Aço inoxidável 17-4PH(UNS S17400, também conhecido como AISI Tipo 630 ou EN 1.4542) é um aço inoxidável martensítico com endurecimento por precipitação-. O nome "17-4PH" vem de sua composição: aproximadamente 17% de cromo e 4% de níquel, sendo "PH" significa endurecimento por precipitação.
Este artigo fornece um guia completo sobre as propriedades das chapas de aço inoxidável 17-4PH, cobrindo tudo, desde composição química até comportamento mecânico, características físicas, tratamento térmico e aplicações.
Composição Química
A tabela abaixo mostra os limites padrão de acordo com as especificações ASTM A693 e AMS 5604.
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Elemento |
Peso % |
Papel na liga |
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Cromo (Cr) |
15.0 – 17.5 |
Fornece resistência à corrosão e proteção contra oxidação |
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Níquel (Ni) |
3.0 – 5.0 |
Estabiliza a estrutura martensítica, melhora a tenacidade |
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Cobre (Cu) |
3.0 – 5.0 |
O principal elemento fortalecedor-forma partículas finas durante o envelhecimento |
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Nióbio (Nb) + Tântalo (Ta) |
0.15 – 0.45 |
Forma carbonetos que controlam o crescimento do grão e melhoram a resistência |
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Carbono (C) |
Menor ou igual a 0,07 |
Contribui para a dureza, mas é mantido baixo para manter a soldabilidade |
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Manganês (Mn) |
Menor ou igual a 1,00 |
Auxilia na desoxidação durante a produção de aço |
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Silício (Si) |
Menor ou igual a 1,00 |
Melhora a resistência à oxidação em altas temperaturas |
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Fósforo (P) |
Menor ou igual a 0,04 |
Impureza, reduzida ao mínimo |
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Enxofre (S) |
Menor ou igual a 0,03 |
Impureza, reduzida ao mínimo |
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Ferro (Fe) |
Saldo (% restante) |
O metal básico que mantém tudo unido |
Fonte de dados: especificações ASTM A693/AMS 5604.
Propriedades Físicas
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Propriedade |
Valor |
Notas |
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Densidade |
7,75 – 8,03 g/cm³ |
Um pouco mais pesado que o aço carbono (7,85 g/cm³) |
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Ponto de fusão |
~1440 graus (2624 graus F) |
Típico para aços inoxidáveis martensíticos |
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Módulo Elástico (Módulo de Young) |
196 – 200 GPa |
Mede a rigidez-o quanto o aço resiste à flexão |
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Razão de Poisson |
0.27 – 0.30 |
Descreve como o material se contrai lateralmente quando esticado |
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Condutividade Térmica |
15.3 – 17.9 W/m·K |
Capacidade moderada de transferência de calor |
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Resistividade Elétrica |
0.77 – 0.80 µΩ·m |
Bastante condutivo para um aço inoxidável |
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Capacidade Específica de Calor |
~460 J/kg·K |
A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do aço |
Fonte de dados: especificações de vários fornecedores
Propriedades magnéticas: o aço inoxidável 17-4PH é magnético em todas as condições. Na condição recozida em solução, pode ser apenas fracamente magnético, mas após o envelhecimento, torna-se fortemente magnético devido à sua estrutura cristalina martensítica.
Temperatura máxima de serviço: 17-4PH mantém suas excelentes propriedades mecânicas até aproximadamente 316 graus. Acima dessa temperatura, o material começa a perder resistência e a exposição prolongada pode causar envelhecimento excessivo, o que reduz a dureza.
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas descrevem como o material responde às forças -tensão (puxar), compressão (empurrar), flexão e impacto.
As condições de tratamento térmico
O 17-4PH é normalmente fornecido na Condição A (solução recozida), que é macio e funcional. O cliente então realiza um tratamento de envelhecimento para atingir o nível de resistência desejado. Cada condição de envelhecimento possui uma designação padrão: H900, H925, H1025, H1075, H1100 ou H1150. O número refere-se à temperatura de envelhecimento em graus Fahrenheit.
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Condição de envelhecimento |
Temperatura de envelhecimento |
O que ele oferece |
|
H900 |
482 graus (900 graus F) |
Máxima resistência e dureza |
|
H925 |
496 graus (925 graus F) |
Resistência muito alta com tenacidade ligeiramente melhorada |
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H1025 |
552 graus (1025 graus F) |
Força e resistência equilibradas |
|
H1075 |
580 graus (1075 graus F) |
Força moderada, melhor tenacidade |
|
H1100 |
593 graus (1100 graus F) |
Menor resistência, maior ductilidade |
|
H1150 |
621 graus (1150 graus F) |
Máxima tenacidade e ductilidade |
Fonte de dados: Especificações de tratamento térmico.
Propriedades Mecânicas por Condição (Chapas e Chapas, AMS 5604)
A tabela abaixo mostra as propriedades mecânicas para chapas e chapas 17-4PH (espessura inferior a aproximadamente 4,75 mm ou 0,1874 polegadas) de acordo com as especificações AMS 5604.
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Doença |
Resistência à tração final (ksi/MPa) |
0,2% de resistência ao escoamento (ksi/MPa) |
Alongamento (%) |
Dureza (HRC) |
|
Cond A (recozido) |
- |
- |
- |
38 máx. |
|
H900 |
190 / 1310 |
170 / 1170 |
5 |
40 – 47 |
|
H925 |
170 / 1170 |
155 / 1070 |
5 |
38 – 45 |
|
H1025 |
155 / 1070 |
145 / 1000 |
5 |
35 – 42 |
|
H1075 |
145 / 1000 |
125 / 860 |
5 |
33 – 39 |
|
H1100 |
140 / 965 |
115 / 795 |
5 |
32 – 38 |
|
H1150 |
135 / 930 |
105 / 725 |
8 |
28 – 37 |
Fonte de dados: especificação de folha/placa AMS 5604
A resistência à tração é a força máxima de tração que o material pode suportar antes de quebrar. No H900, a chapa 17-4PH pode suportar 1.310 MPa (190.000 libras por polegada quadrada), aproximadamente três vezes mais forte que o aço inoxidável 304 padrão.
A resistência ao escoamento é a força na qual o material começa a se deformar permanentemente. Na condição H900, a chapa 17-4PH tem um limite de escoamento de 170 ksi (1.170 MPa).
O alongamento mede o quanto o material pode esticar antes de quebrar. No H1150 o alongamento chega a 8%, oferecendo maior ductilidade que os 5% observados no H900. Para barras e peças forjadas mais espessas (AMS 5643), os valores de alongamento são maiores-até 16% no H1150.
Comparação com outros aços inoxidáveis
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Propriedade |
17-4PH (H900) |
Aço Inoxidável 304 |
Aço inoxidável 316L |
|
Resistência à tração (MPa) |
~1310 |
~585 |
~485 |
|
Força de rendimento (MPa) |
~1170 |
~205 |
~170 |
|
Alongamento (%) |
5 – 10 |
~40 |
~50 |
|
Dureza (HRC) |
40 – 47 |
~80 HRB (≈15 HRC) |
~79 HRB (≈14 HRC) |
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Magnetismo |
Magnético |
Não-magnético |
Não-magnético |
Fonte de dados: comparação da indústria
Resistência à corrosão
O aço inoxidável 17-4PH oferece boa resistência à corrosão comparável ao aço inoxidável Tipo 304 na maioria dos ambientes.
O teor de cromo de 17% da liga forma uma camada fina e invisível de óxido na superfície que protege o metal por baixo da ferrugem e do ataque químico.
Onde 17-4PH funciona bem:
Exposição atmosférica (chuva, umidade, ar industrial)
Diluir ácidos e sais em temperaturas moderadas
Água doce e soluções químicas suaves
Ambientes de processamento de alimentos
Limitações:
17-4PH é menos resistente a cloretos (como água do mar e sais-de descongelamento) do que o aço inoxidável 316, que contém molibdênio. Em ambientes com alto teor de cloreto, pode ocorrer corrosão por pites e fendas.
Para condições corrosivas severas-como ácidos concentrados quentes ou serviço de água do mar-um material de qualidade superior-como 316L, duplex 2205 ou superaustenítico 254 SMO pode ser mais apropriado.
Observação: a resistência à corrosão é melhor em condições de solução-recozida ou com temperatura mais baixa-envelhecida (H1150). O-envelhecimento excessivo ou o tratamento térmico inadequado podem reduzir o desempenho contra corrosão.
Tratamento térmico
O tratamento térmico é a chave para desbloquear todo o potencial do 17-4PH. O processo tem duas etapas principais:
Etapa 1: Tratamento de Solução (Recozimento)
Aqueça o material a 1.025 – 1.050 graus (1.877 – 1.922 graus F).
Segure por aproximadamente 0,5 a 1 hora.
Resfrie rapidamente (extinguir) em ar ou óleo até a temperatura ambiente.
Resultado: Condicione um material - macio e trabalhável com uma dureza máxima de 38 HRC.
Etapa 2: Envelhecimento (endurecimento por precipitação)
Aqueça o material-tratado com solução a uma temperatura de envelhecimento específica (entre 482 graus e 621 graus/900 graus F e 1150 graus F).
Manter por 1 a 4 horas, dependendo das propriedades desejadas.
Resfrie ao ar até a temperatura ambiente
A condição envelhecida escolhida (H900 a H1150) com propriedades mecânicas personalizadas.
Fabricação e Trabalhabilidade
Conformação: Na Condição A, 17-4PH tem conformabilidade razoável, mas as operações de conformação devem ser limitadas a flexão suave. Para formas complexas, o recozimento em solução antes do trabalho a frio melhora a conformabilidade. A conformação a quente também é possível.
Usinagem: 17-4PH tem uma classificação de usinabilidade de aproximadamente 45% em comparação com o aço de usinagem livre (avaliado em 100%). Na condição envelhecida, o material é cada vez mais difícil de usinar. Para melhores resultados, usinar na Condição A e depois envelhecer até a dureza final.
Soldagem: 17-4PH pode ser soldado usando processos padrão como TIG, MIG e SMAW. Contudo, o calor da soldagem pode amolecer o material localmente.
O tratamento térmico pós{0}}soldagem é recomendado para restaurar a resistência na zona de solda. Use metais de adição correspondentes (como grau 17-4PH ou grau 630) para obter os melhores resultados.
Desbaste e acabamento: Devido à sua alta dureza em condições envelhecidas, o desbaste requer seleção adequada do rebolo e refrigerante para evitar superaquecimento e danos à superfície.
Padrões e Especificações
As chapas e placas de aço inoxidável 17-4PH são fabricadas de acordo com diversos padrões da indústria. No momento da compra solicite sempre um Certificado de Teste de Moinho (MTC) confirmando o atendimento à especificação.
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Especificação |
Descrição |
Formulários Aplicáveis |
|
ASTM A693/A693M |
Especificação padrão para placas, chapas e tiras de aço inoxidável com endurecimento por precipitação- |
Folha, placa, bobina |
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AMS 5604 |
Especificação de material aeroespacial para chapas, bobinas e placas 17-4PH |
Folha, bobina, placa |
|
AMS 5643 |
Especificação de material aeroespacial para barras 17-4PH e peças forjadas |
Barra, forjados |
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ASTM A564 |
Especificação padrão para barras 17-4PH laminadas a quente-e{1}}acabadas a frio |
Formas de barra |
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UNS S17400 |
Designação do Sistema de Numeração Unificada |
Todos os formulários |
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EN 1.4542 |
Designação de padrão europeu |
Todos os formulários |
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JIS SUS630 |
Padrão Industrial Japonês |
Todos os formulários |
|
DIN X5CrNiCuNb16-4 |
Designação padrão alemã |
Todos os formulários |
Fonte de dados: múltiplas especificações
Formulários comuns disponíveis:
Folha: laminada-a frio, com espessura de 0,3 mm a 6 mm
Chapa: laminada-a quente, com espessura de 6 mm a 100 mm ou mais
Bobina: Bobinas com fenda de precisão ou borda fresada, largura de até 1500 mm
Aplicativos comuns
Aeroespacial: Lâminas de turbina, componentes de compressores, peças de trem de pouso e suportes estruturais onde alta resistência e peso moderado são críticos.
Processamento Químico e Petroquímico: Eixos de bombas, hastes de válvulas e componentes de vasos de pressão que devem suportar meios corrosivos e altas cargas mecânicas.
Processamento de Alimentos: Peças de equipamentos que exigem resistência à corrosão e capacidade de suportar ciclos repetidos de limpeza e higienização.
Petróleo e Gás: Ferramentas de fundo de poço, componentes de cabeça de poço e equipamentos submarinos onde alta resistência e resistência a gases ácidos são necessárias. A classe mantém suas propriedades até 316 graus (600 graus F), tornando-a adequada para muitas aplicações em campos petrolíferos.
Engenharia marítima: eixos de hélice, componentes de bombas e fixadores-embora, para exposição contínua à água do mar, considere graus mais altos de-molibdênio.
Geração de Energia: Componentes de turbinas e geradores que operam em temperaturas moderadas e exigem alta confiabilidade.
Metalurgia Geral: Engrenagens, eixos, fixadores, buchas e placas de desgaste onde são necessárias alta dureza e resistência.
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