestranná. 631 (17-7 PH) je semiaustenitická třída PH, která vyžaduje transformační úpravu (TH1050/RH950, vyšší kryogenní pevnost a lepší houževnatost plechu)

Lze 631 použít jako přímou náhradu za 630?

Teprve po přehodnocení -designu. 631 poskytuje vyšší pevnost ve formě plechu, ale stojí více, je hůře zpracovatelný a má jiné požadavky na tepelné-zpracování. Náhrada bez re{4}}kvalifikace se nedoporučuje.

Proč 631 potřebuje před stárnutím transformační léčbu?

Protože je po žíhání - austenitický, martenzit, který musí zestárnout, zatím neexistuje. Austenit se přemění na martenzit chlazením (RH950) nebo kombinací zpracování za studena a kondicionování (TH1050) a teprve potom stárnutí produkuje zpevňující precipitáty.

Která třída je lepší pro kryogenní služby?

631. Jeho houževnatost při nízkých-teplotách je vynikající, a proto se objevuje v letectví a LNG aplikacích až do teploty asi -200 stupňů . 630 není specifikováno pro kryogenní provoz.

Jsou 630 a 631 magnetické?

Oba jsou v zásadě ne-magnetické v žíhaném (austenitickém/roztokovém-ošetření) stavu a po vytvrzení se stávají magnetickými - 630, protože se při ochlazování tvoří martenzit, 631 protože se austenit během vytvrzovací sekvence přeměňuje na martenzit.

Které tepelné zpracování 630 je nejlepší pro maximální houževnatost?

H1150 (620 stupňů, 4 h) nebo H1150M poskytuje nejlepší houževnatost a odolnost proti namáhání-korozi s pevností v tahu kolem 930 MPa. H900 (1310 MPa) zvolte pouze tehdy, když maximální pevnost převáží nad houževnatostí a požadavky na korozi.