17-4PH Proszek ze stali nierdzewnej o zatwardziałości opadowej do druku 3D

1Wprowadzenie

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) to martensytyczna stal nierdzewna o zatwardziałości opadowej, szeroko stosowana w przemyśle lotniczym, medycznym, morskim i przemysłowym ze względu na jej doskonałą wytrzymałość,odporność na korozjęW przypadku zastosowania jako proszek metalowy w postaci wstępnie stopowanego do produkcji dodatków (AM) umożliwia on produkcję wysokowydajnych,skomplikowane elementy o wyższych właściwościach mechanicznych w porównaniu z tradycyjną produkcją.

2. Kluczowe właściwości stopów 17-4PH

Skład chemiczny (ASTM A564)

Właściwości mechaniczne (po obróbce cieplnej)

Zalety 17-4PH w AM

✔ Wysoki stosunek siły do wagi
✔ Dobra odporność na korozję (środowisko morskie i chemiczne)
✔ Utrudniony przez opady (regulowane właściwości mechaniczne)
✔ Doskonała spawalność i machinowalność
✔ Przystosowane do złożonych geometrii (np. struktur siatkowych)

3Charakterystyka proszku do druku 3D

Metoda produkcji proszku

• Atomizacja gazu (argon lub azot) → Zapewnia wysoką kulistotę i przepływalność

• Rozkład wielkości cząstek:

  • 15 - 45 μm (w przypadku laserów do syntezy pyłowej - LPBF)

  • 45 - 106 μm (w przypadku wiązaczy typu binder jetting lub DED)

Wymogi dotyczące jakości proszku

4. Procesy druku 3D dla 17-4PH

A. Laser Powder Bed Fusion (LPBF/SLM)

• Najlepiej dla: części o wysokiej precyzji (implanty medyczne, uchwyty lotnicze).

• Typowe parametry:

  • Moc lasera: 200 - 350 W

  • Gęstość warstwy: 20 - 40 μm

  • Prędkość skanowania: 700-1200 mm/s

  • Wykonanie płyty Przedgrzewanie: 80 - 200°C (zmniejsza pozostałe obciążenia)

B. Wyrzucanie wiązania (BJ)

• Najlepiej dla: Produkcji dużych objętości (np. narzędzi przemysłowych).

• Po przetworzeniu: Sintering + HIP (Hot Isostatic Pressing).

C. Depozycja ukierunkowanej energii (DED)

• Najlepiej stosowane do: dużych części i napraw (np. śmigłowców morskich).

5. Po przetworzeniu i obróbce cieplnej

A. Odciąganie od stresu (nieobowiązkowe)

• Warunek: 482°C (900°F) przez 1h → Zmniejsza pozostałe naprężenia.

B. Grzanie roztworem (warunek A)

• Proces: 1038°C (1900°F) przez 30min → Homogenizuje mikrostrukturę.

• Chłodzenie: tłumienie powietrzem lub olejem → tworzy martensyt.

C. Utwardzanie przez opady (H900, H1025, H1150)

D. Prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP)

• Warunki: 1120°C @ 100 MPa przez 4h → Wyeliminuje porowatość.

E. Wykończenie powierzchni

• Obróbka: dobra obróbkowość w stanie wygrzanej.

• Elektrołuczenie: Zwiększa odporność na korozję.

6. Wykorzystanie druku 3D 17-4PH

7Wyzwania i rozwiązania

8. Przyszłe trendy

• Produkcja hybrydowa (przetwarzanie AM + CNC)

• Optymalizacja parametrów oparta na sztucznej inteligencji

• Poprawa recyklingu proszku