17-4PH Niederschlaggehärtetes Edelstahlpulver für den 3D-Druck

1Einführung

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) ist ein martensitischer, Niederschlagshärter Edelstahl, der aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit in der Luft- und Raumfahrt, Medizin, Schifffahrt und Industrie weit verbreitet ist.KorrosionsbeständigkeitAls vorlegiertes Metallpulver für die additive Fertigung (AM) ermöglicht es die Herstellung von Hochleistungs-Komplexe Bauteile mit überlegenen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zur traditionellen Fertigung.

2. Schlüsseleigenschaften der 17-4PH-Legierung

Chemische Zusammensetzung (ASTM A564)

Mechanische Eigenschaften (nach Wärmebehandlung)

Vorteile von 17-4PH in AM

✔ Ein hohes Verhältnis von Kraft und Gewicht
✔ Gute Korrosionsbeständigkeit (Meeres- und chemische Umgebungen)
✔ Durch Niederschlag verhärtet (verstellbare mechanische Eigenschaften)
✔ Ausgezeichnete Schweißfähigkeit und Bearbeitungsfähigkeit
✔ Geeignet für komplexe Geometrien (z. B. Gitterstrukturen)

3. Pulvermerkmale für den 3D-Druck

Herstellungsmethode für Pulver

• Gasatomisierung (Argon oder Stickstoff) → Sicherstellung einer hohen Kugelfähigkeit und Durchflussfähigkeit

• Partikelgrößenverteilung:

  • 15 - 45 μm (für Laserpulverbetten-Fusion - LPBF)

  • 45 - 106 μm (für Binder Jetting oder DED)

Qualitätsanforderungen an Pulver

4. 3D-Druckverfahren für 17-4PH

A. Laserpulverbettfusion (LPBF/SLM)

• Am besten für: Hochpräzisionsteile (medizinische Implantate, Luftfahrt-Behälter).

• Typische Parameter:

  • Laserleistung: 200 - 350 W

  • Schichtdicke: 20 - 40 μm

  • Geschwindigkeit des Scans: 700 - 1200 mm/s

  • Vorwärme: 80 - 200°C (verringert die Restbelastung)

B. Bindemittelstrahlen (BJ)

• Am besten für: Produktion in großen Mengen (z. B. Industriewerkzeuge).

• Nachbearbeitung: Sintern + HIP (Hot Isostatic Pressing).

C. Lenkung der Energie (DED)

• Am besten für: Großteile und Reparaturen (z. B. Schiffspropeller).

5. Nachbearbeitung und Wärmebehandlung

A. Linderung von Stress (optional)

• Zustand: 482°C (900°F) für 1h → Reduziert Restspannungen.

B. Auflösungsanheilen (Bedingung A)

• Prozess: 1038°C (1900°F) für 30min → Homogenisierung der Mikrostruktur.

• Kühlung: Luft- oder Öllöschung → Bildung von Martensit.

C. Verhärtung durch Niederschlag (H900, H1025, H1150)

D. Heißes isostatisches Pressen (HIP)

• Bedingungen: 1120°C @ 100 MPa für 4h → Porosität beseitigt.

E. Oberflächenbearbeitung

• Bearbeitung: Gute Bearbeitbarkeit im gegossenen Zustand.

• Elektropolieren: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit.

6Anwendungen von 3D-gedrucktem 17-4PH

7. Herausforderungen und Lösungen

8. Zukunftstrends

• Hybride Fertigung (AM + CNC-Bearbeitung)

• KI-basierte Parameteroptimierung

• Verbesserungen des Pulverrecyclings