15-5PH

15-5PH

15-5PH (UNS S15500) é um aço inoxidável de endurecimento por precipitação martensítica-com uma composição típica de 14-15,5% Cr, 3,5-5,5% Ni, 2,5-4,5% Cu, 0,15-0,45% Nb e o restante Fe. É uma classe da série de aços inoxidáveis ​​de endurecimento por precipitação, conhecida por sua excelente tenacidade transversal e consistência de propriedade de seção grande-. Esta liga é um aço inoxidável martensítico aprimorado para endurecimento por precipitação, desenvolvido pela otimização do 17-4PH. Seu objetivo de projeto era melhorar significativamente a tenacidade transversal e a uniformidade das propriedades de seção grande, mantendo o alto nível de resistência de 17-4PH, reduzindo o limite superior do teor de cromo (15,5% vs. 17.5%) e otimizando a proporção de níquel-cobre. Isto aborda as deficiências do 17-4PH, tais como tenacidade insuficiente e microestrutura não uniforme em grandes seções transversais.
A principal vantagem do 15-5PH reside no seu excelente equilíbrio entre excelente tenacidade transversal e alta resistência. Após o tratamento da solução e envelhecimento, sua resistência à tração pode atingir 931-1310 MPa (dependendo da temperatura de envelhecimento), e sua resistência ao escoamento pode atingir 724-1180 MPa, colocando-o no mesmo nível de resistência do 17-4PH. Porém, sua tenacidade transversal e alongamento são significativamente superiores aos do 17-4PH, com alongamento (A50) atingindo 10-16% e redução de área de até 50% nas condições H1150. Enquanto isso, sua resistência à corrosão é equivalente à do aço inoxidável 304, apresentando bom desempenho em ambientes atmosféricos, de água doce, de ácido diluído e de névoa salina.
A característica única do 15-5PH reside na adição sinérgica de cobre (2,5-4,5%) e nióbio (0,15-0,45%). Durante o envelhecimento, a precipitação da fase ε-Cu produz um efeito de fortalecimento da dispersão, enquanto a formação de NbC refina a estrutura do grão, permitindo que a liga mantenha alta resistência juntamente com excelente tenacidade e ductilidade. Comparado ao 17-4PH, o 15-5PH apresenta desempenho mais uniforme em produtos de seção grande, menor deformação no tratamento térmico (<0.1%), and better plasticity in the solution-annealed condition. The product complies with international standards such as ASTM A564, AMS 5659, and UNS S15500, and is widely used in harsh service conditions with comprehensive requirements for strength, toughness, and corrosion resistance, including aerospace, marine engineering, petrochemical, and nuclear industries.
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High-Temperature Oxidation Resistance

Ultra-resistência elevada e excelente tenacidade lateral (vantagem central)

A principal vantagem do 15-5PH reside em sua capacidade de atingir resistência e dureza extremamente altas por meio de tratamento térmico simples, mantendo excelente tenacidade transversal. Após o tratamento em solução, esta liga apresenta uma estrutura martensítica de baixo carbono com uma dureza inferior ou igual a 38 HRC. O endurecimento por precipitação pode ser obtido através de um único tratamento de envelhecimento a 480-620 graus, e o nível de resistência pode ser ajustado de forma flexível variando a temperatura de envelhecimento.

Comparação de propriedades mecânicas em diferentes efeitos de temperatura e tempo (padrão AMS 5659):

Condição de envelhecimento

Resistência à tracção

(MPa)

Resistência ao escoamento 0,2% (MPa)

Alongamento

A50 (%)

Redução da-área da seção transversal (%)

480 graus (H900)

Maior ou igual a 1310

Maior ou igual a 1172

Maior ou igual a 10

Maior ou igual a 35

550 graus (H1025)

Maior ou igual a 1069

Maior ou igual a 1000

Maior ou igual a 12

Maior ou igual a 40

580 graus (H1075)

Maior ou igual a 1000

Maior ou igual a 862

Maior ou igual a 13

Maior ou igual a 45

620 graus (H1150)

Maior ou igual a 931

Maior ou igual a 724

Maior ou igual a 16

Maior ou igual a 50

Sua resistência ao escoamento é 3-5 vezes maior que a do aço inoxidável 304 (≈220 MPa). Mais importante ainda, o 15-5PH apresenta uma tenacidade transversal significativamente melhor do que o 17-4PH. No mesmo nível de resistência, o 15-5PH apresenta maior alongamento e redução de área do que o 17-4PH, sendo a vantagem ainda mais pronunciada em produtos de seção grande.

High-Temperature Corrosion Resistance

Boa resistência à corrosão

A resistência à corrosão do 15-5PH é equivalente à do aço inoxidável 304 (SS 304), apresentando bom desempenho em ambientes atmosféricos, água doce, ácidos diluídos e soluções salinas. Seu alto teor de cromo (14-15,5%) forma um denso filme de passivação de Cr₂O₃, proporcionando resistência fundamental à corrosão. Comparado ao 17-4PH, o 15-5PH apresenta resistência comparável ou ligeiramente superior à corrosão por pite e à corrosão sob tensão, particularmente com melhor uniformidade microestrutural em produtos de seção grande, resultando em menor risco de corrosão localizada.
No entanto, observe que o 15-5PH deve ser cuidadosamente avaliado para uso-de longo prazo em ambientes-de alta temperatura com altas concentrações de cloreto, pois sua resistência à corrosão não é tão boa quanto a dos aços inoxidáveis ​​austeníticos (por exemplo, 316L). Esta liga não é adequada para ambientes fortemente ácidos ou com alto teor de cloreto.

High Stability

Excelente simplicidade de tratamento térmico

Uma das vantagens mais significativas do 15-5PH é seu processo simples de tratamento térmico-a propriedade de 'endurecimento por envelhecimento em etapa única' é uma vantagem essencial para suas aplicações de engenharia. Semelhante ao 17-4PH, o 15-5PH possui estrutura martensítica após tratamento em solução e pode ser reforçado com um único tratamento de envelhecimento, eliminando a necessidade de processos complexos de têmpera. Isto reduz significativamente os custos de processamento e os riscos de deformação.

Tratamento de solução:
Aqueça a 1020-1060 graus, mantenha a temperatura e, em seguida, tempere rapidamente (têmpera em óleo ou resfriamento a ar) para obter uma estrutura martensítica.
Tratamento térmico cronometrado:
Selecione uma temperatura dentro da faixa de 480-620 graus para envelhecimento único. Depois de manter esta temperatura por 1-4 horas, deixe esfriar ao ar. O fortalecimento é conseguido através da precipitação dispersa da fase ε-Cu.
Observação:
Durante o tratamento térmico 15-5PH, as alterações dimensionais são mínimas (aproximadamente 0,05-0,10%), o que é superior ao 17-4PH, tornando-o adequado para aplicações com requisitos de controle dimensional de alta precisão.

Good Processability

Boas propriedades de usinagem e soldagem

15-5PH apresenta boa trabalhabilidade a quente e a frio, permitindo que seja forjado, laminado e estampado. Na condição recozida em solução, possui dureza moderada (menor ou igual a 38 HRC) e melhor usinabilidade que 17-4PH, tornando-o adequado para processos de conformação como torneamento, fresamento, furação e retificação usando métodos de usinagem convencionais.

Possui boa soldabilidade e pode ser unido por métodos de soldagem convencionais (TIG, MIG, SMAW), com procedimentos de soldagem semelhantes aos dos aços inoxidáveis ​​da série 300. Recomenda-se o uso de materiais de enchimento 15-5PH correspondentes durante a soldagem, e as propriedades mecânicas da zona afetada-pelo calor podem ser restauradas por meio de tratamento térmico de envelhecimento após a soldagem. Comparado aos aços inoxidáveis ​​martensíticos convencionais, o 15-5PH apresenta soldabilidade e tenacidade significativamente melhoradas devido ao seu design de carbono ultrabaixo e adição de nióbio.

Observação: esta liga é ferromagnética, diferentemente dos aços inoxidáveis ​​austeníticos, e, portanto, não é adequada para aplicações que não exigem-magnetismo (como equipamentos de ressonância magnética e instrumentos eletrônicos de precisão).

High-Temperature Oxidation Resistance

Excelente resistência à fadiga e estabilidade microestrutural-de longo prazo

15-5PH apresenta excelente resistência à fadiga. Sua combinação de alta resistência e boa tenacidade permite um desempenho excepcionalmente bom sob condições de carregamento cíclico. Sob envelhecimento em temperatura-moderada-de longo prazo (aproximadamente 300 graus), sua microestrutura (com cerca de 1% de conteúdo de austenita e fases de precipitação de cobre) demonstra estabilidade significativa a longo prazo, o que é benéfico para manter as propriedades mecânicas durante serviço prolongado.

Estabilidade térmica-de longo prazo:
15-5PH apresenta boa estabilidade microestrutural e mantém efeitos estáveis ​​de endurecimento por envelhecimento quando em serviço em temperaturas de até 300 graus por longos períodos.
Aplicações típicas:
componentes críticos, como peças estruturais de pilares de motores de aeronaves, que precisam manter propriedades mecânicas sob condições de serviço de temperatura-moderada-de longo prazo.

Especificações Técnicas

Composição Química (ASTM A564/UNS S15500)

 

Elemento

Requisitos padrão

Notas

Cr

14.0 - 15.5%

Elementos centrais que formam uma película de passivação densa, proporcionando resistência básica à corrosão

Não

3.5 - 5.5%

Elementos austenitizantes, ajustam o ponto de transformação martensítico, melhoram a tenacidade

Cu

2.5 - 4.5%

Os elementos precipitados e endurecidos do núcleo, que formam fases ε-Cu durante o tratamento de envelhecimento, resultando no fortalecimento da dispersão

Nb (+Ta)

0.15 - 0.45%( Maior ou igual a 5×C)

Elementos formadores-de carboneto (NbC) refinam os grãos e participam do fortalecimento da precipitação

C

Menor ou igual a 0,07%

O design com-baixo teor de carbono minimiza ao máximo a segregação de metal duro, garantindo soldabilidade e resistência.

Mn

Menor ou igual a 1,00%

Desoxidante

Si

Menor ou igual a 1,00%

Desoxidante

P

Menor ou igual a 0,030%

Elementos de impureza, estritamente controlados

S

Menor ou igual a 0,015%

Elementos de impureza, estritamente controlados

Fé

Quantidade restante

Elemento matricial

Propriedades Físicas

 

Propriedade

Valor/intervalo

Condições de teste

Densidade

7.75 - 7.80g/cm³

Temperatura ambiente (20 graus)

Ponto de fusão

1400 - 1440 grau

-

Resistividade

≈ 0.80 μΩ·m

Temperatura ambiente

Condutividade Térmica

≈ 16 W/(m·K)

Temperatura ambiente

Coeficiente de Expansão Térmica (20-100 graus)

≈ 10.9 × 10⁻⁶ /K

Temperatura ambiente até 100 graus

Módulo elástico (módulo de Young)

≈ 200 GPa

Temperatura ambiente

Razão de Poisson

≈ 0.27 - 0.30

Temperatura ambiente

Magnetismo

Magnético (ferromagnético)

Estrutura martensítica, que exibe ferromagnetismo

Propriedades mecânicas (solução-tratada e envelhecida, valores típicos, AMS 5659)

 

Condição de envelhecimento

Resistência à tração (MPa)

Rendimento 0,2% (MPa)

Alongamento

A50 (%)

Redução da área da seção-transversal

(%)

Dureza (HRC)

480 graus (H900)

Maior ou igual a 1310

Maior ou igual a 1172

Maior ou igual a 10

Maior ou igual a 35

40-47

550 graus (H1025)

Maior ou igual a 1069

Maior ou igual a 1000

Maior ou igual a 12

Maior ou igual a 40

34-42

580 graus (H1075)

Maior ou igual a 1000

Maior ou igual a 862

Maior ou igual a 13

Maior ou igual a 45

31-38

620 graus (H1150)

Maior ou igual a 931

Maior ou igual a 724

Maior ou igual a 16

Maior ou igual a 50

28-37

Nota: O nível de resistência de 15-5PH pode ser ajustado de forma flexível pela temperatura de envelhecimento. Quanto menor a temperatura de envelhecimento, maior a resistência, mas o alongamento diminui; inversamente, à medida que a temperatura de envelhecimento aumenta, a resistência diminui, enquanto a plasticidade e a tenacidade melhoram.

Desempenho-em altas temperaturas

 
 

Retenção de resistência-a altas temperaturas:

15-5PH mantém um alto nível de resistência dentro da faixa inferior ou igual a 300 graus, e a temperatura máxima de uso recomendada não deve exceder 315 graus. Além desta temperatura, a fase de endurecimento por precipitação irá gradualmente engrossar, levando a uma diminuição na resistência.

Temperatura

Status de manutenção de desempenho

Explicação

Temperatura ambiente (20 graus)

100% (pico)

A liga H900 pode atingir uma resistência à tração de até 1310 MPa

100 graus

Maior ou igual a 90%

A força é bem mantida

200 graus

Maior ou igual a 85%

Ele ainda pode manter alta resistência

300 graus

Maior ou igual a 75%

Recomenda-se usar o limite superior por um longo período

>400 graus

Declínio significativo

O engrossamento do precipitado leva a um rápido declínio na força

Estabilidade térmica-de longo prazo:

15-5PH apresenta boa estabilidade microestrutural durante serviço de longo prazo em temperaturas menores ou iguais a 300 graus:

O conteúdo de austenita permanece estável:

O conteúdo de austenita residual/retrogressiva de aproximadamente 1% permanece quase inalterado durante processos de envelhecimento-de longo prazo.

A fase de precipitação do cobre permanece estável:

a fase de fortalecimento da precipitação não aumenta significativamente durante processos de envelhecimento em temperatura-moderada-de longo prazo.

Efeito-de endurecimento do envelhecimento a longo prazo:

Durante o envelhecimento-de longo prazo a aproximadamente 300 graus, as flutuações na composição do cromo (decomposição espinodal) podem fornecer um incremento adicional de dureza.

A exposição prolongada acima de 400 graus pode levar à precipitação da fase G (fase enriquecida com Ni-Mn-Si) e à decomposição espinodal intensificada do Cr, o que pode afetar a tenacidade.

Sistema de tratamento térmico

O desempenho final do 15-5PH é altamente dependente do regime de tratamento térmico, com especificações comuns como segue:

1. Tratamento em solução (para obter estrutura martensítica):

Aqueça a 1020-1060 graus, mantenha por um tempo suficiente (aproximadamente 30-60 minutos por polegada de espessura) e depois esfrie rapidamente (extinção em óleo ou resfriamento com ar). Isso resulta em uma estrutura martensítica de baixo carbono, preparando-a para posterior envelhecimento e endurecimento por precipitação. A dureza tratada com solução é menor ou igual a 38 HRC, com boa usinabilidade.

2. Tratamento de temperatura de envelhecimento (endurecimento por precipitação para atingir o grau de resistência alvo):

Selecione a temperatura de retenção com base no grau de resistência alvo:

Condição de envelhecimento

Temperatura de envelhecimento

Tempo de espera

Método de resfriamento

Nível de Força Alvo

H900

480 graus

1 hora

Ar-refrigerado

Intensidade máxima

H925

495 graus

4 horas

Ar-refrigerado

Ultra-resistência alta

H1025

550 graus

4 horas

Ar-refrigerado

Alta resistência e boa tenacidade

H1075

580 graus

4 horas

Ar-refrigerado

Resistência média + boa tenacidade

H1100

593 graus

4 horas

Ar-refrigerado

Resistência média + boa tenacidade

H1150

620 graus

4 horas

Ar-refrigerado

Ótima tenacidade e resistência à corrosão

Observação:

  • O tratamento de solução deve ser realizado antes da usinagem mecânica final, e o tratamento de envelhecimento pode ser realizado após a usinagem para aproveitar a melhor usinabilidade do estado-tratado de solução.
  • Quanto menor for a temperatura de envelhecimento, maior será a resistência e menor será o alongamento; à medida que a temperatura de envelhecimento aumenta, a resistência diminui enquanto a ductilidade e a tenacidade melhoram.
  • A alteração dimensional após o tratamento térmico é de aproximadamente 0,05-0,10%, o que é melhor que 17-4PH, tornando-o adequado para aplicações com requisitos precisos de controle dimensional. Recomenda-se realizar tratamento térmico de envelhecimento após a soldagem para restaurar as propriedades mecânicas da zona afetada pelo calor.

Mídia Aplicável

Ambiente Atmosférico:

Apresenta boa resistência à corrosão em atmosferas normais e industriais.

Água doce:

Demonstra excelente resistência à corrosão em água doce e potável.

Ácidos Diluídos:

Apresenta boa resistência à corrosão em ácido nítrico diluído, ácido acético diluído e ácido fosfórico diluído.

Ambiente de pulverização de sal:

Sua resistência à corrosão em ambientes de névoa salina marinha é comparável à do aço inoxidável 304, mas há risco de corrosão por picadas e fendas.

Mídia de Petróleo e Gás:

Adequado para ambientes de petróleo e gás contendo CO₂; é necessária uma avaliação cautelosa em ambientes ácidos contendo H₂S.

Mídia da indústria alimentícia:

Atende aos requisitos para materiais em contato com alimentos.

Observação: 15-5PH não é resistente a meios extremamente corrosivos, como ácido clorídrico concentrado em alta-temperatura, ácido fluorídrico e ácido sulfúrico em ebulição. Sua resistência à corrosão é limitada em ambientes-de alta temperatura contendo altas concentrações de cloretos e não é recomendado para uso em ambientes fortemente ácidos ou com alto teor de íons cloreto.

Steel Plate Processing
Steel Coil Processing
Steel Pipe Processing
Steel Bar Processing
 

15-5PH (XM-12/UNS S15500) foi projetado especificamente para aplicações exigentes que exigem uma combinação de alta resistência, alta tenacidade, excelentes propriedades transversais e boa resistência à corrosão. É particularmente adequado para componentes estruturais de alto desempenho e grandes seções e é recomendado para uso nas seguintes áreas:

 

Campos de aplicação

  •  

    Aeroespacial (aplicações principais)
    ● Componentes estruturais da aeronave: longarinas das asas, estruturas da fuselagem (como Boeing 737-600)
    ● Componentes do trem de pouso: Pino de aço do suporte do pescoço do eixo dianteiro do trem de pouso principal (Boeing 767, etc.)
    ● Componentes do motor: disco do compressor, lâminas, fixadores-de alta resistência
    ● Vários componentes, como travas da tampa da escotilha, molas, etc.

  •  

    Engenharia Marinha e Plataformas Offshore
    ● Componentes estruturais de plataformas offshore, plataformas de helicópteros
    ● Eixos de hélice de navios, componentes de válvulas de bombas, conjuntos de válvulas submarinas
    ● Fixadores para ambientes de alta-névoa salina (recomendado para uso com tratamento de superfície)

  •  

    Petroquímica e Energia
    ● Tambores de resíduos da indústria nuclear, hastes de válvulas de usinas nucleares
    ● Válvulas-de alta pressão (núcleo/haste da válvula), eixo da bomba
    ● Parafusos de alta-resistência, componentes do eixo do reator, estruturas de suporte de carga-resistentes à corrosão-
    ● Engrenagens, acoplamentos e componentes mecânicos-de alta resistência

  •  

    Precisão Médica
    ● instrumentos cirúrgicos-de alta resistência, ferramentas ortopédicas e brocas odontológicas (dimensionalmente estáveis ​​+ biocompatíveis)

  •  

    Fabricação de máquinas em geral
    ● Eixos-de alta resistência, componentes de turbinas, moldes
    ● Componentes mecânicos de precisão

Entrega e Personalização

Oferecemos soluções de cadeia de suprimentos flexíveis e confiáveis ​​para garantir que você receba materiais 15-5PH que atendem perfeitamente aos requisitos do seu projeto.

Forma

image011
Folha/Placa
image013
Barra/Haste
image015
Tubo / Tubo
image017
Bobina de tira/folha
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Fio / fio-máquina

Faixa Convencional

Espessura: 0.5 - 100 mm
Largura: Menor ou igual a 1500 mm

Diâmetro Φ6-500mm

Diâmetro externo Φ10-300mm

Espessura: 0,1 – 3,0 mm
Largura: 10 - 600 mm

Diâmetro Φ0,5-10mm

Capacidade de personalização

Chapas laminadas-a quente ou a frio-, chapas ultra-finas (a partir de 0,1 mm), peças estampadas, corte longitudinal-em dimensões específicas, tratamentos de superfície especiais (decapagem, polimento)

Barras forjadas, barras laminadas-a quente, barras polidas, barras moldadas e diferentes condições de tratamento térmico (recozimento, estabilização)

Tubos sem costura/tubos soldados (em conformidade com ASTM A789/A790), corte de comprimento-fixo, tubos em U-

Materiais de tira de precisão, bobinas de estampagem, blanks laminados, largura não-padrão, película protetora especial

Desenho de precisão, fio de mola, fio de enchimento de soldagem

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Perguntas frequentes

P: Quais são as principais vantagens do 15-5PH?

 

P: Quais são as diferenças entre 15-5PH e 17-4PH? Como escolher entre eles?

 

P: Qual é a diferença entre o aço inoxidável 15-5PH e o aço inoxidável 304? Como escolher?

 

P: Qual é a temperatura operacional máxima para 15-5PH?

 

P: Qual é o desempenho de soldagem de 15-5PH?

 

P: Qual é a resistência à corrosão do 15-5PH?

 

P: 15-5PH pode substituir 17-4PH ou 304?

 

 

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