UGI® 4545 AIR H925 – Premium Luchtvaartkwaliteit 15-5PH Neerhardeerbaar Roestvrij Staal

UGI® 4545 AIR H925: Premium Neerhardeerbaar Martensitisch Roestvrij Staal voor Luchtvaart

UGI® 15-5PH AIR (ook bekend als UGI® 4545 AIR) is een neerhardeerbaar (PH) martensitisch roestvrij staal van premiumkwaliteit, specifiek ontworpen voor luchtvaartoepassingen. Deze nuance wordt gebruikt voor onderdelen die een combinatie van hoge sterkte en hoge zwaarte vereisen. De nuance biedt ook een goede weerstand tegen vermoeidingsbreuk. Het is een Electro-Slag Remelted (ESR) materiaal (volgens AMS 5659 type 2), geproduceerd met de meest geavanceerde technologie op dit gebied. Deze verwerkingsmethode zorgt voor een goede homogeniteit en isotropie van de structuur en hoge mechanische eigenschappen in zowel longitudinale als transversale richting. (Ferromagnetisch)

Microstructuur en Productie

De microstructuur waargenomen in optische microscopie bestaat uit homogene martensiet met niobium-carbinitride-neerslagen (zichtbaar als witte deeltjes in SEM) en resterend austeniet, wiens fractie afhangt van de metallurgische toestand. De nanometrische, koperrijke neerslagfase kan waargenomen worden onder TEM. UGI® 15-5PH AIR presenteert een delta-ferrietfractie van minder dan 1% (lager dan UGI® 17-4PH AIR) volgens AMS 2315, en een vorige austenietkorrelgrootte fijn of gelijk aan 6.

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

Eigenschappen

Algemeen

Mechanisch (Toestand H925)

Thermisch

Elektrisch

Chemische Samenstelling (gewicht%)

Technologische Eigenschappen

Toepassingsgebieden

UGI®15-5 PH AIR is geschikt voor:

• Luchtvaart als premium Aircraft Quality
• Sensorproductie, bijv. druksensoren
• Medische hulpmiddelen
• Assen, tandwielen
• Fittingen
• Constructieve 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 klassiek 12% Cr martensitisch roestvrij staal. Het putpotentiaal is vergelijkbaar met supermartensitisch 1.4418 en austenitisch 1.4301 (AISI 304).

Interkristallijne corrosie: De lage koolstofgehalte van dit staal (gedeeltelijk gebonden aan Nb) maakt het ongevoelig voor interkristallijne corrosie bij juiste warmtebehandeling volgens de aanbevelingen.

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

Algemene Bewerkbaarheid

Vanwege de lage zwavelgehalte en de uitstekende micro-reinheid heeft UGI®15-5 PH AIR een slechte spanbrekbaarheid, wat moeilijkheden kan veroorzaken bij bewerking, met name bij boren of afstikken. Indien mogelijk, dienen de meeste bewerkingsoperaties om de eindonderdelen te verkrijgen uitgevoerd te worden in de A-toestand (oplossingsangelde toestand) om te voorkomen dat de toolsnelheid te veel slijtage ondervindt. Bewerking na een "neerhardeer" 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 draai-proeven (ap = 1,5 mm; f = 0,25 mm/toer) 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 die van UGIMA® 4542.

Warmtebehandeling

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

• Austenitisering: Doel is om legeringselementen, met name Cu, in oversverzadigd martensiet te brengen.
• Verging: Doel is om Cu te laten uitschijden (neerharding) en in sommige gevallen hersteld austeniet te vormen om de zwaarte te verhogen. De mechanische eigenschappen, de afweging tussen sterkte en zwaarte, worden aangepast door de vergings-temperatuur.

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

Verging: Vergingbehandelingen worden uitgevoerd na oplossingsbehandeling om Cu-rijke fasen te laten uitschijden en mechanische eigenschappen aan te passen. Na verging is het materiaal in de oplossings- en verouderde toestand, ook wel H-toestand genoemd. Verging kan plaatsvinden tussen 480°C (toestand H900) en 620°C (toestand H1150). Toestand H900 correspondeert met de piek van verharding, waar de Cu-neerslagen een maximum aan hardheid induceren. Bij hogere temperaturen daalt de hardheid/sterkte bij stijgende vergings-temperatuur, door groei van de neerslagen. Vanaf 580°C wordt hersteld austeniet gevormd tijdens de verging, wat resulteert in een toename van de zwaarte maar een daling van de sterkte. Toestand H1025 wordt vaak gekozen door klanten omdat het een optimale afweging geeft tussen sterkte en zwaarte.

Zachtmaken: De laagste sterkte of hardheid wordt verkregen na de thermische cyclus H1150M, bestaande uit een oplossingsangelden gevolgd door een aanlaag bij 760°C gedurende 2 uur en een verging bij 620°C gedurende 4 uur. Na deze warmtebehandelingscyclus zijn de mechanische eigenschappen: Rm = 780 MPa, Rp0,2 = 710 MPa, HRC < 32 HRC, wat significant lager is dan toestand A.

Warmvorming

UGI®15-5 PH AIR is geschikt voor smeden. Opwarmen moet gebeuren 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 op deze wijze verkregen onderdelen moeten warmtebehandeld worden (oplossingsangelden en eventuele verging, zie vorige sectie).

Overige Specificaties

Magnetische deeltjes-inspectie 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 aangegeven als 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 gebeitst als 630-nuance staal.

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

• 1/4 volume 52% salpeterzuur (36° Baumé)
• 3/4 volume water
• Kamer temperatuur
• Duur moet aangepast worden
• Cuidado wassen wanneer het proces voltooid is

Let op: De corrosieweerstand van roestvrij staal hangt af van veel factoren gerelateerd aan de samenstelling van de corrosieve atmosfeer (chlorideconcentratie, aan- of afwezigheid van oxidatiemiddelen, temperatuur, pH, roeren of niet), alsmede van de voorbereiding van het materiaal (oppervlakken vrij van metaaldeeltjes, oppervlakteafwerking, zoals verharding, polijsten, enz.). Voorkomende maatregelen dienen genomen te worden bij bepaalde tests zoals de natriumchloride-neveltest (standaard ISO 9227): bijvoorbeeld merketiketten (die corrosie-uitloop kunnen veroorzaken en de testweerstandstijd verminderen) mogen niet op het monster worden gebruikt.

Lassen

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

Als er geen neerhardeer-warmtebehandeling na het lassen wordt uitgevoerd, kan een ontspanningsangelden bij 250/300°C nuttig zijn om de zwaarte van de WIZ (warmtebeïnvloede zone) te verhogen en elk risico op koudecrackvorming door hun martensitische microstructuur na lassen te vermijden. Bovendien moet benadrukt worden dat het lasontwerp rekening moet houden met de zorg die vereist is bij alle hoge stoffen met hoge strekkingsgrens: uitstansingen en plotselinge dwarsdoorsnede-wijzigingen vermijden. Voor GMAW raden we het gebruik van een beschermgas aan bestaande uit Ar+1%CO₂ of 1-2%O₂; voor GMAW alsmede GTAW moeten gassen die H₂ en N₂ bevatten vermeden worden.