Caratteristiche dei prodotti
Resistenza ultra-elevata ed eccellente tenacità laterale (vantaggio fondamentale)
Il vantaggio principale del 15-5PH risiede nella sua capacità di raggiungere resistenza e durezza estremamente elevate attraverso un semplice trattamento termico pur mantenendo un'eccellente tenacità trasversale. Dopo il trattamento in soluzione, questa lega presenta una struttura martensitica a basso contenuto di carbonio con una durezza inferiore o uguale a 38 HRC. L'indurimento per precipitazione può essere ottenuto tramite un singolo trattamento di invecchiamento a 480-620 gradi e il livello di resistenza può essere regolato in modo flessibile variando la temperatura di invecchiamento.
Confronto delle proprietà meccaniche a diversi effetti di temperatura e tempo (standard AMS 5659):
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Condizione di invecchiamento |
Resistenza alla trazione (MPa) |
Limite di snervamento 0,2% (MPa) |
Allungamento A50 (%) |
Riduzione dell'area della sezione trasversale (%) |
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480 gradi (H900) |
Maggiore o uguale a 1310 |
Maggiore o uguale a 1172 |
Maggiore o uguale a 10 |
Maggiore o uguale a 35 |
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550 gradi (H1025) |
Maggiore o uguale a 1069 |
Maggiore o uguale a 1000 |
Maggiore o uguale a 12 |
Maggiore o uguale a 40 |
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580 gradi (H1075) |
Maggiore o uguale a 1000 |
Maggiore o uguale a 862 |
Maggiore o uguale a 13 |
Maggiore o uguale a 45 |
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620 gradi (H1150) |
Maggiore o uguale a 931 |
Maggiore o uguale a 724 |
Maggiore o uguale a 16 |
Maggiore o uguale a 50 |
Il suo limite di snervamento è 3-5 volte quello dell'acciaio inossidabile 304 (≈220 MPa). Ancora più importante, il 15-5PH presenta una tenacità trasversale significativamente migliore rispetto al 17-4PH. A parità di resistenza, il 15-5PH presenta un allungamento e una riduzione dell'area superiori rispetto al 17-4PH, con un vantaggio ancora più pronunciato nei prodotti di grande sezione.
Buona resistenza alla corrosione
La resistenza alla corrosione del 15-5PH è equivalente a quella dell'acciaio inossidabile 304 (SS 304), con buone prestazioni in ambienti atmosferici, acqua dolce, acidi diluiti e soluzioni saline. Il suo elevato contenuto di cromo (14-15,5%) forma un denso film di passivazione Cr₂O₃, fornendo una fondamentale resistenza alla corrosione. Rispetto al 17-4PH, il 15-5PH mostra una resistenza paragonabile o leggermente superiore alla vaiolatura e alla tensocorrosione, in particolare con una migliore uniformità microstrutturale nei prodotti di grande sezione, con conseguente minor rischio di corrosione localizzata.
Tuttavia, tieni presente che il 15-5PH deve essere valutato attentamente per l'uso a lungo-termine in ambienti ad alta-temperatura con elevate concentrazioni di cloruro, poiché la sua resistenza alla corrosione non è buona quanto quella degli acciai inossidabili austenitici (ad es. 316L). Questa lega non è adatta per ambienti fortemente acidi o ricchi di cloruri.
Eccellente semplicità del trattamento termico
Uno dei vantaggi più significativi del 15-5PH è il semplice processo di trattamento termico-la proprietà di 'indurimento dell'invecchiamento in un'unica fase' è un vantaggio fondamentale per le sue applicazioni ingegneristiche. Simile al 17-4PH, il 15-5PH ha una struttura martensitica dopo il trattamento in soluzione e può essere rinforzato con un unico trattamento di invecchiamento, eliminando la necessità di complessi processi di tempra. Ciò riduce significativamente i costi di lavorazione e i rischi di deformazione.
Trattamento della soluzione:
Riscaldare a 1020-1060 gradi, mantenere la temperatura, quindi raffreddare rapidamente (tempra in olio o raffreddamento ad aria) per ottenere una struttura martensitica.
Trattamento termico temporizzato:
Seleziona una temperatura compresa tra 480-620 gradi per l'invecchiamento singolo. Dopo aver mantenuto questa temperatura per 1-4 ore, raffreddare all'aria. Il rafforzamento si ottiene attraverso la precipitazione dispersa della fase ε-Cu.
Nota:
Durante il trattamento termico 15-5PH, le variazioni dimensionali sono minime (circa 0,05-0,10%), che è superiore a 17-4PH, rendendolo adatto per applicazioni con requisiti di controllo dimensionale di alta precisione.
Buone proprietà di lavorazione e saldatura
Il 15-5PH mostra una buona lavorabilità a caldo e a freddo, consentendone la forgiatura, laminazione e stampaggio. Allo stato solubilizzato, ha una durezza moderata (inferiore o uguale a 38 HRC) e una migliore lavorabilità rispetto a 17-4PH, rendendolo adatto per processi di formatura come tornitura, fresatura, foratura e rettifica utilizzando metodi di lavorazione convenzionali.
Ha una buona saldabilità e può essere unito mediante metodi di saldatura convenzionali (TIG, MIG, SMAW), con procedure di saldatura simili a quelle degli acciai inossidabili della serie 300. Si consiglia di utilizzare materiali di riempimento 15-5PH corrispondenti durante la saldatura e le proprietà meccaniche della zona-interessata al calore possono essere ripristinate attraverso il trattamento termico di invecchiamento dopo la saldatura. Rispetto agli acciai inossidabili martensitici convenzionali, il 15-5PH presenta saldabilità e tenacità significativamente migliorate grazie al design a bassissimo contenuto di carbonio e all'aggiunta di niobio.
Nota: questa lega è ferromagnetica, a differenza degli acciai inossidabili austenitici, e pertanto non è adatta per applicazioni che richiedono non-magnetismo (come apparecchiature MRI e strumenti elettronici di precisione).
Eccellente resistenza alla fatica e stabilità microstrutturale-a lungo termine
15-5PH presenta un'eccellente resistenza alla fatica. La sua combinazione di elevata resistenza e buona tenacità gli consente di funzionare eccezionalmente bene in condizioni di carico ciclico. In condizioni di invecchiamento a lungo termine a-temperature moderate-a temperatura (circa 300 gradi), la sua microstruttura (con circa l'1% di contenuto di austenite e fasi di precipitazione del rame) dimostra una significativa stabilità a lungo termine, che è vantaggiosa per il mantenimento delle proprietà meccaniche durante un servizio prolungato.
Stabilità termica a lungo-termine:
Il 15-5PH mostra una buona stabilità microstrutturale e mantiene stabili effetti di indurimento per invecchiamento quando è in servizio a temperature fino a 300 gradi per periodi prolungati.
Applicazioni tipiche:
componenti critici come le parti strutturali dei piloni dei motori degli aerei che devono mantenere le proprietà meccaniche in condizioni di servizio di temperatura-moderata a lungo termine.
Specifiche tecniche
Composizione chimica (ASTM A564 / UNS S15500)
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Elemento |
Requisiti standard |
Note |
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Cr |
14.0 - 15.5% |
Elementi centrali che formano un denso film di passivazione, fornendo resistenza alla corrosione di base |
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Ni |
3.5 - 5.5% |
Elementi austenizzanti, regolano il punto di trasformazione martensitica, migliorano la tenacità |
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Cu |
2.5 - 4.5% |
Il nucleo precipita e indurisce gli elementi, che formano fasi ε-Cu durante il trattamento di invecchiamento, con conseguente rafforzamento della dispersione |
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Nb (+Ta) |
0.15 - 0.45%(Maggiore o uguale a 5×C) |
Gli elementi che formano carburo-(NbC) raffinano i grani e partecipano al rafforzamento delle precipitazioni |
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C |
Inferiore o uguale allo 0,07% |
Il design a bassissimo{0}} tenore di carbonio riduce al minimo la segregazione del carburo, garantendo saldabilità e tenacità. |
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Mn |
Inferiore o uguale a 1,00% |
Disossidante |
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Sì |
Inferiore o uguale a 1,00% |
Disossidante |
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P |
Inferiore o uguale allo 0,030% |
Elementi di impurità, rigorosamente controllati |
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S |
Inferiore o uguale allo 0,015% |
Elementi di impurità, rigorosamente controllati |
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Fe |
Quantità rimanente |
Elemento matrice |
Proprietà fisiche
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Proprietà |
Valore/Intervallo |
Condizioni di prova |
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Densità |
7.75 - 7.80 g/cm³ |
Temperatura ambiente (20 gradi) |
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Punto di fusione |
1400 - 1440 grado |
- |
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Resistività |
≈ 0.80 μΩ·m |
Temperatura ambiente |
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Conducibilità termica |
≈ 16 W/(m·K) |
Temperatura ambiente |
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Coefficiente di dilatazione termica (20-100 gradi) |
≈ 10.9 × 10⁻⁶ /K |
Temperatura ambiente fino a 100 gradi |
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Modulo elastico (modulo di Young) |
≈ 200GPa |
Temperatura ambiente |
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Rapporto di Poisson |
≈ 0.27 - 0.30 |
Temperatura ambiente |
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Magnetismo |
Magnetico (ferromagnetico) |
Struttura martensitica, che presenta ferromagnetismo |
Proprietà meccaniche (Soluzione-trattata e invecchiata, valori tipici, AMS 5659)
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Condizione di invecchiamento |
Resistenza alla trazione (MPa) |
Limite di snervamento0,2% (MPa) |
Allungamento A50 (%) |
Riduzione dell'area-della sezione trasversale (%) |
Durezza (HRC) |
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480 gradi (H900) |
Maggiore o uguale a 1310 |
Maggiore o uguale a 1172 |
Maggiore o uguale a 10 |
Maggiore o uguale a 35 |
40-47 |
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550 gradi (H1025) |
Maggiore o uguale a 1069 |
Maggiore o uguale a 1000 |
Maggiore o uguale a 12 |
Maggiore o uguale a 40 |
34-42 |
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580 gradi (H1075) |
Maggiore o uguale a 1000 |
Maggiore o uguale a 862 |
Maggiore o uguale a 13 |
Maggiore o uguale a 45 |
31-38 |
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620 gradi (H1150) |
Maggiore o uguale a 931 |
Maggiore o uguale a 724 |
Maggiore o uguale a 16 |
Maggiore o uguale a 50 |
28-37 |
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Nota: il livello di forza di 15-5PH può essere regolato in modo flessibile dalla temperatura di invecchiamento. Più bassa è la temperatura di invecchiamento, maggiore è la resistenza, ma diminuisce l'allungamento; al contrario, all’aumentare della temperatura di invecchiamento, la resistenza diminuisce, mentre migliorano la plasticità e la tenacità.
Prestazioni ad alta-temperatura
15-5PH mantiene un elevato livello di resistenza nell'intervallo inferiore o uguale a 300 gradi e la temperatura di utilizzo massima consigliata non deve superare i 315 gradi. Al di là di questa temperatura, la fase di indurimento per precipitazione diventerà gradualmente più grossolana, portando ad una diminuzione della resistenza.
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Temperatura |
Stato di mantenimento delle prestazioni |
Spiegazione |
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Temperatura ambiente (20 gradi) |
100%(Picco) |
La lega H900 può raggiungere una resistenza alla trazione fino a 1310 MPa |
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100 gradi |
Maggiore o uguale al 90% |
La forza è ben mantenuta |
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200 gradi |
Maggiore o uguale all'85% |
Può ancora mantenere un'elevata resistenza |
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300 gradi |
Maggiore o uguale al 75% |
Si consiglia di utilizzare il limite superiore per un lungo periodo |
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>400 gradi |
Declino significativo |
L'ingrossamento dei precipitati porta ad un rapido declino della forza |
Stabilità termica a lungo-termine:
15-5PH mostra una buona stabilità microstrutturale durante il servizio a lungo termine a temperature inferiori o uguali a 300 gradi:
Il contenuto di austenite rimane stabile:
Il contenuto di austenite residua/di regressione pari a circa l'1% rimane quasi invariato durante i processi di invecchiamento a lungo-termine.
La fase di precipitazione del rame rimane stabile:
la fase di precipitazione rinforzante non si ingrossa in modo significativo durante i processi di invecchiamento a temperatura-moderata-a lungo termine.
Effetto di indurimento dell'invecchiamento a lungo termine-:
Durante l'invecchiamento a lungo-termine a circa 300 gradi, le fluttuazioni della composizione del cromo (decomposizione spinodale) possono fornire un ulteriore incremento di durezza.
L'esposizione prolungata oltre i 400 gradi può portare alla precipitazione della fase G (fase arricchita di Ni-Mn-Si) e all'intensificazione della decomposizione spinodale del Cr, che può influire sulla tenacità.
Sistema di trattamento termico
Le prestazioni finali del 15-5PH dipendono fortemente dal regime di trattamento termico, con specifiche comuni come segue:
1. Trattamento in soluzione (per ottenere la struttura martensitica):
Riscaldare a 1020-1060 gradi, mantenere per un tempo sufficiente (circa 30-60 minuti per pollice di spessore), quindi raffreddare rapidamente (spegnere con olio o raffreddare con aria). Ciò si traduce in una struttura martensitica a basso contenuto di carbonio, che la prepara al successivo invecchiamento e all'indurimento per precipitazione. La durezza trattata con la soluzione è inferiore o uguale a 38 HRC, con buona lavorabilità.
2. Trattamento della temperatura di invecchiamento (indurimento per precipitazione per raggiungere il grado di resistenza target):
Selezionare la temperatura di mantenimento in base al grado di resistenza target:
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Condizione di invecchiamento |
Temperatura di invecchiamento |
Tempo di attesa |
Metodo di raffreddamento |
Livello di forza target |
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H900 |
480 gradi |
1 ora |
Raffreddato ad aria- |
Massima intensità |
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H925 |
495 gradi |
4 ore |
Raffreddato ad aria- |
Resistenza ultra-elevata |
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H1025 |
550 gradi |
4 ore |
Raffreddato ad aria- |
Elevata resistenza e buona tenacità |
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H1075 |
580 gradi |
4 ore |
Raffreddato ad aria- |
Resistenza media + buona tenacità |
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H1100 |
593 gradi |
4 ore |
Raffreddato ad aria- |
Resistenza media + buona tenacità |
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H1150 |
620 gradi |
4 ore |
Raffreddato ad aria- |
Ottima tenacità e resistenza alla corrosione |
Nota:
- Il trattamento della solubilizzazione deve essere eseguito prima della lavorazione meccanica finale e il trattamento di invecchiamento può essere eseguito dopo la lavorazione per sfruttare la migliore lavorabilità dello stato trattato con la solubilizzazione.
- Minore è la temperatura di invecchiamento, maggiore è la resistenza e minore l'allungamento; all'aumentare della temperatura di invecchiamento, la resistenza diminuisce mentre la duttilità e la tenacità migliorano.
- La variazione dimensionale dopo il trattamento termico è di circa 0,05-0,10%, che è migliore di 17-4PH, rendendolo adatto per applicazioni con precisi requisiti di controllo dimensionale. Si consiglia di eseguire un trattamento termico di invecchiamento dopo la saldatura per ripristinare le proprietà meccaniche della zona termicamente alterata.
Supporti applicabili
Ambiente atmosferico:
Presenta una buona resistenza alla corrosione sia in atmosfere normali che industriali.
Acqua dolce:
Dimostra un'eccellente resistenza alla corrosione nell'acqua dolce e potabile.
Acidi diluiti:
Mostra una buona resistenza alla corrosione nell'acido nitrico diluito, nell'acido acetico diluito e nell'acido fosforico diluito.
Ambiente in nebbia salina:
La sua resistenza alla corrosione in ambienti marini con nebbia salina è paragonabile a quella dell'acciaio inossidabile 304, ma esiste il rischio di vaiolatura e corrosione interstiziale.
Mezzi di petrolio e gas:
Adatto per ambienti petroliferi e di gas contenenti CO₂; è necessaria una valutazione cauta in ambienti acidi contenenti H₂S.
Mezzi dell'industria alimentare:
Soddisfa i requisiti per i materiali a contatto con gli alimenti.
Nota: 15-5PH non è resistente a mezzi altamente corrosivi come l'acido cloridrico concentrato ad alta-temperatura, l'acido fluoridrico e l'acido solforico bollente. La sua resistenza alla corrosione è limitata in ambienti ad alta-temperatura contenenti elevate concentrazioni di cloruri e non se ne consiglia l'uso in ambienti fortemente acidi o ad alto contenuto di ioni di cloruro.
15-5PH (XM-12/UNS S15500) è progettato specificamente per applicazioni impegnative che richiedono una combinazione di elevata resistenza, elevata tenacità, eccellenti proprietà trasversali e buona resistenza alla corrosione. È particolarmente indicato per componenti strutturali ad alte prestazioni di grande sezione ed è consigliato per l'utilizzo nei seguenti ambiti:
Campi di applicazione
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Aerospaziale (applicazioni principali)
● Componenti strutturali dell'aeromobile: longheroni alari, telai della fusoliera (come Boeing 737-600)
● Componenti del carrello di atterraggio: Perno in acciaio della staffa del collo dell'asse anteriore del carrello di atterraggio principale (Boeing 767, ecc.)
● Componenti del motore: disco del compressore, pale, elementi di fissaggio-ad alta resistenza
● Vari componenti come chiusure del coperchio del portello, molle, ecc. -
Ingegneria navale e piattaforme offshore
● Componenti strutturali di piattaforme offshore, ponti per elicotteri
● Alberi di elica di navi, componenti di valvole di pompe, gruppi di valvole sottomarine
● Elementi di fissaggio per ambienti con elevata-nebbia salina (consigliato per l'uso con il trattamento della superficie) -
Petrolchimica ed energia
● Fusti per rifiuti dell'industria nucleare, steli delle valvole delle centrali nucleari
● Valvole ad alta-pressione (nucleo della valvola/stelo della valvola), albero della pompa
● Bulloni-ad alta resistenza, componenti del pozzo del reattore, strutture portanti-resistenti alla corrosione-
● Ingranaggi, giunti,-componenti meccanici ad alta resistenza -
Precisione medica
● strumenti chirurgici, strumenti ortopedici e trapani odontoiatrici ad alta-resistenza (dimensionalmente stabili + biocompatibili) -
Produzione di macchinari generali
● Alberi ad alta-resistenza, componenti di turbine, stampi
● Componenti meccanici di precisione
Consegna e personalizzazione
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Modulo |
 Foglio/Piastra
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 Barra/Asta
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 Tubo/tubo
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 Bobina di nastri/fogli
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 Filo/vergella
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Gamma convenzionale |
Spessore: 0.5 - 100 mm |
Diametro Φ6-500mm |
Diametro esterno Φ10-300mm |
Spessore: 0,1 – 3,0 mm |
Diametro Φ0,5-10 mm |
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Capacità di personalizzazione |
Lamiere-laminate a caldo o a freddo-lamiere, lamiere ultra-sottili (a partire da 0,1 mm), parti stampate, taglio longitudinale-a dimensioni specificate, trattamenti superficiali speciali (decapaggio, lucidatura) |
Barre forgiate, barre-laminate a caldo, barre lucidate, barre sagomate e diverse condizioni di trattamento termico (ricottura, stabilizzazione) |
Tubi senza saldatura/Tubi saldati (conformi a ASTM A789/ A790), taglio a-lunghezza fissa, tubi a-U |
Materiali in nastri di precisione, bobine per stampaggio, tranciatura laminata, larghezza non-standard, pellicola protettiva speciale |
Trafilatura di precisione, filo per molle, filo d'apporto per saldatura |
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