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AerMet 100 Stahl AMS 6532 | UNS K92580: Eigenschaften, Prozesse
- John
Bei Hochleistungsstählen gibt es nur wenige Materialien, die eine so gute Balance zwischen roher Kraft und Präzisionstechnik erreichen wie AerMet® 100 Steel.
Dieser Artikel befasst sich mit der Wissenschaft, den Anwendungen und den einzigartigen Vorteilen von AerMet 100-Stahl und zeigt, warum er in Umgebungen mit hoher Beanspruchung herkömmliche Legierungen übertrifft.
Was ist AerMet 100-Stahl?
AerMet 100 Stahl ist eine ultrahochfeste Legierung für extreme mechanische Belastungen. Die Zusammensetzung aus Kobalt, Nickel, Chrom, Molybdän und Kohlenstoff erzeugt eine robuste Mikrostruktur, die dynamischen Belastungen standhält. Die Legierung bietet hervorragende Härte, Zugfestigkeit und Bruchzähigkeit. Sie behält zudem ihre Duktilität und ist spannungsrissbeständig. Dank ihrer zuverlässigen Leistung bis zu 427 °C wird AerMet 100 in Fahrwerken, Panzerungssystemen und kritischen Antriebskomponenten der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Die Legierung benötigt kein Vorwärmen zum Schweißen, benötigt aber aufgrund ihrer eingeschränkten Korrosionsbeständigkeit Schutz vor Feuchtigkeit.
- AerMet ist eine eingetragene Marke von Carpenter Technology Corporation.
AerMet 100 Stahlspezifikationen
AerMet 100-Stahl erfüllt strenge Industriestandards und gewährleistet Konformität und Zuverlässigkeit.
- AMS 6478
- AMS 6532
- McDonnell Douglas MMS 217
- MIL HDBK-5
AerMet 100 Stahläquivalentgüte:
- UNS K92580
Chemische Zusammensetzung von AerMet 100-Stahl
| Element | Inhalt |
| Kohlenstoff (C) | 0.21~0.25 |
| Silizium (Si) | ≤0.15 |
| Mangan (Mn) | ≤0.10 |
| Phosphor (P) | ≤0,008 |
| Schwefel (S) | ≤0,005 |
| Chrom (Cr) | 2.9~3.3 |
| Nickel (Ni) | 11~12 |
| Molybdän (Mo) | 1.1~1.3 |
| Stickstoff (N) | ≤0,0015 |
| Titan (Ti) | ≤0.015 |
| Kobalt (Co) | 13~14 |
| Aluminium (Al) | ≤0.015 |
| Sauerstoff (O) | ≤0,002 |
Mechanische Eigenschaften von AerMet 100-Stahl (nach der Wärmebehandlung)
| Eigentum | Längswert | Querwert |
| Streckgrenze (0,2%-Versatz) | 1720 MPa (250 ksi) | 1720 MPa (250 ksi) |
| Zugfestigkeit | 1960 MPa (285 ksi) | 1960 MPa (285 ksi) |
| Dehnung (%) | 14% | 13% |
| Flächenreduzierung (%) | 65% | 55% |
| Charpy-V-Kerbschlagarbeit | 41 J (30 ft-lb) | 34 J (25 ft-lb) |
| Bruchzähigkeit (K IC ) | 126 MPa√m (115 ksi√in) | 110 MPa√m (100 ksi√in) |
Temperaturbezogene Eigenschaften
- Leistung bei hohen Temperaturen
AerMet 100 bleibt bis 427 °C (800 °F) stabil, seine Zugfestigkeit nimmt jedoch mit steigender Temperatur allmählich ab. Beispielsweise beträgt die Zugfestigkeit bei 260 °C (500 °F) etwa 1650 MPa (240 ksi).
- Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen
Sogar bei -73 °C (-100 °F) behält AerMet 100 eine hohe Schlagenergie von etwa 41 J (30 ft-lb), was seine hervorragende Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen beweist.
Physikalische Eigenschaften von AerMet 100-Stahl
| Eigentum | Metrischer Wert | Imperialer Wert |
| Dichte | 7,89 g/cm³ | 0,285 lb/in³ |
| Elastizitätsmodul | 194,5 GPa | 28,2×10³ ksi |
| Widerstand (21 °C/70 °F) | – | 259 Ohm-Zirkel-Mil/Fuß |
| Kritische Temperatur (AC₁/AC₃) | 574°C / 829°C | 1065 °F / 1525 °F |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (315,56 °C/600 °F) | 10,82×10⁻⁶ m/m/°C (geglüht) | 6,01×10⁻⁶ Zoll/Zoll/°F (geglüht) |
| 10,94×10⁻⁶ m/m/°C (wärmebehandelt) | 6,08×10⁻⁶ Zoll/Zoll/°F (wärmebehandelt) |
Spezifikation der Stahlprodukte AerMet 100
| Produktform | Dimension | Metrische Einheiten | Imperiale Einheiten |
| Runde Stäbe | Durchmesser | 12,7 mm ~ 305 mm | 0,5 Zoll ~ 12 Zoll |
| Platte | Dicke | 6,35 mm ~ 101,6 mm | 0,25 Zoll ~ 4 Zoll |
| Breite | 101,6 mm ~ 1219 mm | 4 Zoll ~ 48 Zoll | |
| Länge | 305 mm ~ 6096 mm | 12 Zoll ~ 240 Zoll | |
| Blatt | Dicke | 6,35 mm ~ 19,05 mm | 0,25 Zoll ~ 0,75 Zoll |
| Breite | 101,6 mm ~ 1219 mm | 4 Zoll ~ 48 Zoll | |
| Länge | 305 mm ~ 6096 mm | 12 Zoll ~ 240 Zoll |
AerMet 100 Stahlanwendungen
- Luft- und Raumfahrt: Fahrwerk, Triebwerkswellen
- Verteidigung: Panzerung, ballistische Komponenten
- Energie: Antriebswellen
- Industriell: Strukturrohre
- Transport: Strukturelemente
AerMet 100 Stahl Wärmebehandlung
Übersicht der wichtigsten Schritte
| Bühne | Schlüsselparameter | Zweck |
| Lösung Behandlung | 885 °C ±14 °C für 1 Stunde (1625 °F ±25 °F) | Carbide auflösen, Mikrostruktur homogenisieren. |
| Abschrecken | Luft/Öl kühlt innerhalb von 1–2 Stunden auf 66 °C (150 °F) ab | Schloss in martensitischer Struktur. |
| Kältebehandlung | -73 °C für 1 Stunde (-100 °F) | Verbessern Sie die Zähigkeit durch Reduzierung des Restaustenits. |
| Alterung | 482 °C ±6 °C für 5 Stunden (900 °F ±10 °F) | Niederschlagen Sie sekundäre Phasen, um Festigkeit und Duktilität zu optimieren. |
1. Normalisieren
AerMet 100 Stahl wird normalisiert durch Erhitzen auf 1650 °F (899 °C) für eine Stunde, und lassen Sie es anschließend an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen. Dies hilft, die Eigenschaften in den vom Schmieden betroffenen Bereichen wiederherzustellen. Für eine bessere Bearbeitbarkeit wird ein 16-stündiges Glühen bei 1250 °F (677 °C) wird nach der Normalisierung empfohlen.
2. Lösungsbehandlung
AerMet 100 wird einer Lösungsbehandlung unterzogen, indem es auf 1625 °F ± 25 °F (885 °C ± 14 °C) für 1 Stunde in einer neutralen Atmosphäre (Vakuum, Salzbad oder Inertgas), um eine Entkohlung zu verhindern. Nach dem Erhitzen wird die Legierung luftgekühlt, um 150°F (66°C) innerhalb 1–2 StundenDickere Abschnitte (> 2 Zoll Durchmesser oder 1 Zoll dicke Platte) müssen in Öl abgeschreckt werden, um die Kühlziele zu erreichen. Dieser Prozess löst Karbide auf und bereitet das Material auf die martensitische Umwandlung vor.
3. Kältebehandlung (Kryogene Kühlung)
Nach der Lösungsbehandlung sollte AerMet 100 abgekühlt werden auf -100°F (-73°C) für mindestens eine StundeDieser Schritt gewährleistet eine vollständige martensitische Umwandlung und eliminiert Restaustenit, was die Zähigkeit erhöht. Wird er übersprungen, verringert sich die Zähigkeit um etwa 15%Das Überspringen der Kältebehandlung erfordert Doppelte Alterung bei 900°F (482°C) für 5 Stunden zweimal, um den Verlust an Zähigkeit auszugleichen.
4. Alterungsbehandlung (Ausscheidungshärtung)
Beim Altern wird AerMet 100 erhitzt auf 900 °F ±10 °F (482 °C ±6 °C) für 5 Stunden, gefolgt von Luftkühlung. Dieser Prozess bildet feine Niederschläge, die die Festigkeit erhöhen und gleichzeitig die Duktilität erhalten. Die Anpassung der Auslagerungstemperatur kann je nach Bedarf variieren:
- Unter 875°F (468°C) für 5 Stunden, Härte erreicht 54,5–55,5 HRC, aber die Zähigkeit nimmt ab.
- Unter 925°F (496°C) für 5 Stunden, Härte sinkt auf 51,0–52,5 HRC, wodurch die Duktilität verbessert wird.
5. Glühen
Um das Material für die Bearbeitung oder Wiederherstellung nach dem Schmieden weicher zu machen, kann AerMet 100 geglüht werden bei 1250 °F (677 °C) für 16 StundenDaraus ergibt sich eine Härte von ≤40 HRC, wodurch die Bearbeitung erleichtert wird.
6. Glätten
AerMet 100 erfährt während der Wärmebehandlung minimale Größenänderungen. Einige Teile müssen jedoch möglicherweise mechanisch gerichtet werden, um Verformungen zu beheben. Das Richten sollte nach der Alterung, aber vor der Endbearbeitung erfolgen. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, führen Sie eine Spannungsabbau bei niedrigen Temperaturen bei 177–204 °C (350–400 °F) für 5 Stunden vor dem Glätten.
Entkohlungsrisiko
AerMet 100 neigt zur Entkohlung, die durch den Verlust von Kohlenstoff an der Oberfläche während der Wärmebehandlung entsteht. Um dieses Risiko zu minimieren, sollte die Wärmebehandlung in einem neutralen Atmosphärenofen, einem Salzbad oder im Vakuum durchgeführt werden. Entkohlung kann durch Vergleich der Oberflächen- und Kernhärte festgestellt werden. Der Unterschied (ΔHRC) darf nicht größer sein als 2.
Überlegungen zur Nachbearbeitung
Nach der Bearbeitung wird ein Stressabbau bei 800 °F (427 °C) für 1–3 Stunden kann angewendet werden, um Eigenspannungen zu reduzieren, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen. Dieser Schritt trägt dazu bei, die Leistung des Materials in der Endanwendung zu verbessern.
AerMet 100 Stahlverarbeitung
Schmieden
AerMet 100 Stahl sollte bei einer Anfangstemperatur von geschmiedet werden ≤2250°F (1232°C), mit einer Schmiedeendtemperatur von ≤1650°F (899°C). Nach dem Schmieden sollte das Material geglüht und normalisiert werden, um seine Eigenschaften wiederherzustellen und eine optimale Leistung bei der nachfolgenden Verarbeitung sicherzustellen.
Bearbeitung
AerMet 100 ist anspruchsvoller zu bearbeiten als 4340 Stahl bei HRC 38Um optimale Ergebnisse zu erzielen, werden Hartmetallwerkzeuge empfohlen. Die Schnittgeschwindigkeit sollte zwischen 280 bis 350 SFM. Nach der Grobbearbeitung ist es wichtig, Stressabbau bei 800 °F (427 °C) für 1–3 Stunden um Eigenspannungen zu reduzieren und die Materialstabilität für die weitere Bearbeitung zu verbessern.
Quelle: zertifizierter AerMet 100-Stahl
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