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

17-4PH (znany również jako UNS S17400 lub stopień 630) jest martensytową stal nierdzewna o zatwardziałości opadowej.Jest to jeden z najważniejszych i najczęściej stosowanych proszków metalowych w produkcji dodatków (AM) ze względu na wyjątkowe połączenie wysokiej wytrzymałości, dobrą odporność na korozję i przydatność do obróbki cieplnej.

1. Kluczowe właściwości i skład chemiczny

Rodzaj stopów:Martensytyczna stal nierdzewna o zatwardziałości opadowej.

Kluczowy skład:

• Chrom (Cr): ~15-17,5% (zapewnia odporność na korozję)
• Nikel (Ni): ~ 3-5% (zapewnia wytrzymałość i wspomaga utwardzanie się w wyniku opadów)
• Miedź (Cu): ~ 3-5% (podstawowy składnik tworzący osady wzmacniające)
• Niobium (Nb) / Kolumbium (Cb): ~ 0,15-0,45% (formuje stabilne węglowodany i przyczynia się do wytrzymałości)
• Węgiel (C): Niski (<0,07%) w celu zapewnienia dobrej spawalności i odporności na korozję.

Wskaźnik charakterystycznyJego właściwości nie są w pełni zrealizowane w stanie "jak drukowane". są one opracowane poprzez określony cykl obróbki cieplnej (starzenie) po druku.

2Charakterystyka proszku do druku 3D (L-PBF)

W przypadku syntezy laserowej w proszku (L-PBF) proszek musi spełniać rygorystyczne wymagania:

• Morfologia:To nie podlega negocjacjom, zapewniając doskonałą przepływalność, tworząc gładkie, cienkie warstwy proszku.
• Rozkład wielkości cząstek (PSD):Typowy zakres wynosi 15-45 μm lub 20-53 μm. Ten precyzyjny, ściśle kontrolowany rozkład umożliwia drukowanie wysokiej rozdzielczości i gęste części.
• Przepływność:Doskonałe (np. przepływ Hall < 30 s/50 g).
• Niska zawartość tlenu:Zazwyczaj < 500 ppm. Uzyskuje się ją poprzez atomyzację gazu (często VIGA lub EIGA) w celu zapobiegania kruchości i zapewnienia dobrych właściwości mechanicznych.

3Przepływ pracy druku 3D i obróbki cieplnej

Prawdziwą zaletą 17-4PH jest odblokowane przetwarzanie:

• Druk (L-PBF):Szybkie utwardzanie tworzy stosunkowo miękką, elastyczną i przesyconą mikrostrukturę martensytową (warunek A).
• Uwolnienie od stresu (nieobowiązkowe, ale zalecane):Aby zmniejszyć napięcia wewnętrzne związane z procesem druku.
• Obsługa roztworem (warunek A):Część jest podgrzewana do wysokiej temperatury (~ 1038 ° C / 1900 ° F) a następnie szybko chłodzona.
• Utwardzanie przez opady (starzenie):Jest to krytyczny etap. Część jest starzana w określonej temperaturze (np. H900: 482 ° C / 900 ° F przez 1 godzinę).tworząc ogromne napięcie wewnętrzne i dramatycznie zwiększając siłę i twardość.
  • H900 Warunek: osiąga najwyższą wytrzymałość.
  • H1025, H1150 Warunki: starzenie się przy wyższych temperaturach, co powoduje mniejszą wytrzymałość, ale większą wytrzymałość i odporność na korozję.

4Właściwości mechaniczne: Drukowane lub poddane obróbce cieplnej

Przemiana jest dramatyczna:

Kluczowa lekcja:Drukowany w 3D i prawidłowo obrobiony cieplnie 17-4PH może osiągnąć właściwości mechaniczne porównywalne z jego wytworzonym (tradycyjnie wytwarzanym) odpowiednikiem, a czasami nawet go przewyższają.

5Zalety produkcji dodatków

• Wysoki stosunek siły do masy:Idealne dla lekkich, wymagających konstrukcji elementów.
• Doskonała obróbczalność w stanie oczyszczonym roztworem:Pozwala na łatwe obróbki po druku do ściśle ograniczonych tolerancji przed ostarzeniem.
• Dobra odporność na korozję:Chociaż nie jest tak odporny na korozję jak 316L we wszystkich środowiskach, działa dobrze w środowiskach łagodnie korozyjnych, takich jak atmosfera morska, zwłaszcza w warunkach przestarzałości (H1150).
• Stabilność wymiarowa podczas starzenia się:Obróbka cieplna powoduje minimalne zniekształcenie w porównaniu z tłumieniem i hartowaniem innych stali, co ma kluczowe znaczenie dla złożonych geometrii AM.

6. Wnioski

17-4PH jest materiałem preferowanym dla wytrzymałych, funkcjonalnych elementów w różnych gałęziach przemysłu:

• Kosmiczne: uchwyty, montaże silników, komponenty dronów i sprzęt lotniczy.
• Obrona: Komponenty broni palnej (przyjmujące, wyzwalające), części do sterowania pociskami.
• Przemysł: napędniki, ostrza turbin, zawory wysokiego ciśnienia i części pompowe.
• Medycyna: szczeliny narzędzi chirurgicznych, wiertarki dentystyczne i narzędzia nieimplantowane, które wymagają wysokiej wytrzymałości i odporności na sterylizację.
• W motoryzacji: wysokiej wydajności komponenty wyścigowe.

Porównanie: 17-4PH vs 316L dla druku 3D

Wniosek

17-4PH sferyczny proszek stopu jest podstawą przemysłowego druku 3D. Pozwala projektantom wykorzystać swobodę geometryczną AM do tworzenia złożonych,części lekkie, które mogą być obróbane cieplnie w celu osiągnięcia poziomu wytrzymałości równego wytrzymałościom stali o wysokiej wytrzymałościJego przewidywalna reakcja na przetwarzanie pozaprawne sprawia, że jest to niezawodny i potężny wybór dla wymagających zastosowań inżynierskich w sektorach lotniczych, obrony i motoryzacyjnych.