Nickel-Legierung X750 Pulver

Die Nickellegierung X750 ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Legierung, die eine ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit aufweist. Sie zeichnet sich durch die Beibehaltung von Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität nach der Aushärtung aus und hat eine bemerkenswerte Hochtemperaturfestigkeit.

X750 ist im geglühten Zustand gut umformbar und lässt sich mit den üblichen Werksumformverfahren leicht herstellen. Es kann leicht geschmiedet oder anderweitig warm bearbeitet werden. Die Kaltumformung bereitet keine besonderen Probleme. Er ist auch hervorragend schweißbar.

Hier finden Sie einen Überblick über die Eigenschaften und Anwendungen von Pulver aus der Nickellegierung X750:

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Inhaltsübersicht

Übersicht

Nickel-Legierung X750 Pulver ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Legierung, die eine ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit aufweist. Sie zeichnet sich durch die Beibehaltung von Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität nach der Aushärtung aus und hat eine bemerkenswerte Hochtemperaturfestigkeit.

X750 ist im geglühten Zustand gut umformbar und lässt sich mit den üblichen Werksumformverfahren leicht herstellen. Es kann leicht geschmiedet oder anderweitig warm bearbeitet werden. Die Kaltumformung bereitet keine besonderen Probleme. Er ist auch hervorragend schweißbar.

Hier finden Sie einen Überblick über die Eigenschaften und Anwendungen von Pulver aus der Nickellegierung X750:

Zusammensetzung:

  • Nickel: 70%
  • Chrom: 15%
  • Eisen: 7%
  • Zusätze von Titan und Aluminium

Eigenschaften:

  • Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Korrosion und Oxidation
  • Behält seine hohe Festigkeit und Zähigkeit bis zu 1300°F (704°C) bei
  • Alterungsbeständig
  • Leicht zu fertigen
  • Gute Schweißbarkeit

Anwendungen:

  • Komponenten für Gasturbinen
  • Komponenten des Turboladers
  • Vorrichtungen für die Wärmebehandlung
  • Abstandshalter für Kernbrennelemente
  • Chemie- und Lebensmittelverarbeitungsanlagen

Typen und Bezeichnungen

Nickel Alloy X750 Pulver ist in verschiedenen Korngrößenverteilungen erhältlich:

Typ Partikelgröße
Feine Qualität 15-45 μm
Mittlerer Grad 45-106 μm
Grobe Sorte 106-250 μm

Außerdem gibt es mehrere Standardspezifikationen und -bezeichnungen:

  • UNS N07750
  • WNR 2.4668
  • AMS 5667
  • ASME SB-171
  • ASTM B640

Zusammensetzung und Eigenschaften

Die typische Zusammensetzung und Eigenschaften von Nickel Alloy X750 Pulver sind:

Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung von Pulver aus der Nickellegierung X750

Element Zusammensetzung (%wt)
Nickel (Ni) 70,0 min
Chrom (Cr) 14.0-17.0
Eisen (Fe) 5.0-9.0
Titan (Ti) 0.7-1.2
Aluminium (Al) 0.2-1.0
Kohlenstoff (C) 0,08 max
Mangan (Mn) 1,0 max
Silizium (Si) 1,0 max
Kupfer (Cu) 0,5 max
Schwefel (S) 0,015 max
Phosphor (P) 0,015 max

Tabelle 2: Physikalische Eigenschaften von Pulver aus Nickellegierung X750

Eigentum Wert
Dichte 8,36 g/cc
Schmelzpunkt 2400-2550°F (1315-1399°C)
Wärmeleitfähigkeit 9,4-12,4 W/m-K (68-218°F)
Elastizitätsmodul 31 x 106 psi
Elektrischer spezifischer Widerstand 617 μΩ-cm
Wärmeausdehnungskoeffizient 8,1 x 10-6/°F (14,6 μm/m-°C)

Tabelle 3: Mechanische Eigenschaften von Pulver aus der Nickellegierung X750

Mechanische Eigenschaften Wert
Zugfestigkeit 190-240 ksi (1310-1655 MPa)
0.2% Streckgrenze 140-190 ksi (965-1310 MPa)
Dehnung 10-22%
Härte Rockwell C 35-45

Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten

Einige der wichtigsten Anwendungen für Pulver aus der Nickellegierung X750 sind:

Tabelle 4: Anwendungen von Nickel-Legierung X750 Pulver

Industrie Anwendungen
Luft- und Raumfahrt Komponenten für Gasturbinentriebwerke, Komponenten für Turbolader
Automobilindustrie Auslassventile und Komponenten
Industriell Wärmebehandlungsvorrichtungen und -wannen
Öl und Gas Bohrlochkopfkomponenten, Ventile, Pumpen
Chemisch Reaktorbehälter, Rohrleitungen, Wärmetauscher
Lebensmittelverarbeitung Druckbehälter, Verdampfer
Kernkraft Brennelement-Abstandshalter und Federn

Aufgrund seiner hervorragenden Hitze- und Korrosionsbeständigkeit eignet sich X750 für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen, wie sie in Gasturbinen, Turboladern, Industrieöfen und anderen extremen Anwendungen bis zu 704°C (1300°F) vorkommen.

Seine hohe Festigkeit ist für mechanisch beanspruchte Bauteile wie Ventile, Pumpen, Hochdruckbehälter und Rohrleitungen von Vorteil.

Die hervorragenden Zug-, Dehnungs- und Zeitstandseigenschaften bei Raumtemperatur in Kombination mit der Oxidationsbeständigkeit und der Verarbeitbarkeit bieten bewährte Vorteile für viele kritische Anwendungen in der chemischen Verarbeitungsindustrie.

Spezifikationen und Verfügbarkeit

Pulver aus der Nickellegierung X750 ist bei weltweit führenden Anbietern von Spezialmetallen in verschiedenen Größenverteilungen erhältlich:

Tabelle 5: Größen und Abmessungen von Pulver aus Nickellegierung X750

Typ Partikelgröße **ASTM Bildschirmgröße **
Ultrafeine 1-5 μm K.A.
Fein 15-45 μm -325 Maschen
Mittel 45-106 μm 140-325 Maschen
Grob 106-250 μm -140 Maschen

Tabelle 6: Richtpreise für Pulver aus Nickellegierung X750

Typ Zustand Preis ($/kg)
Pulver -325 Maschen $75 – $150
Pulver 140-325 Maschen $50 – $120
Pulver -140 Maschen $45- $100

Die Preise können je nach Menge und genauen Spezifikationen variieren. Kontaktieren Sie führende Hersteller und Lieferanten für individuelle Angebote.

Vergleich mit Alloy 718

Die Nickellegierung X750 ist Teil der Hochleistungs-Nickel-Chrom-Familie mit ähnlichen Zusammensetzungen wie die beliebte Legierung 718.

Hier ein Vergleich zwischen den Pulvern Alloy X750 und Alloy 718 hinsichtlich der wichtigsten Parameter:

Tabelle 8: Vergleich zwischen Nickellegierung X750 und Legierung 718

Eigentum X750 718
Dichte (g/cc) 8.36 8.19
Schmelzbereich (°F) 2400-2550 2300-2350
Zugfestigkeit (ksi) 190-240 160-220
Kriechfestigkeit Besser Gut
Verarbeitbarkeit Besser Mäßig
Schweißeignung Ausgezeichnet Mäßig
Korrosionsbeständigkeit Ausgezeichnet Mäßig
Oxidationsbeständigkeit Ausgezeichnet Schlecht
Kosten Mäßig Kostengünstig
Verfügbarkeit Mäßig Leicht verfügbar

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Alloy X750 zeigt:

  • Höhere Kriechfestigkeit für die Verwendung bei hohen Temperaturen
  • Bessere Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit für eine einfache Herstellung
  • Deutlich verbesserte Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
  • Moderater Kostenaufschlag gegenüber 718

Alloy X750 ist die bevorzugte Wahl für extreme Umgebungen, während Alloy 718 eine wirtschaftlichere Lösung für weniger kritische Anwendungen darstellt.

Vorteile und Beschränkungen

Zu den wichtigsten Vorteilen und Einschränkungen von Pulver aus Nickellegierung X750 gehören:

Tabelle 9: Vorteile von Pulver aus Nickellegierung X750

Vorteile
Ausgezeichnete Zug-, Streck- und Bruchfestigkeit bei Raumtemperatur
Behält seine Zugfestigkeit bis zu 1300°F (704°C) bei
Widerstandsfähig gegen Kriech- und thermische Ermüdungsrisse
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in reduzierenden und oxidierenden Medien bis zu 982°C (1800°F)
Ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bis zu 1204°C (2200°F)
Gute Umformbarkeit im geglühten Zustand
Leicht geschmiedet oder warmverformt
Einfaches Schweißen mit herkömmlichen Methoden

Verarbeitung und Herstellung

Das Pulver der Nickellegierung X750 kann mit verschiedenen Methoden zu fertigen Bauteilen verarbeitet werden:

Casting

  • Üblich ist der Feinguss. Keramische Formen ermöglichen das Gießen bei 2600-2800°F (1427-1538°C). Erzeugt hochfeste Gussteile.
  • Auch Sandguss ist möglich, doch ist eine zusätzliche Zuführung von flüssigem Metall erforderlich, um die Festigkeit zu gewährleisten. Möglicherweise sind spezielle Sandbindemittel erforderlich.
  • Der Maskenformguss liefert Produkte, die mit dem Feinguss vergleichbar sind. Es können dünne Rollen hergestellt werden.
  • Das Stranggießen in Graphitformen wird häufig zur Herstellung von Knüppeln für die Weiterverarbeitung verwendet.

Tabelle 11: Guss-Spezifikationen

Prozess Größen Toleranzen Beendet
Investition 0,1-100 Pfund ± 0,030 in/in Ungekürzt, HIP
Sand 25-2000 Pfund ± 0,125 in/in Wie gegossen, geschliffen
Shell 0,5-75 lbs ± 0,060 in/in Vollständig
Strangguss Knüppel mit 3-12 Zoll Durchmesser ± 0,125 in/in dia Heiß gearbeitet

Typische Gussfehler wie Heißrisse, Mikroporosität und Entmischung können auftreten, lassen sich aber durch ordnungsgemäße Anschnitt-/Risierverfahren, Formgestaltung und Gieß-/Ausschüttverfahren minimieren.

Deformationsverarbeitung

Die Warmumformung erfolgt zwischen 2150-2300°F (1177-1260°C), gefolgt von einer Luftkühlung. Die Warmumformung erfolgt unter 1038°C (1900°F). Die Kaltumformung kann ein Zwischenglühen erfordern.

Zu den gängigen Methoden gehören:

  • Schmieden: Geschlossenes Gesenkverfahren erzeugt beste Eigenschaften
  • Walzen: Sowohl Flach- als auch Formwalzen durchgeführt. Minimale Dickenreduzierung 30%
  • Strangpressen: Hervorragende Eigenschaften in Abschnitten mit einem Durchmesser von bis zu 8 Zoll
  • Ziehen: Schwerer Draht/Stab kann gezogen werden. Eine zwischenzeitliche Erweichung kann erforderlich sein.

Tabelle 12: Wichtige Spezifikationen

Methode Größenbereiche Ermäßigungen Beendet
Schmieden 0,1-1000 lbs 30-90% Heiß gearbeitet
Rollender 0,05-500 lbs 30-80% Heißes Band
Extrusion 0,5-500 lbs 75-90% Wie extrudiert
Zeichnung 0,003-3 Zoll Durchmesser 30-65% Blank geglüht

Fügen von Prozessen

Alle Standardmethoden können X750-Teile effektiv verbinden. Für optimale Eigenschaften werden passende Legierungen bevorzugt.

Schweißen: Am weitesten verbreitet sind das Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) und das Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW). Gelegentlich werden auch Widerstands- und Laserstrahlschweißen eingesetzt. Es werden Schweißdrähte mit passender Zusammensetzung verwendet. Die Verbindungen weisen eine ausgezeichnete Festigkeit auf. Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung vor und nach dem Schweißen ist wichtig, um Risse zu vermeiden.

Hartlöten: Das Vakuumlöten bietet die beste Kombination aus Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. Es werden verschiedene Silberhartlote verwendet, die bei 1038-1093°C (1900-2000°F) gelötet werden. Entscheidend ist die Kontrolle von Abständen, Flussmitteln und Atmosphäre.

Tabelle 13: Empfehlungen zum Beitritt

Prozess Methoden Schweißzusatzwerkstoffe Kommentare
Schweißen GTAW, GMAW Legierung 625, 725 Maximale Zwischenlagentemperaturen einhalten
Hartlöten Vakuum Silberlötungen Flussmittelfrei bevorzugt
Verkleidung Walzenverklebung Kupferlegierungen Warmgewalztes Blech
Befestigung Schrauben, Nieten Legierung X750 Kaltverformte Löcher verwenden

Nachbehandlungen

Lösungsglühen und Aushärten werden eingesetzt, um optimale Eigenschaften zu erzielen:

Lösung Behandlung - Durchgeführt bei 2100-2300°F (1149-1260°C), gefolgt von Luft- oder Wasserabschreckung. Ermöglicht eine anschließende Aushärtung.

Altershärtung - Alterung bei 1325-1425°F (± 25°F) für 10-50 Stunden, gefolgt von Luftkühlung. Erzielt Ausscheidungshärtung für maximale Festigkeitswerte.

Die optionale Stabilisierungsbehandlung erfolgt bei 850-1200°F für 1-16 Stunden, um das Material gegen zukünftige Eigenschaftsänderungen zu stabilisieren.

Tabelle 14: Spezifikationen für die Nachbearbeitung

Prozess Behandlung Erwartete Eigenschaften
Lösung Behandeln 2150°F (1177°C), 30 min, AC Optimierte Mikrostruktur
Altershärtung 1350°F (732°C), 24 Stunden, AC 190-240 ksi UTS
Stabilisierung 1000°F (538°C), 4 Stunden, AC Stabile Härte

Produktion von Pulvern

Das Pulver der Nickellegierung X750 wird kommerziell durch Gas- und Wasserzerstäubung hergestellt. Die Partikelgrößenverteilung wird durch spezielle Düsen und kalibrierte Siebe genau kontrolliert. Zur Vermeidung von Verunreinigungen wird hochreines Inertgas verwendet.

Tabelle 15: Verfahren zur Herstellung von Pulvern

Prozess Größen Bewerten Sie Reinheit
Gaszerstäubung 10-250 μm 30-200 kg/Stunde 99.9%
Wasserzerstäubung 25-150 μm 20-100 kg/Stunde 99.7%

Sowohl gas- als auch wasserverdüste Pulver weisen eine kugelförmige Partikelmorphologie auf, die sich ideal für die additive Fertigung, den Metallspritzguss und andere pulvermetallurgische Anwendungen eignet.

Entwurfsdaten

Die wichtigsten Konstruktionsdaten für die Nickellegierung X750 sind im Folgenden als Referenz für die Konstruktion und den Entwurf von Bauteilen zusammengefasst:

Tabelle 16: Konstruktionsdaten für die Nickellegierung X750

Kategorie Werte Kommentare
Dichte 0,302 lb/in3 Mäßiges Gewicht
Elastizitätsmodul 30,8 x 106 psi Steifigkeit
Querkontraktionszahl 0.294
Schermodus 11,7 x 106 psi Widerstand gegen Formveränderungen
Elektrischer spezifischer Widerstand 617 μΩ-cm Höherer Widerstand als Kupfer
Reibungskoeffizient 0.46-0.80 Variiert je nach Oberflächenbeschaffenheit
Wärmeleitfähigkeit 113-124 BTU-in/hr-ft2-°F Höher als bei nichtrostenden Stählen
Spezifische Wärme 0,106 BTU/lb-°F
Mittlerer CTE 7,3 x 10-6 in/in-°F Durchschnitt zwischen RT-500°F
Prandtl-Zahl 0.012 Verhältnis der Impulsdiffusivität zur Temperaturdiffusivität
Wärmeübergangskoeffizient 120-200 BTU/hr-ft2-°F Hängt von der Umgebung ab

Strukturelle Belastungsbedingungen

Für bautechnische Berechnungen bei extremen Temperaturen sind zu verwenden:

  • Streckgrenze: 140-190 ksi
  • Druckstreckgrenze: 170-220 ksi
  • Modulares Verhältnis, E (Legierung X750)/E (Stahl): 1.0

Bei Raumtemperatur bis zu 500°F - Mäßige Korrosionsrate von weniger als 0,002 Zoll/Jahr erwartet.

Bis zu 1900°F - Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Heißkorrosion und Oxidation. Verwenden Sie die parabolische Geschwindigkeitskonstante kp = 3,4 x 10-8 mg2/cm4/s.

Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit

Die Legierung X750 weist eine ausgezeichnete Kriechbeständigkeit auf. Bruchfestigkeit höher als 80 ksi für 100.000 Stunden bei 1300°F (980°C).

Für zyklische Ermüdungsbedingungen verwenden:

  • Dauerschwingfestigkeit (106 Zyklen) von 95-100 ksi
  • Reduktionsfaktor von 1,0 für maschinell bearbeitete Oberflächen anstelle von fabrikneuen Oberflächen

Die Umgebung hat einen geringen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit. Verwenden Sie einen Ermüdungsminderungsfaktor = 0,95 für Luft.

Bearbeitung der Nickellegierung X750

Die Nickellegierung X750 ist im geglühten Zustand hervorragend zerspanbar und kann mit den meisten handelsüblichen Methoden und Werkzeugen bearbeitet werden.

Spänebrecher werden für eine effektive Spankontrolle empfohlen. Starre Aufbauten sind erforderlich, um Vibrationen zu minimieren. Schneidwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und scharfen Schneidkanten sorgen für die längste Standzeit.

Geringe Wärmeleitfähigkeit führt zu Wärmekonzentration, daher sollte reichlich Kühlmittel verwendet werden.

Tabelle 17: Bearbeitungsverfahren

Methode Werkstoffe Geschwindigkeiten/Vorschübe Kommentare
Wenden Schnellarbeitsstahl, Hartmetall, Keramik, CBN, PKD 100-250 sfm Große Schnitttiefen verwenden
Bohren Hartmetall mit TiAlN-Beschichtung 10-30 sfm Peckbohrer mit größeren Durchmessern
Einfädeln Hartmetall-Einsätze 4-10 ipr Radius der Werkzeugspitze beibehalten
Fräsen Hartmetall,

Verarbeitung und Herstellung

Das Pulver der Nickellegierung X750 kann mit verschiedenen Methoden zu Teilen verarbeitet werden:

Additive Fertigung

Bei der additiven Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, wird das Pulver aus einer Nickellegierung als Ausgangsmaterial verwendet, um die Bauteile Schicht für Schicht aufzubauen. Einige für X750 geeignete AM-Techniken sind:

Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS)

  • Pulver wird durch einen Hochleistungslaser selektiv geschmolzen
  • Erzeugt völlig dichte Teile mit feinem Gefüge
  • Ausgezeichnete Maßhaltigkeit und Oberflächengüte
  • Komplexe Geometrien möglich

Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

  • Pulver wird durch einen Elektronenstrahl im Vakuum geschmolzen
  • Erzielt nahezu volle Dichte bei guter Festigkeit
  • Geringere Oberflächengüte im Vergleich zu Laserverfahren
  • Schnelle Bauraten durch höhere Strahlleistung

Binder Jetting

  • Selektiv aufgebrachtes flüssiges Bindemittel zur Verbindung von Pulverteilchen
  • Kostengünstiges Verfahren mit hoher Produktivität
  • Erfordert Nachbearbeitungen wie Sintern und Infiltration
  • Größere Teile mit guter geometrischer Freiheit möglich

Kältespray

  • Pulverpartikel, die auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden und auf ein Substrat aufprallen
  • Kinetische Energie bindet Teilchen an die Oberfläche
  • Dicke Beschichtungen und Freiformflächen können aufgebaut werden
  • Minimale Erwärmung erhält die Eigenschaften des Grundmaterials

Tabelle 11: Additive Fertigungsverfahren für die Nickellegierung X750

Prozess Präzision Oberfläche Mechanische Eigenschaften Geometrie Geschwindigkeit
DMLS Hoch Ausgezeichnet Vorhersehbar Komplexe Langsam
EBM Hoch Mäßig Einheitlich Komplexe Mäßig
Bindemittel-Düse Mäßig Schlecht Variabel Einfach Schnell
Kältespray Niedrig Raue Anisotrop Einfach Schnell

Parameter wie Laserleistung, Strahlgröße, Schraffurabstand und Scanstrategie können optimiert werden, um die Bauteildichte, Oberflächenqualität, Mikrostruktur und mechanische Leistung zu steuern.

Wärmebehandlungen wie heißisostatisches Pressen (HIP) und Alterung können nach der Verarbeitung durchgeführt werden, um die Verdichtung und die Materialeigenschaften weiter zu verbessern.

Casting

Die X750-Legierung kann auch induktiv geschmolzen und in Barren, Knüppel und Stangen gegossen werden, z. B. durch Verfahren wie:

  • Vakuum-Induktionsschmelzen
  • Elektroschlacke-Umschmelzen
  • Feinguss

Gusserzeugnisse dienen als Ausgangsmaterial für nachfolgende Zersetzungsvorgänge wie Schmieden, Walzen und Strangpressen. Sie können aber auch direkt zu endkonturnahen Bauteilen verarbeitet werden.

Deformationsverarbeitung

Für das Ausgangsmaterial aus einer Nickellegierung können verschiedene Verformungstechniken angewendet werden:

Schmieden

  • Pressen oder Hämmern von Gussblöcken zwischen Kokillen
  • Verbessert die Festigkeit durch Kornfluss und Kaltverfestigung
  • Netznahe Formen können erreicht werden

Rollender

  • Komprimieren und Reduzieren der Dicke zwischen den Walzen
  • Produziert Bleche, Streifen und Platten
  • Kontrolliert die Kornstruktur und verbessert die Eigenschaften

Extrusion

  • Forcieren durch eine Matrizenöffnung
  • Formt lange Abschnitte mit festem Querschnitt
  • Dichtes Produkt mit gleichmäßig feiner Körnung

Zeichnung

  • Ziehen durch eine Matrize mittels Zugkraft
  • Reduziert den Querschnitt von Stangen, Rohren oder Drähten
  • Erhöhte Festigkeit und Härte

Die Legierung wird während der Bearbeitung regelmäßig geglüht, um die Duktilität wiederherzustellen und Risse zu vermeiden. Es folgt eine abschließende Wärmebehandlung und Alterung, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

FAQs

F: Was ist die Nickellegierung X750?

A: X750 ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Legierung mit ausgezeichneter Festigkeit bis zu 700°C (1300°F), hervorragender Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit und guten Verarbeitungseigenschaften.

F: Was sind die typischen Anwendungen für X750?

A: Gasturbinenkomponenten, Turboladerteile, Kernbrennstoffelemente, chemische Verarbeitungsanlagen, Lebensmittelverarbeitungsbehälter - überall dort, wo hohe Temperaturen in rauen Umgebungen erforderlich sind.

F: Ist die Nickellegierung X750 schweißbar?

A: Ja, X750 hat eine gute Schweißbarkeit für eine hochfeste, ausscheidungsgehärtete Legierung. Mit Wolfram- und Metallgasschweißen lassen sich gute Schweißnähte erzeugen. Nach dem Schweißen wird häufig eine Spannungsarmglühung durchgeführt.

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