17-4PH порошок из сплава из нержавеющей стали для 3D печати

17-4PH (также известный как UNS S17400 или класс 630) - осадочно-закаливающая мартенситная нержавеющая сталь.Это один из самых важных и широко используемых металлических порошков в аддитивном производстве (AM) из-за его уникальной комбинации высокой прочности, хорошая коррозионная стойкость и пригодность для тепловой обработки.

1Основные характеристики и химический состав

Тип сплава:Мартенситная нержавеющая сталь с осадково-закармливающей способностью.

Основной состав:

• Хром (Cr): ~15-17,5% (обеспечивает коррозионную устойчивость)
• Никель (Ni): ~ 3-5% (обеспечивает прочность и помогает осадку закаливание)
• Медь (Cu): ~3-5% (ключевой элемент, образующий укрепляющие осаждения)
• Ниобий (Nb) /Колумбий (Cb): ~ 0,15-0,45% (образует устойчивые карбиды и способствует прочности)
• Углерод (C): низкий (< 0,07%) для обеспечения хорошей сварочности и коррозионной стойкости.

Определяющая особенность:Его свойства не полностью реализованы в состоянии "как напечатанное".

2Характеристики порошка для 3D-печати (L-PBF)

Для лазерного фузия порошкового ложка (L-PBF) порошок должен соответствовать строгим требованиям:

• Морфология:Это не подлежит обсуждению для обеспечения отличной пропускной способности для создания гладких, тонких слоев порошка.
• Распределение размеров частиц (PSD):Типичный диапазон - 15-45 мкм или 20-53 мкм. Это тонкое, тщательно контролируемое распределение позволяет печатать высокое разрешение и плотные детали.
• Проницаемость:Отличное (например, Hall Flow < 30 s/50g). Критически важно для постоянного переодевания и стабильности процесса.
• Низкое содержание кислорода:Обычно < 500 ppm. Добивается путем атомизации газа (часто VIGA или EIGA) для предотвращения ломкости и обеспечения хороших механических свойств.

3Рабочий процесс 3D-печати и тепловой обработки

Истинное преимущество 17-4PH заключается в послеобработке:

• Печать (L-PBF):Часть построена слоем за слоем. Быстрое затвердевание создает относительно мягкую, пластичную и сверхнасыщенную мартенситовую микроструктуру (состояние А).
• Успокоение от стресса (необязательно, но рекомендуется):Для уменьшения внутреннего напряжения от процесса печати.
• Обработка раствором (состояние А):Часть нагревается до высокой температуры (~ 1038 ° C / 1900 ° F) и затем быстро охлаждается.
• Осадковое затвердевание (старение):Это критический этап. Часть стареть при определенной температуре (например, H900: 482 ° C / 900 ° F в течение 1 часа). Во время этого, медь и другие элементы осаждаются из матрицы,создавая огромное внутреннее напряжение и резко увеличивая силу и твердость.
  • H900 Состояние: достигает максимальной прочности.
  • H1025, H1150 Условия: старение при более высоких температурах, что приводит к более низкой прочности, но более высокой прочности и коррозионной стойкости.

4Механические свойства: печатные или термообработанные

Преобразование драматично:

Ключевой вывод:3D-печать и надлежащая термическая обработка 17-4PH может достичь механических свойств, которые сопоставимы и иногда превосходят его кованный (традиционно изготовленный) аналог.

5Преимущества аддитивного производства

• Высокое соотношение прочности к весу:Идеально подходит для легких, строение требовательных компонентов.
• Отличная обрабатываемость в растворе:Позволяет легко обработать послепечатные материалы до строгих толерантов перед окончательным старением.
• Хорошая коррозионная стойкость:Хотя он не так устойчив к коррозии, как 316L во всех средах, он хорошо работает в мягко коррозионных условиях, таких как морская атмосфера, особенно в условиях старения (H1150).
• Устойчивость измерений во время старения:Тепловая обработка приводит к минимальным искажениям по сравнению с тушением и закаливанием других сталей, что имеет решающее значение для сложной геометрии AM.

6. Приложения

17-4PH является материалом выбора для высокопрочных функциональных компонентов в различных отраслях промышленности:

• Аэрокосмическая промышленность: скобки, монтажи двигателей, компоненты дронов и аппаратное обеспечение полета.
• Оборона: компоненты огнестрельного оружия (приемники, спусковые установки), части для управления ракетами.
• Промышленность: импеллеры, лопасти турбин, клапаны высокого давления и компоненты насосов.
• Медицинское: челюсти хирургических инструментов, зубные сверла и неимплантируемые инструменты, требующие высокой прочности и устойчивости к стерилизации.
• Автомобиль: высокопроизводительные компоненты для гонок.

Сравнение: 17-4PH против 316L для 3D-печати

Заключение

17-4PH сферический порошок сплава является краеугольным камнем материала для промышленной 3D печати.легкие части, которые могут быть термически обработаны для достижения уровня прочности, соперничающего с высокопрочной стальюЕго предсказуемая реакция на пост-обработку делает его надежным и мощным выбором для требовательных инженерных приложений в аэрокосмическом, оборонном и автомобильном секторах.