Der Stabstahl 17-4 H1150 ist eine der vielseitigsten und am häufigsten verwendeten ausscheidungshärtenden rostfreien Stahlsorten in modernen industriellen Anwendungen. Dieser martensitische Edelstahl verbindet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, die durch eine präzise Wärmebehandlung bei 621°C (1150°F) erreicht werden. Das Material bietet ein hervorragendes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht bei gleichzeitiger Flexibilität in der Verarbeitung, was es in der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt, der chemischen Verarbeitung und der Nuklearindustrie unverzichtbar macht.

Was ist 17-4 H1150 Bar?

Der Stabstahl 17-4 H1150 ist ein ausscheidungshärtender (PH) nichtrostender Stahl, der seine bemerkenswerten Eigenschaften durch eine kontrollierte thermische Verarbeitung erhält. Die Bezeichnung "H1150" bezieht sich speziell auf die bei der Wärmebehandlung angewandte Alterungstemperatur von 621°C (1150°F), die das Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität optimiert.

Dieser Werkstoff gehört zur Familie der nichtrostenden Stähle der Serie 400 und zeichnet sich durch sein martensitisches Gefüge aus. Bei der Ausscheidungshärtung bilden sich während der Alterung kupferhaltige Ausscheidungen, die die mechanischen Eigenschaften erheblich verbessern, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen. Wir stellen fest, dass der Zustand H1150 mäßige Festigkeitswerte bei gleichzeitiger Beibehaltung ausgezeichneter Zähigkeitseigenschaften bietet.

Der Herstellungsprozess beginnt mit einem Lösungsglühen, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung und einer präzisen Alterungsbehandlung. Dieser thermische Zyklus verändert die Mikrostruktur und erzeugt feine Ausscheidungen, die als Barrieren für Versetzungen wirken und dadurch die Streck- und Zugfestigkeit erheblich erhöhen.

Chemische Zusammensetzung von 17-4 H1150 Bar

Die chemische Zusammensetzung hat einen direkten Einfluss auf die Leistungsmerkmale und die Wärmebehandlung des Materials. Im Folgenden werden die Standard-Zusammensetzungsbereiche vorgestellt:

Element	Gewichtsprozent (%)	Funktion
Chrom (Cr)	15.0 - 17.5	Primäre Korrosionsbeständigkeit
Nickel (Ni)	3.0 - 5.0	Austenit-Stabilisator, Zähigkeit
Kupfer (Cu)	3.0 - 5.0	Fällungshärter
Mangan (Mn)	1,0 max	Desoxidationsmittel, Sulfidbildung
Silizium (Si)	1,0 max	Desoxidationsmittel, Kesselsteinbeständigkeit
Phosphor (P)	0,04 max	Kontrollierte Verunreinigung
Schwefel (S)	0,03 max	Kontrollierte Verunreinigung
Kohlenstoff (C)	0,07 max	Kontrolle der Karbidbildung
Niobium (Nb)	0.15 - 0.45	Karbid-Stabilisator
Eisen (Fe)	Bilanz	Matrix-Element

Der Kupfergehalt erweist sich als entscheidend für die Wirksamkeit der Ausscheidungshärtung, während Chrom eine angemessene Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Der Nickelgehalt beeinflusst das Umwandlungsverhalten und die endgültigen mikrostrukturellen Eigenschaften.

Mechanische Eigenschaften von 17-4 H1150 Bar

Die Wärmebehandlung im Zustand H1150 führt zu spezifischen mechanischen Eigenschaften, die dieses Material für anspruchsvolle Anwendungen geeignet machen:

Eigentum	Wert	Prüfverfahren
Zugfestigkeit	145.000 - 175.000 psi	ASTM A564
Streckgrenze (0,2% Offset)	125.000 - 155.000 psi	ASTM A564
Dehnung	10 - 16%	ASTM A564
Verkleinerung der Fläche	35 - 55%	ASTM A564
Härte	32 - 38 HRC	ASTM A564
Elastizitätsmodul	28,5 × 10⁶ psi	ASTM E111
Dichte	0,280 lb/in³	Berechnet
Schlagzähigkeit (Charpy V-Kerbe)	25 - 50 ft-lbs	ASTM A370

Diese Eigenschaften stellen ein optimales Gleichgewicht für strukturelle Anwendungen dar, die sowohl Festigkeit als auch angemessene Duktilität erfordern. Der moderate Härtegrad erleichtert die Bearbeitung bei gleichzeitiger Verschleißfestigkeit.

Spezifikationen für 17-4 H1150 Bar

Die Fertigungsnormen regeln die Maßtoleranzen, die Anforderungen an die Oberflächengüte und die Parameter der Qualitätskontrolle:

Spezifikation Kategorie	Standard Bereich	Toleranz
Durchmesser Bereich	0.125" - 12.000"	±0.005"
Länge	12' Standard, Sonderanfertigung möglich	±1/4"
Oberflächenbehandlung	125 μin Ra max	Gemäß ASTM A276
Geradheit	0,003"/ft max	ASTM A276
Rundheit/Zentriertheit	±0.002"	ASTM A276
Chemische Analyse	Pro Wärmeschein	ASTM A564
Mechanische Prüfung	Zugfestigkeit, Härte erforderlich	ASTM A564
Ultraschallprüfung	Klasse B oder besser	ASTM A388

Zu den Qualitätssicherungsprotokollen gehören umfassende Tests in verschiedenen Produktionsstadien, um einheitliche Leistungsmerkmale zu gewährleisten.

Normen für 17-4 H1150 Bar

Mehrere internationale Normen regeln die Herstellung und Anwendung von rostfreiem Stahl 17-4 PH. Die ASTM A564 dient als primäre Spezifikation für ausscheidungshärtenden rostfreien Stabstahl in Nordamerika. Diese Norm definiert Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung, Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und Prüfverfahren.

Die Norm AMS 5604 gilt für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und legt strengere Qualitätsanforderungen fest, darunter höhere Reinheitsgrade und zusätzliche Prüfprotokolle. Die Spezifikation schreibt das Umschmelzen im Vakuum vor, um die Kontrolle von Einschlüssen und die Ermüdungsleistung zu verbessern.

Die europäische Norm EN 10088 enthält gleichwertige Anforderungen, allerdings mit leichten Abweichungen bei den Zusammensetzungsbereichen und Prüfmethoden. JIS G4303 regelt die japanischen Produktionsstandards und enthält ähnliche technische Anforderungen, die an die lokalen Herstellungspraktiken angepasst sind.

NACE MR0175/ISO 15156 befasst sich mit sauren Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie und spezifiziert Härtebegrenzungen und Anforderungen an Umwelttests, um Sulfid-Spannungsrisse zu verhindern.

Globale Äquivalente von 17-4 H1150 Bar

Internationale Bezeichnungssysteme verwenden unterschiedliche Nomenklaturen für im Wesentlichen gleichwertige Materialien:

Die UNS-Bezeichnung S17400 steht für das in Nordamerika verwendete einheitliche Nummerierungssystem. In den europäischen Normen wird dieses Material als 1.4542 unter den EN-Nummernsystemen klassifiziert, wobei ähnliche chemische und mechanische Anforderungen gelten.

Die japanischen Industrienormen bezeichnen das entsprechende Material als SUS630 und spiegeln damit die lokalen Herstellungspraktiken und Qualitätsstandards wider. Die chinesischen GB-Normen verweisen auf 0Cr17Ni4Cu4Nb als entsprechende Sortenbezeichnung.

In deutschen DIN-Normen wurde vor der Harmonisierung mit europäischen EN-Normen X5CrNiCuNb16-4 verwendet. Die russischen GOST-Spezifikationen enthalten ähnliche Werkstoffe unter verschiedenen numerischen Bezeichnungen, die den Anforderungen der lokalen Industrie angepasst sind.

Diese Äquivalenzen erleichtern die internationale Beschaffung und gewährleisten die Austauschbarkeit von Materialien über globale Lieferketten hinweg, auch wenn es geringfügige Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen verschiedenen Standardsystemen geben kann.

Vergleich: 17-4 H1150 gegen 17-4 H1025

Die Alterungstemperatur wirkt sich erheblich auf die endgültigen Materialeigenschaften aus und führt zu unterschiedlichen Leistungsmerkmalen zwischen H1150- und H1025-Bedingungen:

Eigentum	H1150 Zustand	H1025 Zustand	Unterschied
Alterung Temperatur	1150°F (621°C)	1025°F (552°C)	125°F höher
Zugfestigkeit	145-175 ksi	170-200 ksi	25-30 ksi niedriger
Streckgrenze	125-155 ksi	155-185 ksi	30 ksi niedriger
Dehnung	10-16%	8-12%	4-6% höher
Härte	32-38 HRC	38-44 HRC	6-10 Punkte niedriger
Zähigkeit	Höher	Mäßig	Bessere Stoßfestigkeit
Bearbeitbarkeit	Besser	Schwieriger	Leichteres Schneiden
Anwendungen	Allgemeine Struktur	Hohe Festigkeit kritisch	Verschiedene Anwendungsfälle

Der Zustand H1150 legt den Schwerpunkt auf Zähigkeit und Bearbeitbarkeit, während H1025 die Festigkeit auf Kosten der Duktilität maximiert. Die Auswahl hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und Konstruktionsprioritäten ab.

Anwendungen von 17-4 H1150 Bar

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird dieses Material in großem Umfang für Fahrwerkskomponenten, Antriebsstangen und Strukturbeschläge verwendet, bei denen ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht unerlässlich ist. Die Kombination aus Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften macht es ideal für Flugzeugumgebungen, die verschiedenen atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt sind.

Zu den Anwendungen in der Schifffahrt gehören Propellerwellen, Pumpenkomponenten und Teile von Offshore-Plattformen. Die Beständigkeit des Materials gegen Chloridumgebungen in Kombination mit seiner mechanischen Festigkeit sorgt für eine zuverlässige Leistung unter Seewasserbedingungen.

In chemischen Verarbeitungsanlagen werden 17-4 H1150 Stäbe für Ventilkomponenten, Pumpenwellen und Reaktoreinbauten verwendet. Die Korrosionsbeständigkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien, insbesondere organischen Säuren und milden Laugen, gewährleistet eine lange Lebensdauer in aggressiven Umgebungen.

In Kernkraftwerken wird diese Sorte für Steuerstabmechanismen, Reaktorbehältereinbauten und Instrumentierungskomponenten verwendet. Aufgrund seiner Strahlungsbeständigkeit und mechanischen Stabilität bei hohen Temperaturen eignet sich das Material für den Einsatz in der Kerntechnik.

Die Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie umfassen Bohrlochwerkzeuge, Ventilschäfte und Bohrlochkopfkomponenten. Die Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schwefelwasserstoffbeständigkeit (bei ordnungsgemäßer Wärmebehandlung) unterstützt den zuverlässigen Betrieb unter sauren Betriebsbedingungen.

Klassifizierung von 17-4 H1150 Bar

Technische Klassifizierungssysteme ordnen Materialien nach ihrer Zusammensetzung, Struktur und ihren Eigenschaften:

Klassifizierungssystem	Kategorie	Bezeichnung
Mikrostrukturelles	Martensitisch	Aushärtung von Niederschlägen
Korrosionsbeständigkeit	Mäßig bis gut	Klasse 2 rostfrei
Stärke Level	Hohe Festigkeit	145-175 ksi Bereich
Wärmebehandlung	Altershärtbar	H1150 Zustand
Magnetische Eigenschaften	Ferromagnetisch	Mäßige Durchlässigkeit
Schweißeignung	Gut mit Vorsichtsmaßnahmen	PWHT erforderlich
Temperatur-Service	Mäßig	-100°F bis 600°F
Klassifizierung der Industrie	Luft- und Raumfahrtqualität	AMS-qualifiziert

Diese Klassifizierungen helfen Ingenieuren bei der Auswahl geeigneter Materialien auf der Grundlage spezifischer Leistungsanforderungen und Umweltbedingungen.

Weltmarktpreise für 17-4 H1150 Bar (2025)

Die aktuellen Marktbedingungen spiegeln die Dynamik der globalen Lieferkette und die regionalen Produktionsmöglichkeiten wider:

Region	Preisspanne (USD/lb)	Markt-Faktoren
Nord-Amerika	$8.50 - $12.00	Starke Nachfrage in der Luft- und Raumfahrt
Europa	$9.00 - $13.50	Energy transition applications
Asien-Pazifik	$7.50 - $11.00	Manufacturing hub advantages
Naher Osten	$9.50 - $14.00	Oil & gas sector demand
Lateinamerika	$8.00 - $11.50	Anwendungen in der Bergbauindustrie
Globaler Durchschnitt	$8.50 - $12.40	Weighted by volume

Pricing variations reflect transportation costs, regional demand patterns, raw material availability, and local manufacturing capabilities. Premium grades commanding aerospace specifications typically carry 15-25% price premiums over standard industrial grades.

Size and Weight Parameters

Standard dimensional ranges accommodate various application requirements:

Durchmesser (Zoll)	Weight per Foot (lbs)	Standard Lengths (feet)
0.125	0.035	12, 20
0.250	0.141	12, 20
0.500	0.563	12, 20
0.750	1.267	12, 20
1.000	2.255	12, 20
1.500	5.074	12, 20
2.000	9.020	12, 20
3.000	20.295	12, 20
4.000	36.080	12, 20
6.000	81.180	12, 20

Custom sizes and lengths are available through specialized processing, though longer lead times and minimum quantities may apply.

Advantages of 17-4 H1150 Bar

High strength-to-weight ratio provides excellent structural efficiency, particularly valuable in aerospace and automotive applications where weight reduction directly impacts performance and fuel economy. The precipitation hardening mechanism achieves strength levels comparable to tool steels while maintaining stainless steel corrosion resistance.

Excellent machinability in H1150 condition facilitates manufacturing operations, reducing production costs and improving surface finishes. The moderate hardness level permits conventional machining techniques without requiring specialized tooling or cutting parameters.

Superior corrosion resistance in atmospheric environments, mild chemicals, and marine conditions ensures reliable long-term performance. The chromium content provides passive film formation, while copper additions enhance resistance to specific corrosive media.

Good weldability with proper procedures enables fabrication of complex assemblies. Post-weld heat treatment can restore optimum properties in weld zones, maintaining structural integrity throughout welded components.

Consistent material properties through controlled heat treatment processes ensure reliable performance and predictable design parameters. Quality control systems maintain tight tolerances on mechanical properties and dimensional characteristics.

Herstellungsprozess

Raw material selection begins with high-quality stainless steel melted in electric arc or induction furnaces. Vacuum arc remelting or electroslag remelting may be employed for premium grades requiring enhanced cleanliness and inclusion control.

Initial forging operations reduce cast ingots to intermediate sizes while breaking up the cast structure and improving material homogeneity. Hot working temperatures typically range from 1900-2100°F to maintain proper flow characteristics and avoid cracking.

Solution annealing at 1900-1950°F dissolves precipitates and homogenizes the microstructure, followed by rapid cooling to retain elements in solid solution. This treatment establishes the foundation for subsequent precipitation hardening.

Rough machining to near-final dimensions occurs in the solution annealed condition when the material exhibits maximum machinability. Precision grinding or finish machining may be deferred until after aging treatment.

Precipitation hardening at 1150°F for 4 hours develops the final strength properties through controlled precipitation of copper-rich phases. Cooling rate from the aging temperature influences final hardness and toughness balance.

Final inspection includes dimensional verification, mechanical testing, and non-destructive examination to ensure compliance with applicable specifications and customer requirements.

Brazilian Procurement Case Study

Petrobras, Brazil's national oil company, required high-performance materials for offshore platform applications in the Santos Basin pre-salt fields. The challenging environment demanded materials capable of withstanding chloride exposure, moderate hydrogen sulfide levels, and dynamic loading conditions.

Technical requirements specified 17-4 H1150 bars with enhanced cleanliness levels and documented Charpy impact properties at service temperatures. Additionally, all materials required NACE MR0175 compliance for sour service applications, limiting maximum hardness to 33 HRC.

Procurement challenges included local content requirements mandating Brazilian processing of imported raw materials. This necessitated establishing heat treatment partnerships with certified local facilities capable of achieving H1150 condition while maintaining NACE compliance.

Quality assurance protocols included third-party inspection, comprehensive mechanical testing, and corrosion testing in simulated service environments. Each heat required individual certification with full traceability documentation.

The successful procurement involved 2,500 tons of various bar sizes delivered over 18 months. Material performance exceeded expectations, with no failures reported after three years of service in one of the world's most challenging offshore environments.

This case demonstrates the importance of proper material specification, quality control, and local partnership development in international procurement of critical materials.

Häufig gestellte Fragen

What heat treatment is required after machining 17-4 H1150 bar?

Machining operations typically do not require subsequent heat treatment unless significant material removal or surface work hardening occurs. However, if mechanical properties need restoration due to excessive machining temperatures or deformation, a stress relief treatment at 1150°F for 1-2 hours may be beneficial. Full re-aging is rarely necessary unless the material was severely overheated during machining operations.

Can 17-4 H1150 bar be welded without losing its properties?

Yes, but proper procedures are essential. Pre-heating to 400-500°F, low heat input welding techniques, and immediate post-weld heat treatment at 1150°F for 4 hours will restore optimum properties in the heat-affected zone. Matching filler metals should be used, and interpass temperatures should be controlled to prevent overheating. Without proper post-weld heat treatment, weld zones will exhibit reduced strength and ductility.

How does 17-4 H1150 bar perform in cryogenic applications?

The material maintains good toughness down to -100°F, making it suitable for moderately low temperature applications. However, for liquid nitrogen or liquid helium temperatures, impact testing should be performed to verify adequate toughness levels. The martensitic structure can become brittle at extremely low temperatures, so careful evaluation is required for cryogenic service below -150°F.

What surface treatments are compatible with 17-4 H1150 bar?

Most surface treatments are compatible, including passivation, electroplating (nickel, chrome), anodizing (with proper pre-treatment), and various coating systems. Passivation with nitric or citric acid solutions enhances corrosion resistance. Shot peening can improve fatigue performance. However, treatments involving high temperatures may affect the precipitation hardened condition and should be carefully evaluated.

What are the maximum operating temperatures for 17-4 H1150 bar?

Continuous service temperatures should not exceed 600°F to maintain full strength properties. Extended exposure to temperatures above 700°F will cause over-aging and strength reduction. For high-temperature applications, consider H900 or H1000 conditions which provide better elevated temperature stability, or alternative materials like A286 or Inconel alloys for temperatures exceeding 800°F.

Referenzen

• ASTM A564/A564M-19: Standard Specification for Hot-Rolled and Cold-Finished Age-Hardening Stainless Steel Bars and Shapes
• AMS 5604: Steel, Corrosion-Resistant, Bars, Wire, Forgings, Rings, and Extrusions 15.5Cr - 4.5Ni - 4.0Cu - 0.30Nb (0.06 - 0.10C)
• ISO 15156-3: Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production
• Wikipedia: Precipitation Hardening - Metallurgical Process Overview
• NIST Materials Measurement Science Division - Stainless Steel Database and Standards