Materiales para moldeo por inyección de metal | Acero inoxidable 17-4 PH
Descripción
El tipo 630, también conocido como 17-4, es un acero inoxidable martensítico de endurecimiento por precipitación que ha ganado gran interés en el moldeo por inyección de metal debido a su exclusiva combinación de alta dureza y resistencia tras un tratamiento térmico adecuado. Esta entrada de blog ofrece una visión integral del 17-4 PH, sus especificaciones, el proceso de tratamiento térmico, consideraciones de soldadura y propiedades mecánicas. Comprender estos aspectos es fundamental para diseñadores y compradores de piezas que requieran componentes fabricados por MIM.
¿Qué es el tipo 17-4 PH?
El acero inoxidable 17-4PH es una aleación conocida por su alta dureza y resistencia tras un tratamiento térmico adecuado. También presenta una resistencia a la corrosión y al calor similar al grado 304.
Este tipo de acero inoxidable suele suministrarse en condición de solución, lo que lo hace mecanizable. Luego puede someterse a envejecimiento para alcanzar niveles relativamente altos de resistencia. Este tratamiento de envejecimiento se realiza a una temperatura tan baja que no genera distorsiones significativas, por lo que es adecuado para fabricar ejes largos que no necesitan ser enderezados tras el tratamiento térmico.
El 17-4 PH se utiliza en numerosas industrias gracias a sus propiedades. Se ha empleado en ejes para embarcaciones tanto en agua dulce como salada, con protección catódica adicional. Además, es altamente resistente a la corrosión por tensión si se envejece a 550°C o más.
El acero inoxidable 17-4 PH utilizado comúnmente en moldeo por inyección de metal se presenta en los siguientes estados:
MIM-17-4 PH (sinterizado)
MIM-17-4 PH (tratado térmicamente)
MIM-17-4 PH (H900)
MIM-17-4 PH (H1100)
Especificaciones del 17-4 PH
El 17-4 PH cuenta con una composición química específica que determina sus propiedades únicas. A continuación se muestra una tabla con su composición:
Elemento | Porcentaje |
Carbono (C) | Máx. 0,07 % |
Manganeso (Mn) | Máx. 1,00 % |
Silicio (Si) | Máx. 1,00 % |
Fósforo (P) | Máx. 0,040 % |
Azufre (S) | Máx. 0,030 % |
Cromo (Cr) | 15,0 - 17,5 % |
Níquel (Ni) | 3,0 - 5,0 % |
Cobre (Cu) | 3,0 - 5,0 % |
Niobio + Tantalio (Nb+Ta) | 0,15 - 0,45 % |
Las propiedades físicas del 17-4 PH también juegan un papel importante en sus aplicaciones. Aquí se muestran algunas propiedades físicas típicas:
Propiedad | Valor |
Densidad | 7750 kg/m3 |
Módulo de elasticidad | 196 GPa |
Coeficiente medio de expansión térmica (0-100°C) | 10,8 ㎛/m/°C |
Conductividad térmica a 100 °C | 18,4 W/m·K |
Calor específico (0-100 °C) | 460 J/kg·K |
Resistividad eléctrica | 800 nΩ·m |
Tratamiento térmico y endurecimiento del 17-4 PH
El proceso de tratamiento térmico del 17-4 PH implica el tratamiento de solución y el endurecimiento. El tratamiento de solución, conocido como Condición A, consiste en calentar a 1040 °C durante ½ hora y enfriar hasta un máximo de 30 °C al aire. Puede emplearse temple en aceite para secciones pequeñas y poco complejas.
El endurecimiento, conocido como envejecimiento, es un tratamiento a baja temperatura realizado una sola vez para alcanzar las propiedades requeridas. Este tratamiento no genera distorsión y solo produce una decoloración superficial. Se produce una ligera contracción durante el endurecimiento: aproximadamente 0,05 % para la condición H900 y 0,10 % para H1150.
Soldabilidad y mecanizabilidad del 17-4 PH
Todos los métodos estándar permiten soldar el 17-4 PH con éxito. No se requiere precalentamiento, lo que simplifica el proceso de soldadura. Propiedades comparables a las del metal base pueden lograrse en el material soldado mediante un tratamiento térmico posterior a la soldadura. Sin embargo, como con otros aceros de alta resistencia, deben tomarse precauciones en el diseño y el procedimiento para evitar concentraciones de tensiones en la soldadura.
En cuanto a la mecanizabilidad, el 17-4 PH suele suministrarse en estado de solución, en el cual puede mecanizarse. Su mecanizabilidad es similar a la del grado 304, lo que lo convierte en un material versátil para distintas aplicaciones.
Propiedades mecánicas del 17-4 PH
El 17-4 PH exhibe excelentes propiedades mecánicas después del tratamiento de solución y el endurecimiento por envejecimiento. Estas son algunas propiedades mecánicas típicas:
Condición | Temp. de endurecimiento (°C) | Tiempo (h) | Resistencia a la tracción (MPa) | Límite elástico 0,2% (MPa) | Elongación (% en 50 mm) | Rockwell C (HRC) | Brinell (HB) |
H900 | 480 | 1 | 1310 | 1170 | 10 | 40 | 388 |
H925 | 495 | 4 | 1170 | 1070 | 10 | 38 | 375 |
H1025 | 550 | 4 | 1070 | 1000 | 12 | 35 | 331 |
H1075 | 580 | 4 | 1000 | 860 | 13 | 32 | 311 |
H1100 | 595 | 4 | 965 | 795 | 14 | 31 | 302 |
H1150 | 620 | 4 | 930 | 725 | 16 | 28 | 277 |
Estas propiedades hacen que el 17-4 PH sea adecuado para aplicaciones donde se requiere alta resistencia o dureza junto con resistencia a la corrosión.
Conclusión
El 17-4PH es un grado de acero inoxidable versátil que ofrece una combinación única de alta dureza y resistencia tras un tratamiento térmico adecuado. Su resistencia a la corrosión y al calor, similar a la del grado 304, lo hace valioso para diversas industrias.
Las especificaciones del 17-4 PH, incluyendo su composición química y propiedades físicas, contribuyen a sus características especiales. El proceso de tratamiento térmico, que incluye solución y endurecimiento, mejora aún más sus propiedades mecánicas sin causar distorsión significativa.
El 17-4 PH puede soldarse con éxito mediante todos los métodos estándar y su mecanizabilidad es similar a la del grado 304. Sus excelentes propiedades mecánicas, como resistencia a la tracción, límite elástico, elongación y dureza, lo hacen ideal para aplicaciones donde se requiere alta resistencia o dureza junto con resistencia a la corrosión.
El futuro del 17-4 PH es prometedor debido a sus propiedades únicas y su amplia gama de aplicaciones. Ya sea como diseñador de piezas o comprador de componentes MIM, comprender las propiedades y aplicaciones del 17-4 PH le ayudará a tomar decisiones informadas.
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