UGI® 4545 AIR Gegloeid – Premium Luchtvaartkwaliteit Uithardbaar Roestvrij Staal

UGI® 15-5PH AIR of UGI® 4545 AIR is een PH (uit-hardbare) martensitische roestvrij staal van premium kwaliteit, hoofdzakelijk ontworpen voor luchtvaartdoeleinden. Het wordt gebruikt voor onderdelen die een combinatie van hoge sterkte en hoge zwaarte vereisen. Deze graad vertoont ook een goede weerstand tegen vermoeidingsbreuk. Het is een ESR-materiaal (Electro-Slag Remelted, volgens AMS 5659 type 2) geproduceerd met de meest geavanceerde technologie op dit gebied. Deze verwerking zorgt voor een goede homogeniteit en isotroopie van de structuur en hoge mechanische eigenschappen in zowel longitudinale als transversale richting. (Ferromagnetisch)

De microstructuur waargenomen in optische microscopie bestaat uit homogene martensiet met niobium-carbinitride-uitvallen (witte deeltjes zichtbaar in SEM), en geretineerde austenite wiens fractie afhangt van de metallurgische toestand. De nanometerschaal Cu-rijke uitvallingsfase kan onder TEM waargenomen worden. UGI® 15-5PH AIR presenteert een delta-ferrietfractie onder de 1% (lager dan UGI® 17-4PH AIR) volgens AMS 2315, en een voorgaande austenietkorrelgrootte fijn of gelijk aan 6.

UGI® 15-5PH AIR wordt geproduceerd door consumable ESR. De overgebleven inclusies zijn zeer klein en gelijkmatig verdeeld over de doorsnede. De volgende micro-zuiverheid, volgens ASTM E45/A, is gegarandeerd: A,B,C,D (Dun) < 1,5 – A,B,C,D (Zwaar) < 1.

Eigenschappen

Algemeen

Mechanisch

Thermisch

Elektrisch

Chemische samenstelling

Technologische eigenschappen

Toepassingsgebieden

UGI® 15-5 PH AIR is geschikt voor:

• Luchtvaart als premium Aircraft Quality
• Sensorproductie, bijv. druksensoren
• Medische toepassingen (ancillair)
• Assen, tandwielen
• Fittings
• Structurele onderdelen

Corrosie-eigenschappen

UGI® 15-5 PH AIR biedt goede corrosieweerstand, soms vergelijkbaar met die van type 18 Cr-8Ni austenitische stalen in bepaalde gevallen.

Putcorrosie: UGI® 15-5 PH AIR is veel beter bestendig tegen putcorrosie dan klassieke 12% Cr martensitische roestvrije stalen. Het putpotentiaalniveau is vergelijkbaar met het supermartensitische 1.4418 en het austenitische 1.4301 (AISI 304).

Interkristallijne corrosie: De lage koolstofgehalte (gedeeltelijk gebonden aan Nb) maakt het ongevoelig voor interkristallijne corrosie wanneer correct warmtebehandeld volgens de aanbevelingen.

Andere corrosiemechanismen: UGI® 15-5 PH AIR is bestendig tegen vermoeidingscorrosie en spanningscorrosie in sommige omgevingen en gedefinieerde condities. Daarnaast is een goede weerstand tegen erosiecorrosie te noteren door de combinatie van hoge mechanische eigenschappen en corrosieweerstand.

Algemeen bewerkbaarheid

Vanwege de lage zwavelgehalte en de uitstekende micro-zuiverheid, heeft UGI® 15-5 PH AIR een slechte spanbreukbaarheid wat moeilijkheden kan veroorzaken tijdens bewerking, met name bij boren of afwerkdraaien. Indien mogelijk, moeten de meeste bewerkingsoperaties om de eindonderdelen te verkrijgen in de A-toestand (oplossingsgeglüht) uitgevoerd worden om te hoge gereedschapslijtage te vermijden. Bewerking na een "uithardings" warmtebehandeling wordt niet aanbevolen omdat hoe hoger de mechanische kenmerken van de te bewerken UGI® 15-5 PH AIR staven, hoe hoger de gereedschapslijtage (en dus lagere bewerkingsproductiviteit).

In A-toestand hebben ruw draaitesten (ap = 1,5 mm; f = 0,25 mm/toer) op getrokken staven getoond dat de snij snelheid voor een flanklijtage van 0,15 mm in 15 min effectief snijden met een STELLRAM SP4019 CCGT 09T308E-62 gereedschap ~ 145 m/min is, terwijl die van UGIMA® 4542 (17-4 PH met verbeterde bewerkbaarheid) ~ 160 m/min is. Afhankelijk van de bewerkingsoperatie is de bewerkingsproductiviteit van UGI® 15-5 PH AIR 10 tot 30% lager dan UGIMA® 4542.

Warmtebehandeling

Warmtebehandelingen op UGI® 15-5PH AIR bestaan uit twee stappen:

• Austenitisering: Doel is legeringselementen, met name Cu, in oversverzadigd martensiet te brengen.
• Uitharden: Doel is Cu-rijke fasen te laten uitvallen (uitharding) en in sommige gevallen gereverteerde austenite te vormen om de zwaarte te verhogen. De mechanische eigenschappen, afweging tussen sterkte en zwaarte, worden aangepast door de uithardingstemperatuur.

Austenitisering: Oplossingsgloven wordt uitgevoerd rond 1030-1050°C, en wordt onderbroken door olieafkoeling of, alternatief, luchtafkoeling voor kleine profielen. In deze toestand (conditie A) is de hardheid intermediair omdat Cu-uitharding niet effectief is. De A-toestand wordt vaak gekozen voor bewerkings- of koudvormingsoperaties. In dat geval raden we een ontspanningsgloven aan bij 300°C gedurende 1 uur na austenitisering, om het materiaal te stabiliseren en kwetscheurvorming te voorkomen.

Uitharden: Uithardingsbehandelingen worden uitgevoerd na oplossingsbehandeling om Cu-rijke fasen te laten uitvallen en mechanische eigenschappen aan te passen. Na uitharden is het materiaal in de oplossings- en uitharde toestand, ook wel H-toestand genoemd. Uithardingsbehandelingen kunnen uitgevoerd worden tussen 480°C (conditie H900) en 620°C (conditie H1150). Conditie H900 correspondeert met de piek van verharding, waarvoor de Cu-uitvallen een maximum aan hardheid induceren. Bij hogere temperaturen daalt de hardheid/sterkte bij toenemende uithardingstemperatuur door groei van de uitvallen. Boven 580°C wordt er tijdens uitharding gereverteerde austenite gevormd wat resulteert in een toename van de zwaarte maar een daling van de sterkte. Conditie H1025 wordt vaak gekozen door klanten omdat het een optimale afweging tussen sterkte en zwaarte geeft.

Zachtmaken: De laagste sterkte of hardheid wordt verkregen na het thermische cyclus H1150M, bestaande uit een oplossingsgloven gevolgd door een aanlaten bij 760°C gedurende 2 uur en uitharden bij 620°C gedurende 4 uur. Na deze warmtebehandelingscyclus zijn de mechanische eigenschappen: RM = 780 MPa, RP = 710 MPa, HRC < 32 HRC, wat significant lager is dan conditie A.

Warmvorming

UGI® 15-5 PH AIR is geschikt voor smeden. Opwarmen moet uitgevoerd worden bij een temperatuur tussen 1150 en 1200°C, smeden tussen 1200°C en 950°C. Afkoeling na smeden moet in lucht of olie gebeuren. De zo verkregen onderdelen moeten warmtebehandeld worden (oplossingsgloven en eventueel uitharden, zie vorige sectie).

Overige

Magnetische deeltjesinspectie en macrograaf:

UGI® 15-5 PH AIR voldoet aan AMS 2300: Frequentie/Ernst beoordeling 0/0.

Macrostructuur van UGI® 15-5PH AIR voldoet aan AMS 5659: klasse 1 tot 4 zijn doorgaans aangegeven met ernst A volgens ASTM A604.

Beschikbare producten:

Overige producten: neem contact op met de leverancier.

Oppervlaktebehandeling

Beitsprocedure: UGI® 15-5 PH AIR wordt op dezelfde manier gebeit als graad 630 staal.

Indien nodig, wordt de volgende decontaminatiebehandeling aanbevolen, bijvoorbeeld om ijzerdeeltjes te verwijderen:

• 1/4 volume 52% salpeterzuur (36° Baumé)
• 3/4 volume water
• Kamertemperatuur
• Duur moet aangepast worden
• Nauwkeurig afspoelen na afloop van het proces

Let op: de corrosieweerstand van een roestvrij staal hangt af van veel factoren gerelateerd aan de samenstelling van de corrosieve atmosfeer (chlorideconcentratie, aanwezigheid of afwezigheid van oxidiserende middelen, temperatuur, pH, roeren of niet), alsmede de voorbereiding van het materiaal (oppervlaktes vrij van metaaldeeltjes, oppervlakteafwerking zoals harden, polijsten). Voorzorgsmaatregelen moeten genomen worden voor bepaalde tests zoals de natriumchloride neveltest (ISO 9227): bijvoorbeeld merketiketten (die corrosie-uitlopers kunnen veroorzaken en de testweerstandstijd verminderen) mogen niet op het monster gebruikt worden.

Lassen

UGI® 15-5 PH AIR kan zonder voorverwarmen gelast worden met de meeste lastechnieken: GMAW of GTAW (met of zonder vuldraad), LASER, weerstand of elektronenstraallasen, etc. Als de mechanische kenmerken van het lasgebied op hetzelfde niveau moeten zijn als die van het basismateriaal, moet geen vulmateriaal of homogeen vulmateriaal (zoals AWS E/ER 630) gebruikt worden en moet een na-las warmtebehandeling van uitharding (zie de verschillende PH warmtebehandelingen op pagina 4) uitgevoerd worden op de las. Als de mechanische kenmerken van het lasgebied niet op hetzelfde niveau hoeven te zijn als die van het basismateriaal, kan een vulmateriaal zoals ER308LSi (19 9 L Si) gebruikt worden.

Als er geen uithardingswarmtebehandeling na lassen wordt uitgevoerd, kan een ontspanningsgloven bij 250/300°C nuttig zijn om de zwaarte van de WIZ (warmtebeïnvloede zone) te verhogen en elk risico op koude scheurvorming door hun als-gelaste martensitische microstructuren te vermijden. Bovendien moet benadrukt worden dat het lasontwerp rekening moet houden met de zorg vereist voor alle hoge stalen met hoge strekkingsgrens: uitsparingen en plotselinge dwarsdoorsnijtewijzigingen vermijden. Voor GMAW raden we het gebruik van een beschermgas aan bestaande uit Ar+1%CO₂ of 1-2%O₂; voor GMAW en GTAW moeten gassen die H₂ en N₂ bevatten vermeden worden.