UGI® 4545 AIR: Aço Inoxidável Aeroespacial de Alta Resistência e Resistência à Fadiga
O UGI® 15-5PH AIR ou UGI® 4545 AIR é um aço inoxidável martensítico PH (Endurecimento por Precipitação) de qualidade premium, projetado principalmente para fins aeroespaciais. É usado para peças que requerem uma combinação de alta resistência e alta tenacidade. Este grau também apresenta boa resistência à falha por fadiga. Este é um material Remeltido por Escória Eletro (conforme AMS 5659 tipo 2) utilizando a tecnologia mais avançada neste campo. Esta elaboração permite uma boa homogeneidade e isotropia da estrutura e altas propriedades mecânicas na direção longitudinal, mas também transversal. (Ferromagnético)
A microestrutura observada em microscopia óptica é composta de martensita homogênea com precipitados de carbonitreto de nióbio (partícula branca visível em MEV), e austenita retida cuja fração depende da condição metalúrgica. A precipitação nanométrica de fase rica em Cu pode ser observada sob MET. O UGI® 15-5PH AIR apresenta uma fração de delta-ferrita inferior a 1% (menor que UGI® 17-4PH AIR) conforme AMS 2315, e um tamanho de grão de austenita anterior mais fino ou igual a 6.
O UGI® 15-5PH AIR é produzido por ESR consumível. As inclusões remanescentes são muito pequenas e distribuídas uniformemente na seção. A seguinte micro-limpeza, conforme ASTM E45/A, é garantida: A,B,C,D (Fino) < 1,5 - A,B,C,D (Grosso) < 1
Propriedades
Gerais
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Densidade | 7,8 g/cm³ |
Mecânicas
| Propriedade | Temperatura | Valor | Comentário |
|---|---|---|---|
| Módulo de elasticidade | 20 °C | 200 GPa | |
| Módulo de elasticidade | 100 °C | 195 GPa | |
| Módulo de elasticidade | 200 °C | 185 GPa | |
| Módulo de elasticidade | 300 °C | 170 GPa | |
| Módulo de elasticidade | 300 °C | 175 GPa | |
| Alongamento | 10 % | mín. | |
| Dureza Brinell | 388,0 | mín. | |
| Dureza Rockwell C | 40,0 | mín. | |
| Redução de área | 40,0 % | mín. | |
| Resistência à tração | 1310 MPa | mín. |
Térmicas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|---|---|
| Coeficiente de expansão térmica | 0,0000105 1/K | 20 a 100°C |
| Coeficiente de expansão térmica | 0,0000111 1/K | 20 a 200°C |
| Coeficiente de expansão térmica | 0,0000115 1/K | 20 a 300°C |
| Coeficiente de expansão térmica | 0,0000119 1/K | 20 a 400°C |
| Calor específico | 500 J/(kg·K) | |
| Condutividade térmica | 16 W/(m·K) |
Elétricas
| Propriedade | Valor |
|---|---|
| Resistividade elétrica | 7,1e-07 Ω·m |
Composição Química
| Elemento | Valor | Comentário |
|---|---|---|
| Carbono | 0,07 | máx. |
| Cromo | 14,5 - 15,3 % | |
| Cobre | 2,5 - 4,0 % | |
| Manganês | 1,0 | máx. |
| Molibdênio | 0,5 | máx. |
| Níquel | 4,5 - 5,5 % | |
| Nióbio | 0,45 | máx., mín: 5xC |
| Fósforo | 0,025 | máx. |
| Silício | 0,6 | máx. |
| Enxofre | 0,005 | máx. |
Propriedades Tecnológicas
| Propriedade | Valor | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Áreas de aplicação | Aeroespacial como qualidade premium Aircraft Quality; Fabricação de sensores, ex: sensores de pressão; Acessórios médicos; Eixos, Engrenagens; Conexões; Peças estruturais… | |||||||||||||
| Propriedades de corrosão | O UGI®15-5 PH AIR oferece boa resistência à corrosão, às vezes similar à de aços austeníticos tipo 18 Cr-8Ni em alguns casos. Comportamento em diferentes ambientes:
Corrosão por pites: O UGI®15-5 PH AIR é muito mais resistente à corrosão por pites que o aço inoxidável martensítico clássico de 12% Cr. O nível de potencial de pite é comparável ao supermartensítico 1.4418 e ao austenítico 1.4301 (AISI 304). Corrosão intergranular: O baixo teor de carbono deste aço (parte dele ligada ao Nb) torna-o insensível à corrosão intergranular quando tratado termicamente adequadamente conforme recomendações anteriores. Outros mecanismos de corrosão: O UGI®15-5 PH AIR é resistente à corrosão-fadiga assim como à corrosão sob tensão em alguns ambientes e condições definidas. Além disso, deve-se notar a boa resistência à corrosão-erosão devido à associação de alto nível de propriedades mecânicas e resistência à corrosão. | |||||||||||||
| Maquinabilidade geral | Devido ao seu baixo teor de enxofre e sua excelente micro-limpeza, o UGI®15-5 PH AIR tem uma quebra de cavaco ruim que pode induzir dificuldades durante a usinagem, especialmente em operações de furação ou torneamento de acabamento. Se possível, a maioria das operações de usinagem para obter as peças finais deve ser feita no estado A-condição (recozimento de solução) para evitar desgaste excessivo de ferramentas durante a usinagem. A usinagem após um tratamento térmico de "endurecimento por precipitação" não é recomendada porque quanto maiores as características mecânicas das barras de UGI®15-5 PH AIR a serem usinadas, maior o desgaste das ferramentas (e portanto menor a produtividade de usinagem). Em condição A, testes de torneamento bruto (ap = 1,5 mm; f = 0,25 mm/rev) realizados em barras trefiladas mostraram que a velocidade de corte para ter um desgaste de flanco de 0,15 mm em 15 min de corte efetivo com ferramenta STELLRAM SP4019 CCGT 09T308E-62 é ~ 145 m/min, enquanto a de um UGIMA®4542 (17-4 PH com maquinabilidade melhorada) é ~ 160 m/min. Dependendo da operação de usinagem, a produtividade de usinagem do UGI®15-5 PH AIR é considerada 10 a 30% menor que a do UGIMA® 4542. | |||||||||||||
| Tratamento Térmico | Os tratamentos térmicos realizados no UGI®15-5PH AIR são compostos de duas etapas: Austenitização, cujo objetivo é colocar os elementos de liga, especialmente Cu, em martensita supersaturada. Envelhecimento, cujo objetivo é precipitar Cu (endurecimento por precipitação) e, em alguns casos, formar austenita revertida para aumentar a tenacidade. As propriedades mecânicas, compromisso entre resistência e tenacidade, são ajustadas pela temperatura de envelhecimento. Austenitização: O recozimento de solução é realizado em torno de 1030-1050°C, e é interrompido por têmpera em óleo ou alternativamente por resfriamento ao ar para peças de pequena seção. Nesta condição (chamada condição A), a dureza é intermediária porque o endurecimento por precipitação de Cu não é efetivo. Portanto, a condição A é frequentemente escolhida para realizar operações de usinagem ou conformação a frio. Neste caso, recomendamos realizar um tratamento de alívio de tensões a 300°C por 1 hora após a austenitização, a fim de estabilizar o material e evitar problemas de trinca por têmpera. Envelhecimento: Os tratamentos de envelhecimento são realizados após o tratamento de solução para fazer precipitar as fases ricas em Cu e ajustar as propriedades mecânicas. Após o envelhecimento, o material está na condição de solução e envelhecido, também chamada condição H. Os tratamentos de envelhecimento podem ser realizados entre 480°C (condição H900) e 620°C (condição H1150). A condição H900 corresponde ao pico de endurecimento, para o qual os precipitados de Cu induzem uma dureza máxima. Para temperaturas mais altas, a dureza/resistência diminui ao aumentar a temperatura de envelhecimento, devido ao crescimento dos precipitados. Além de 580°C, alguma austenita revertida é formada durante o envelhecimento, o que resulta em um aumento da tenacidade mas uma queda da resistência. A condição H1025 é frequentemente escolhida pelos clientes porque leva a um compromisso ótimo entre resistência e tenacidade. Amolecimento: A menor resistência ou dureza é obtida após o ciclo térmico H1150M, consistindo em um recozimento de solução seguido por um revenimento a 760°C por 2 horas e um envelhecimento a 620°C por 4 horas. Após este ciclo de tratamento térmico, as propriedades mecânicas são Rm = 780 MPa, Rp0,2 = 710 MPa, HRC < 32 HRC, o que é significativamente menor que a condição A. Tabela de condições de tratamento térmico:
| |||||||||||||
| Conformação a quente | O UGI®15-5 PH AIR é adequado para forjamento. O reaquecimento deve ser realizado a uma temperatura entre 1150 e 1200°C, forjamento entre 1200°C e 950°C. O resfriamento após forjamento deve ser realizado em ar ou óleo. As peças obtidas desta forma devem ser tratadas termicamente (recozimento de solução e eventual envelhecimento, ver seção anterior). | |||||||||||||
| Outros | Inspeção por partículas magnéticas e macrográfico O UGI®15-5 PH AIR está em conformidade com AMS 2300: Classificação Frequência/Severidade 0/0 Macroestrutura do UGI®15-5PH AIR está em conformidade com AMS 5659: classes 1 a 4 são geralmente cotadas severidade A conforme ASTM A604. Produtos disponíveis:
Outros produtos: contactar o fornecedor | |||||||||||||
| Tratamento de Superfície | Procedimento de decapagem: O UGI®15-5 PH AIR é decapado da mesma forma que o aço grau 630. Se necessário, o seguinte processo de tratamento de descontaminação é recomendado, para remover partículas de ferro, por exemplo:
N.B.: a resistência à corrosão de um aço inoxidável depende de muitos fatores relacionados à composição da atmosfera corrosiva (concentração de cloretos, presença ou ausência de agentes oxidantes, temperatura, pH, agitação ou não, etc.), bem como à preparação do material (superfícies livres de partículas metálicas, acabamento superficial, como têmpera, polimento, etc.). Medidas de precaução devem ser tomadas para certos testes como o teste de neblina salina de cloreto de sódio (norma ISO 9227): por exemplo, etiquetas de marcação (que podem causar escorrimentos de corrosão e reduzir o tempo de resistência do teste) não devem ser usadas na amostra. | |||||||||||||
| Soldagem | O UGI®15-5 PH AIR pode ser soldado sem pré-aquecimento, usando a maioria das técnicas de soldagem: GMAW ou GTAW (com ou sem arame de enchimento), LASER, soldagem por resistência ou feixe de elétrons, etc. Se as características mecânicas da zona de solda devem estar no mesmo nível que a do metal de base, nenhum metal de enchimento ou metal de enchimento homogêneo (como AWS E/ER 630) deve ser usado e um tratamento térmico pós-soldagem de endurecimento por precipitação (ver os diferentes tratamentos PH na página 4) deve ser realizado na solda. Se as características mecânicas da zona de solda não precisam estar no mesmo nível que a do metal de base, um metal de enchimento como ER308LSi (19 9 L Si) pode ser usado. Se nenhum tratamento térmico de endurecimento por precipitação for feito após a soldagem, um tratamento de alívio de tensões a 250/300°C poderia ser útil para aumentar a tenacidade da ZTA e evitar qualquer risco de trinca a frio devido às suas microestruturas martensíticas no estado soldado. Além disso, deve-se reiterar que o projeto de soldagem deve prever o cuidado necessário com todos os aços de alto limite de escoamento: evitar recortes e mudanças bruscas de seção transversal. Para GMAW, recomendamos o uso de gás protetor composto por Ar+1%CO₂ ou 1-2%O₂; para GMAW bem como para GTAW, gases contendo H₂ e N₂ devem ser evitados. |
AA 2219 T6: Liga de Alumínio Premium para Aplicações de Alta Temperatura
UGI® 4545 AIR H925 – Aço Inoxidável Martensítico de Endurecimento por Precipitação Premium para Aeroespacial
Metal
- UGIMA® 4542 H900 – Aço Inoxidável com Usinabilidade Superior
- 1.4545 (15-5PH) Aço Martensítico Níquel-Cromo: Propriedades e Aplicações
- UGI® HT605 – Liga de Cobalto-Cromo-Níquel-Tungstênio para Alta Temperatura com Resistência à Oxidação Superior
- UGI® 4116N Aço Inoxidável Recozido – Resistência à Corrosão e Dureza Superiores
- UGI® 4542 H900 – Aço Inoxidável Martensítico de Alta Resistência e Resistência à Corrosão
- UGI 4418 AIR – Aço Inoxidável de Alta Resistência, Grau Criogênico para Aeroespacial
- UGI® 4313 +A: Aço Inoxidável Martensítico de Baixo Carbono e Ligado a Níquel de Alto Desempenho
- UGI® 4121: Aço Inoxidável Martensítico de Alto Desempenho com Resistência à Corrosão e Usinabilidade Superiores
- UGI® 4512: Aço Inoxidável Ferrítico Premium para Aplicações de Alto Desempenho
- UGI® 316Ti – Aço Inoxidável Estabilizado com Titânio para Alta Temperatura, Não Magnético, Recristalizado