UGI® 4545 AIR Annealed – Stainless Steel Precipitation Hardening Premium Grade Penerbangan
Tentang UGI® 4545 AIR (15-5PH AIR)
UGI® 15-5PH AIR atau UGI® 4545 AIR adalah stainless steel martensitik PH (Precipitation Hardening) berkualitas premium, terutama dirancang untuk tujuan penerbangan. Digunakan untuk bagian yang memerlukan kombinasi kekuatan tinggi dan keawetan tinggi. Grade ini juga menawarkan resistensi yang baik terhadap kegagalan lelah. Ini adalah material Electro-Slag Remelted (menurut AMS 5659 tipe 2) menggunakan teknologi teradvance di bidang ini. Elaborasi ini memungkinkan homogenitas dan isotropy struktur yang baik serta properti mekanis tinggi dalam arah longitudinal maupun transverse. (Ferromagnetis)
Mikrostruktur yang diamati dalam mikroskopi optik terdiri dari martensit homogen dengan endapan niobium carbonitride (partikel putih terlihat dalam SEM), dan austenite yang dipertahankan whose fraksi tergantung pada kondisi metalurgi. Endapan fasa Cu kaya nanometrik dapat diamati di bawah TEM. UGI® 15-5PH AIR menunjukkan fraksi delta-ferrit di bawah 1% (lebih rendah dari UGI® 17-4PH AIR) menurut AMS 2315, dan ukuran grain austenite pertama yang lebih halus atau sama dengan 6.
UGI® 15-5PH AIR diproduksi dengan ESR konsumtif. Inklusi yang tersisa sangat kecil dan terdistribusi merata di bagian. Micro-kebersihan berikut, menurut ASTM E45/A, dijamin: A,B,C,D (Tipis) < 1,5 - A,B,C,D (Tebal) < 1.
Properti
Umum
| Properti | Nilai |
|---|
| Kepadatan | 7,8 g/cm³ |
Mekanis
| Properti | Suhu | Nilai | Keterangan |
|---|
| Modulus elastis | 20 °C | 200 GPa | - |
| 100 °C | 195 GPa | - |
| 200 °C | 185 GPa | - |
| 300 °C | 170 GPa | - |
| 300 °C | 175 GPa | - |
| Kekakalan Brinell | - | 363,0 | maks. |
| Kekakalan Rockwell C | - | 38,0 | maks. |
Termal
| Properti | Nilai | Keterangan |
|---|
| Koefisien ekspansi termal | 0,0000105 1/K | 20 hingga 100°C |
| 0,0000111 1/K | 20 hingga 200°C |
| 0,0000115 1/K | 20 hingga 300°C |
| 0,0000119 1/K | 20 hingga 400°C |
| Kapasitas panas spesifik | 500 J/(kg·K) | - |
| Konduktivitas termal | 16 W/(m·K) | - |
Listrik
| Properti | Nilai |
|---|
| Resistivitas listrik | 7,1e-07 Ω·m |
Kimiawi
| Elemen | Nilai | Keterangan |
|---|
| Karbon | 0,07 | maks. |
| Kromium | 14,5 – 15,3 % | - |
| Tembaga | 2,5 – 4,0 % | - |
| Mangan | 1,0 | maks. |
| Molibdenum | 0,5 | maks. |
| Nikel | 4,5 – 5,5 % | - |
| Niobium | 0,45 | maks., min: 5×C |
| Fosfor | 0,025 | maks. |
| Silikon | 0,60 | maks. |
| Sulfur | 0,005 | maks. |
Properti Teknologis
Area Aplikasi
UGI® 15-5 PH AIR cocok untuk:
- Penerbangan sebagai Aircraft Quality premium
- Pembuatan sensor, mis. sensor tekanan
- Pendukung medis
- Poros, roda gigi
- Fitting
- Partai struktural …
Properti Korosi
UGI® 15-5 PH AIR menawarkan resistensi korosi yang baik, terkadang serupa dengan stainless steel austenitik tipe 18 Cr-8Ni dalam beberapa kasus.
| Lingkungan | Perilaku |
|---|
| Asam nitrat | Baik |
| Asam fosfat | Penggunaan terbatas |
| Asam sulfurik | Penggunaan terbatas |
| Asam asetat | Cukup baik |
| Karbonat sodium | Cukup baik |
| NaCl (uji kabut) | Baik |
| Kelembaban | Sangat baik |
| Air laut | Penggunaan terbatas |
| Minyak/gas | Penggunaan terbatas |
Korosi lubang: UGI® 15-5 PH AIR jauh lebih tahan terhadap korosi lubang dibanding stainless steel martensitik klasik 12% Cr. Tingkat potensi lubang serupa dengan supermartensitik 1.4418 dan austenitik 1.4301 (AISI 304).
Korosi intergranular: Kandungan karbon rendah pada steel ini (sebagian terikat dengan Nb) membuatnya tidak sensitif terhadap korosi intergranular ketika heat treatment dilakukan dengan benar sesuai rekomendasi sebelumnya.
Mekanisme korosi lainnya: UGI® 15-5 PH AIR tahan terhadap korosi lelah serta retak korosi tegangan dalam beberapa lingkungan dan kondisi yang ditentukan. Selain itu, resistensi yang baik terhadap korosi erosi perlu dicatat karena asosiasi properti mekanis tinggi dan resistensi korosi.
Mesin-Bahas Umum
Karena kandungan sulfur yang rendah dan micro-kebersihan yang sangat baik, UGI® 15-5 PH AIR memiliki kelebihan pecahan chip yang buruk yang dapat mengindikasikan kesulitan selama mesin-bahas, terutama dalam operasi bor atau pemutaran finishing. Jika mungkin, sebagian besar operasi mesin-bahas untuk mendapatkan bagian akhir harus dilakukan dalam kondisi A (solution annealed) untuk menghindari aus alat yang terlalu penting selama mesin-bahas. Mesin-bahas setelah heat treatment “precipitation hardening” tidak direkomendasikan karena semakin tinggi karakteristik mekanis batang UGI® 15-5 PH AIR yang akan di-mesin, semakin tinggi aus alat (dan demikian semakin rendah produktivitas mesin-bahas).
Heat Treatment
Heat treatment yang dilakukan pada UGI® 15-5PH AIR terdiri dari dua langkah:
- Austenitisasi, tujuannya untuk mendapatkan elemen legasi terutama Cu ke dalam martensit tersaturasi
- Aging, tujuannya untuk menendangkan Cu (precipitation hardening) dan, dalam beberapa kasus untuk membentuk austenite kembali untuk meningkatkan keawetan
Properti mekanis, trade-off antara kekuatan dan keawetan, disesuaikan oleh suhu aging.
Austenitisasi: Solution annealing dilakukan sekitar 1030-1050°C, dan dihentikan oleh quenching minyak atau alternatif dengan pendinginan udara untuk bagian dengan penampang kecil. Dalam kondisi ini (disebut kondisi A) kekakalan adalah intermediate karena precipitation hardening Cu tidak efektif. Oleh karena itu, kondisi A sering dipilih untuk melakukan operasi mesin-bahas atau pembentukan dingin. Dalam hal itu, kami merekomendasikan melakukan perawatan stress relief pada 300°C selama 1 jam setelah austenitisasi, untuk memstabilkan material dan menghindari masalah retak quenching.
Aging: Aging treatment dilakukan setelah solution treatment untuk membuat endapan fasa kaya Cu dan menyesuaikan properti mekanis. Setelah aging, material berada dalam kondisi solution dan aged, juga disebut kondisi H. Aging treatment dapat dilakukan antara 480°C (kondisi H900) dan 620°C (kondisi H1150). Kondisi H900 sesuai dengan puncak hardening, untuknya endapan Cu menginduksi kekakalan maksimum. Untuk suhu lebih tinggi, kekakalan/kekuatan menurun saat suhu aging meningkat, karena pertumbuhan endapan. Di atas 580°C beberapa austenite kembali terbentuk selama aging yang menghasilkan peningkatan keawetan tetapi penurunan kekuatan. Kondisi H1025 sering dipilih pelanggan karena menghasilkan trade-off optimal antara kekuatan dan keawetan.
Penglembutan: Kekuatan atau kekakalan terendah diperoleh setelah siklus termal H1150M, terdiri dari solution annealing diikuti oleh tempering pada 760°C selama 2 jam dan aging pada 620°C selama 4 jam. Setelah siklus heat treatment ini, properti mekanis adalah UTS = 780 MPa, YS = 710 MPa, HRC < 32 HRC, yang secara signifikan lebih rendah dari kondisi A.
Pembentukan Panas (Hot Forming)
UGI® 15-5 PH AIR cocok untuk pemukulan. Reheating harus dilakukan pada suhu antara 1150 dan 1200°C, pemukulan antara 1200°C dan 950°C. Pendinginan setelah pemukulan harus dilakukan dalam udara atau minyak. Bagian yang diperoleh dengan cara ini harus di-heat treatment (solution annealing dan aging akhirnya, lihat bagian sebelumnya).
Lainnya
Inspeksi partikel magnetik dan macro-graph.
UGI® 15-5 PH AIR mematuhi AMS 2300: Frequency/Severity rating 0/0. Makrostruktur UGI® 15-5PH AIR sesuai dengan AMS 5659: class 1 hingga 4 umumnya dikutip severitas A menurut ASTM A604.
Produk yang tersedia:
| Produk | Profil | Finishing Permukaan | Toleransi | Ukuran (mm) |
|---|
| Batang | Bulat | Smooth Turned | k12 - k13 | 22 - 115 |
| Peeled and polished | h11 - h10 - h9 | 22 - 115 |
| Centerless Ground | h9 - h8 - h7 | 5 - 115 |
| Cold Drawn | h9 | 5 - 21 |
Produk lainnya: hubungi supplier.
Permukaan Treatment
Prosedur pencucian asam: UGI® 15-5 PH AIR dicuci asam dengan cara yang sama seperti steel grade 630. Jika diperlukan, proses perawatan dekontaminasi berikut direkomendasikan, untuk memindahkan partikel besi misalnya:
- 1/4 volume asam nitrat 52% (36° Baumé)
- 3/4 volume air
- Suhu ruangan
- Durasi harus disesuaikan
- Cuci dengan hati-hati saat proses selesai
Catatan: resistensi korosi stainless steel bergantung pada banyak faktor yang terkait dengan komposisi atmosfer korosif (konsentrasi klorida, kehadiran atau tidaknya agen pengoksida, suhu, pH, pengadukan atau tidaknya, dll.), serta persiapan material (permukaan bebas partikel logam, finishing permukaan seperti hardening, polishing, dll.). Langkah berhati-hati harus diambil untuk beberapa uji seperti uji kabut klorida sodium (standar ISO 9227): misalnya label penanda (yang mungkin menyebabkan korosi larian dan mengurangi waktu resistensi uji) tidak boleh digunakan pada sampel.
Pengelasan (Welding)
UGI® 15-5 PH AIR dapat di-lasi tanpa pemanasan terlebih dahulu, menggunakan sebagian besar teknik pengelasan: GMAW atau GTAW (dengan atau tanpa kawat pengisi), LASER, las resistensi atau las sinar elektron, dll. Jika karakteristik mekanis area las harus pada tingkat yang sama dengan logam dasar, tidak ada logam pengisi atau logam pengisi homogen (seperti AWS E/ER 630) harus digunakan dan perawatan panas setelah las berupa precipitation hardening (lihat berbagai heat treatment PH pada halaman 4) harus dilakukan pada las. Jika karakteristik mekanis area las tidak harus pada tingkat yang sama dengan logam dasar, logam pengisi seperti ER308LSi (19 9 L Si) dapat digunakan.
Jika tidak ada heat treatment precipitation hardening dilakukan setelah pengelasan, perawatan panas stress relief pada 250/300°C dapat berguna untuk meningkatkan keawetan HAZ dan menghindari risiko retak dingin akibat mikrostruktur martensitik as-welded. Selain itu, perlu diulang bahwa desain pengelasan harus memperhatikan perawatan yang diperlukan dengan semua steel alta dengan proof stress tinggi: menghindari cut outs dan perubahan tiba-tiba dalam penampang cross section. Untuk GMAW, kami merekomendasikan penggunaan gas pelindung yang terdiri dari Ar+1%CO₂ atau 1-2%O₂; untuk GMAW serta GTAW, gas yang mengandung H₂ dan N₂ harus dihindari.
