UGI® 4545 AIR: Hoogsterkte, Vermoeidingsbestendig Luchtvaartkwaliteit Roestvrij Staal
UGI® 15-5PH AIR of UGI® 4545 AIR is een PH (Uitlaaghardening) martensitisch roestvrij staal van premium kwaliteit, voornamelijk ontworpen voor luchtvaartdoeleinden. Het wordt gebruikt voor onderdelen die een combinatie van hoge sterkte en hoge zwaarte vereisen. Deze gehalte biedt ook een goede weerstand tegen vermoeidingsbreuk. Dit is een Elektro-Slag Herstookt materiaal (volgens AMS 5659 type 2) met de meest geavanceerde technologie op dit gebied. Deze verwerking zorgt voor een goede homogeniteit en isotropie 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-neerslag (witte deeltjes zichtbaar in SEM), en overgebleven austenite wiens fractie afhangt van de metallurgische toestand. De nanometrische neerslag van de koperrijke fase kan onder TEM waargenomen worden. UGI® 15-5PH AIR presenteert een delta-ferrietfractie van minder dan 1% (lager dan UGI® 17-4PH AIR) volgens AMS 2315, en een eerdere 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
| Eigenschap | Waarde |
|---|---|
| Dichtheid | 7,8 g/cm³ |
Mechanisch
| Eigenschap | Temperatuur | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|---|
| Elasticiteitsmodulus | 20 °C | 200 GPa | |
| Elasticiteitsmodulus | 100 °C | 195 GPa | |
| Elasticiteitsmodulus | 200 °C | 185 GPa | |
| Elasticiteitsmodulus | 300 °C | 170 GPa | |
| Elasticiteitsmodulus | 300 °C | 175 GPa | |
| Rek | 10 % | min. | |
| Hardheid, Brinell | 388,0 [-] | min. | |
| Hardheid, Rockwell C | 40,0 [-] | min. | |
| Inkrimping | 40,0 % | min. | |
| Treksterkte | 1310 MPa | min. |
Thermisch
| Eigenschap | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|
| Warmte-uitdijingscoëfficiënt | 0,0000105 1/K | 20 tot 100°C |
| Warmte-uitdijingscoëfficiënt | 0,0000111 1/K | 20 tot 200°C |
| Warmte-uitdijingscoëfficiënt | 0,0000115 1/K | 20 tot 300°C |
| Warmte-uitdijingscoëfficiënt | 0,0000119 1/K | 20 tot 400°C |
| Specifieke warmtecapaciteit | 500 J/(kg·K) | |
| Warmtegeleiding | 16 W/(m·K) |
Elektrisch
| Eigenschap | Waarde |
|---|---|
| Elektrische weerstand | 7,1e-07 Ω·m |
Chemische samenstelling
| Element | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|
| Koolstof | 0,07 | max. |
| Chroom | 14,5 - 15,3 % | |
| Koper | 2,5 - 4,0 % | |
| Mangaan | 1,0 | max. |
| Molybdeen | 0,5 | max. |
| Nikkel | 4,5 - 5,5 % | |
| Niobium | 0,45 | max., min: 5xC |
| Fosfor | 0,025 | max. |
| Silicium | 0,6 | max. |
| Zwavel | 0,005 | max. |
Technologische eigenschappen
| Eigenschap | Waarde | ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Toepassingsgebieden | Luchtvaart als premium Aircraft Quality; Sensorproductie (bijv. druksensoren); Medische hulpmiddelen; As, Tandwiel; Fitting; Structurele onderdelen | ||||||||||||||||||||
| Corrosie-eigenschappen | UGI®15-5 PH AIR biedt goede corrosieweerstand, soms vergelijkbaar met type 18 Cr-8Ni austenitische stalen in bepaalde gevallen. Corrosiegedrag in verschillende omgevingen:
Putcorrosie: UGI®15-5 PH AIR is veel meer bestendig tegen putcorrosie dan klassiek 12% Cr martensitisch roestvrij staal. Het niveau van de putpotentieel is vergelijkbaar met het supermartensitische 1.4418 en het austenitische 1.4301 (AISI 304). Interkristallijne corrosie: De lage koolstofgehalte van dit staal (gedeeltelijk gebonden aan Nb) maakt het ongevoelig voor interkristallijne corrosie wanneer het naar behoren warmtebehandeld wordt volgens de eerdere aanbevelingen. Andere corrosiemechanismen: UGI®15-5 PH AIR is bestendig tegen vermoeidingscorrosie en spanningscorrosie in sommige omgevingen en gedefinieerde condities. Verder moet de goede weerstand tegen erosiecorrosie worden benadrukt door de combinatie van hoge mechanische eigenschappen en corrosieweerstand. | ||||||||||||||||||||
| Algemene bewerkbaarheid | Vanwege de lage zwavelgehalte en de uitstekende micro-zuiverheid heeft UGI®15-5 PH AIR een slechte spanbreuk, wat moeilijkheden kan veroorzaken tijdens bewerking, met name bij boren of afstikken. Indien mogelijk, moeten de meeste bewerkingsoperaties om de eindonderdelen te verkrijgen in de A-toestand (oplossingsgegloven) worden uitgevoerd om te voorkomen dat de tool te veel slijtage ondervindt tijdens bewerking. Bewerking na een "uitlaagharding" warmtebehandeling wordt niet aanbevolen omdat hoe hoger de mechanische kenmerken van de te bewerken UGI®15-5 PH AIR staven, hoe hoger de toolslijtage (en dus de lagere bewerkingsproductiviteit). In A-toestand hebben ruw draaitoetsen (ap = 1,5 mm; f = 0,25 mm/omw) op getrokken staven getoond dat de snijsnelheid om een flankenslijtage 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:
Ongesteld maken: Oplossingsgloven wordt uitgevoerd rond 1030-1050°C, en wordt onderbroken door olieafkoeling of alternatief door luchtverkoeling voor kleine doorsnede-onderdelen. In deze toestand (toestand A) is de hardheid tussentijds omdat Cu-uitlaagharding niet effectief is. Daarom wordt de A-toestand vaak gekozen voor bewerkings- of koudvervormingsoperaties. In dat geval raden we een stressontspanningsbehandeling aan bij 300°C gedurende 1 uur na ongesteld maken, om het materiaal te stabiliseren en kwetscheurproblemen te voorkomen. Uitlaag: Uitlaagbehandelingen worden na oplossingsbehandeling uitgevoerd om Cu-rijke fasen te laten neervallen en mechanische eigenschappen aan te passen. Na uitlaag is het materiaal in de oplossings- en uitgelopen toestand, ook wel H-toestand genoemd. Uitlaagbehandelingen kunnen worden uitgevoerd tussen 480°C (toestand H900) en 620°C (toestand H1150). De toestand H900 correspondeert met de piek van hardening, waarvoor de Cu-neerslagen een maximum aan hardheid induceren. Bij hogere temperaturen daalt de hardheid/sterkte met toenemende uitlaagtemperatuur, door de groei van de neerslagen. Vanaf 580°C wordt er tijdens de uitlaag enige herstelde austeniet gevormd, wat resulteert in een toename van de zwaarte maar een daling van de sterkte. De toestand H1025 wordt vaak door klanten gekozen omdat het leidt tot een optimale afweging tussen sterkte en zwaarte. Zacht maken: De laagste sterkte of hardheid wordt verkregen na de thermische cyclus H1150M, bestaande uit een oplossingsgloven gevolgd door een aanlopen bij 760°C gedurende 2 uur en een uitlaag bij 620°C gedurende 4 uur. Na deze warmtebehandelingscyclus zijn de mechanische eigenschappen: Rm = 780 MPa, Rp0,2 = 710 MPa, HRC < 32 HRC, wat aanzienlijk lager is dan toestand A.
| ||||||||||||||||||||
| Warm vervormen | UGI®15-5 PH AIR is geschikt voor smeden. Opwarmen moet plaatsvinden bij een temperatuur tussen 1150 en 1200°C, smeden tussen 1200°C en 950°C. Afkoelen na smeden moet in lucht of olie gebeuren. De op deze wijze verkregen onderdelen moeten warmtebehandeld worden (oplossingsgloven en eventuele uitlaag, zie vorige sectie). | ||||||||||||||||||||
| Overig | Magnetische deeltjesinspectie en macro-grafie 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 Ernst A volgens ASTM A604. Beschikbare producten:
Overige producten: contacteer de leverancier | ||||||||||||||||||||
| Oppervlaktebehandeling | Beitsprocedure: UGI®15-5 PH AIR wordt op dezelfde manier gebeitst als 630 graad staal. Indien nodig, wordt de volgende decontaminatiebehandeling aanbevolen, bijvoorbeeld om ijzerdeeltjes te verwijderen:
| ||||||||||||||||||||
| Lassen | UGI®15-5 PH AIR kan zonder voorverhitting worden gelast, met de meeste lasttechnieken: GMAW of GTAW (met of zonder vuldraad), LASER, weerstand of elektronenbundellassen, etc. Als de mechanische kenmerken van de lastzone op hetzelfde niveau moeten zijn als die van het basismateriaal, mag geen vullingmetaal of homogeen vullingmetaal (zoals AWS E/ER 630) worden gebruikt en moet een na-last warmtebehandeling van uitlaagharding (zie de verschillende PH warmtebehandelingen op pagina 4) op de last worden uitgevoerd. Als de mechanische kenmerken van de lastzone niet op hetzelfde niveau hoeven te zijn als die van het basismateriaal, kan een vullingmetaal zoals ER308LSi (19 9 L Si) worden gebruikt. Als er geen uitlaagharding warmtebehandeling na lassen wordt gedaan, kan een stressontspanningsbehandeling bij 250/300°C nuttig zijn om de zwaarte van de WIZ te vergroten en elk risico op koude scheuringen door hun als-gelaste martensitische microstructuren te vermijden. Bovendien moet worden herhaald dat het lasontwerp rekening moet houden met de zorg die vereist is voor alle hoge stalen met hoge strekgrens: uitsparingen en plotselinge veranderingen in doorsnede vermijden. Voor GMAW raden we het gebruik van een beschermgas aan bestaande uit Ar+1%CO₂ of 1-2%O₂; voor GMAW evenals voor GTAW moeten gassen die H₂ en N₂ bevatten worden vermeden. |
Metaal
- UGIMA® 4542 H900 – Roestvrij Staal met Superieure Bewerkbaarheid
- 1.4545 (15-5PH) Martensitisch Nikkel-Chroom Staal: Eigenschappen & Toepassingen
- UGI® HT605 – Hoogtemperatuur kobalt-chroom-nikkel-wolfram legering met superieure oxidatiebestendigheid
- UGI® 4116N Gegloeid roestvrij staal – Superieure corrosieweerstand & hardheid
- UGI® 4542 H900: Hoogsterk, Corrosieweerstand Martensitisch Roestvrij Staal
- UGI 4418 AIR Roestvrij Staal – Hoge Sterkte, Cryogene Kwaliteit voor Luchtvaart
- UGI® 4313 +A: Hoogpresterend Laagkoolstof Nikkellegerd Martensitisch Roestvrij Staal
- UGI® 4121: Hoogpresterend Martensitisch Roestvrij Staal met Superieure Corrosiebestendigheid & Bearbeitbaarheid
- UGI® 4512: Premium Ferritisch Roestvrij Staal voor Hoogprestatie-toepassingen
- UGI® 316Ti Roestvrij Staal – Hoge Temperatuur, Niet-Magnetisch, Oplossingsgeglüht
- UGI® 316Ti – Premium Titanium-gestabiliseerd Roestvrij Staal voor Hoge Temperaturen