Порошок нержавеющей стали 17-4PH, упрочняемый дисперсионным твердением, для 3D-печати

1. Введение

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) — это мартенситная нержавеющая сталь, упрочняемая дисперсионным твердением, широко используемая в аэрокосмической, медицинской, морской и промышленной отраслях благодаря своей превосходной прочности, коррозионной стойкости и обрабатываемости. При использовании в качестве предварительно легированного металлического порошка для аддитивного производства (AM) он позволяет производить высокопроизводительные, сложные компоненты с превосходными механическими свойствами по сравнению с традиционным производством.

2. Основные свойства сплава 17-4PH

Химический состав (ASTM A564)

Механические свойства (после термообработки)

Преимущества 17-4PH в AM

✔ Высокое соотношение прочности к весу
✔ Хорошая коррозионная стойкость (морская и химическая среды)
✔ Упрочнение дисперсионным твердением (регулируемые механические свойства)
✔ Отличная свариваемость и обрабатываемость
✔ Подходит для сложных геометрий (например, решетчатых структур)

3. Характеристики порошка для 3D-печати

Метод производства порошка

• Газовая атомизация (аргон или азот) → Обеспечивает высокую сферичность и текучесть

• Распределение частиц по размерам:

  • 15 - 45 µm (для лазерного спекания в порошковом слое - LPBF)

  • 45 - 106 µm (для струйной печати связующим или DED)

Требования к качеству порошка

4. Процессы 3D-печати для 17-4PH

A. Лазерное спекание в порошковом слое (LPBF/SLM)

• Лучше всего подходит для: Высокоточных деталей (медицинские имплантаты, аэрокосмические кронштейны).

• Типичные параметры:

  • Мощность лазера: 200 - 350 Вт

  • Толщина слоя: 20 - 40 µm

  • Скорость сканирования: 700 - 1200 мм/с

  • Предварительный нагрев платформы: 80 - 200°C (снижает остаточное напряжение)

B. Струйная печать связующим (BJ)

• Лучше всего подходит для: крупносерийного производства (например, промышленная оснастка).

• Последующая обработка: Спекание + ГИП (горячее изостатическое прессование).

C. Прямое осаждение энергии (DED)

• Лучше всего подходит для: Крупных деталей и ремонта (например, морские винты).

5. Последующая обработка и термообработка

A. Снятие напряжений (необязательно)

• Условие: 482°C (900°F) в течение 1 часа → Снижает остаточные напряжения.

B. Гомогенизирующий отжиг (Состояние A)

• Процесс: 1038°C (1900°F) в течение 30 минут → Гомогенизирует микроструктуру.

• Охлаждение: Закалка на воздухе или в масле → Образует мартенсит.

C. Упрочнение дисперсионным твердением (H900, H1025, H1150)

D. Горячее изостатическое прессование (ГИП)

• Условия: 1120°C при 100 МПа в течение 4 часов → Устраняет пористость.

E. Обработка поверхности

• Механическая обработка: Хорошая обрабатываемость в отожженном состоянии.

• Электрополировка: Улучшает коррозионную стойкость.

6. Применение 3D-печатного 17-4PH

7. Проблемы и решения

8. Тенденции будущего

• Гибридное производство (AM + обработка на станках с ЧПУ)

• Оптимизация параметров на основе ИИ

• Улучшения переработки порошка