Polvere di acciaio inossidabile 17-4PH a indurimento per precipitazione per la stampa 3D

1. Introduzione

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) è un acciaio inossidabile martensitico a indurimento per precipitazione ampiamente utilizzato in applicazioni aerospaziali, mediche, marine e industriali grazie alla sua eccellente resistenza, resistenza alla corrosione e lavorabilità. Quando utilizzato come polvere metallica pre-legata per la produzione additiva (AM), consente la produzione di componenti complessi ad alte prestazioni con proprietà meccaniche superiori rispetto alla produzione tradizionale.

2. Proprietà chiave della lega 17-4PH

Composizione chimica (ASTM A564)

Proprietà meccaniche (dopo trattamento termico)

Vantaggi di 17-4PH in AM

✔ Elevato rapporto resistenza/peso
✔ Buona resistenza alla corrosione (ambienti marini e chimici)
✔ Induribile per precipitazione (proprietà meccaniche regolabili)
✔ Eccellente saldabilità e lavorabilità
✔ Adatto a geometrie complesse (ad es. strutture a reticolo)

3. Caratteristiche della polvere per la stampa 3D

Metodo di produzione della polvere

• Atomizzazione a gas (argon o azoto) → Assicura elevata sfericità e fluidità

• Distribuzione granulometrica:

  • 15 - 45 µm (per Laser Powder Bed Fusion - LPBF)

  • 45 - 106 µm (per Binder Jetting o DED)

Requisiti di qualità della polvere

4. Processi di stampa 3D per 17-4PH

A. Laser Powder Bed Fusion (LPBF/SLM)

• Ideale per: Parti ad alta precisione (impianti medicali, staffe aerospaziali).

• Parametri tipici:

  • Potenza laser: 200 - 350 W

  • Spessore strato: 20 - 40 µm

  • Velocità di scansione: 700 - 1200 mm/s

  • Preriscaldamento del piatto di costruzione: 80 - 200°C (riduce le sollecitazioni residue)

B. Binder Jetting (BJ)

• Ideale per: Produzione di grandi volumi (ad es. utensili industriali).

• Post-elaborazione: Sinterizzazione + HIP (Pressatura isostatica a caldo).

C. Directed Energy Deposition (DED)

• Ideale per: Parti di grandi dimensioni e riparazioni (ad es. eliche marine).

5. Post-elaborazione e trattamento termico

A. Sollievo dalle sollecitazioni (Opzionale)

• Condizione: 482°C (900°F) per 1 ora → Riduce le sollecitazioni residue.

B. Ricottura di soluzione (Condizione A)

• Processo: 1038°C (1900°F) per 30 minuti → Omogeneizza la microstruttura.

• Raffreddamento: Tempra ad aria o olio → Forma martensite.

C. Indurimento per precipitazione (H900, H1025, H1150)

D. Pressatura isostatica a caldo (HIP)

• Condizioni: 1120°C @ 100 MPa per 4 ore → Elimina la porosità.

E. Finitura superficiale

• Lavorazione meccanica: Buona lavorabilità allo stato ricotto.

• Elettrolucidatura: Migliora la resistenza alla corrosione.

6. Applicazioni di 17-4PH stampato in 3D

7. Sfide e soluzioni

8. Tendenze future

• Produzione ibrida (AM + lavorazione CNC)

• Ottimizzazione dei parametri basata sull'IA

• Miglioramenti del riciclo della polvere