17-4PH สแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลสสแตนเลส

17-4PH (หรือที่รู้จักกันในชื่อ UNS S17400 หรือ Grade 630) เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดมาร์เทนซิติกที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน เป็นหนึ่งในผงโลหะที่สำคัญและใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตแบบเติมเนื้อ (AM) เนื่องจากมีการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งแรงสูง ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี และความเหมาะสมสำหรับการอบชุบ

1. ลักษณะสำคัญและองค์ประกอบทางเคมี

ประเภทโลหะผสม:เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกที่แข็งตัวด้วยการตกตะกอน

องค์ประกอบหลัก:

• โครเมียม (Cr): ~15-17.5% (ให้ความต้านทานการกัดกร่อน)
• นิกเกิล (Ni): ~3-5% (ให้ความเหนียวและช่วยในการแข็งตัวด้วยการตกตะกอน)
• ทองแดง (Cu): ~3-5% (องค์ประกอบสำคัญที่ก่อตัวเป็นสารตกตะกอนเสริมความแข็งแรง)
• ไนโอเบียม (Nb)/โคลัมเบียม (Cb): ~0.15-0.45% (ก่อตัวเป็นคาร์ไบด์ที่เสถียรและมีส่วนช่วยในเรื่องความแข็งแรง)
• คาร์บอน (C): ต่ำ (<0.07%) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมที่ดีและความต้านทานการกัดกร่อน

คุณสมบัติที่โดดเด่น:คุณสมบัติของมันจะไม่ปรากฏอย่างเต็มที่ในสถานะ "พิมพ์ออกมา" คุณสมบัติเหล่านี้จะพัฒนาขึ้นผ่านวงจรการอบชุบเฉพาะ (การบ่ม) หลังจากการพิมพ์

2. ลักษณะของผงสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (L-PBF)

สำหรับ Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) ผงจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวด:

• สัณฐานวิทยา:ทรงกลมอย่างสมบูรณ์แบบ นี่เป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลที่ดีเยี่ยมเพื่อสร้างชั้นผงที่เรียบและบาง
• การกระจายขนาดอนุภาค (PSD):ช่วงทั่วไปคือ 15-45 µm หรือ 20-53 µm การกระจายตัวที่ละเอียดและควบคุมอย่างแน่นหนานี้ช่วยให้สามารถพิมพ์ได้ความละเอียดสูงและชิ้นส่วนที่มีความหนาแน่นสูง
• การไหล:ดีเยี่ยม (เช่น Hall Flow < 30 วินาที/50 กรัม) มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเคลือบซ้ำอย่างสม่ำเสมอและความเสถียรของกระบวนการ
• ปริมาณออกซิเจนต่ำ:โดยทั่วไป < 500 ppm ทำได้โดยการทำให้เป็นอะตอมด้วยก๊าซ (มักจะเป็น VIGA หรือ EIGA) เพื่อป้องกันความเปราะและให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติทางกลที่ดี

3. เวิร์กโฟลว์การพิมพ์ 3 มิติและการอบชุบ

ข้อได้เปรียบที่แท้จริงของ 17-4PH นั้นถูกปลดล็อกหลังการประมวลผล:

• การพิมพ์ (L-PBF):ชิ้นส่วนถูกสร้างขึ้นทีละชั้น การแข็งตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคแบบมาร์เทนซิติกที่ค่อนข้างอ่อน เหนียว และอิ่มตัวยิ่งยวด (สภาพ A)
• การคลายความเครียด (ทางเลือกแต่แนะนำ):เพื่อลดความเครียดภายในจากกระบวนการพิมพ์
• การบำบัดสารละลาย (สภาพ A):ชิ้นส่วนถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูง (~1038°C / 1900°F) จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะทำให้เกิดโครงสร้างมาร์เทนซิติกที่มีคาร์บอนต่ำและอ่อนนุ่ม เหมาะสำหรับการตัดเฉือน
• การแข็งตัวด้วยการตกตะกอน (การบ่ม):นี่คือขั้นตอนที่สำคัญ ชิ้นส่วนจะถูกบ่มที่อุณหภูมิเฉพาะ (เช่น H900: 482°C / 900°F เป็นเวลา 1 ชั่วโมง) ในระหว่างนี้ ทองแดงและองค์ประกอบอื่นๆ จะตกตะกอนออกจากเมทริกซ์ สร้างความเครียดภายในมหาศาลและเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งอย่างมาก
  • สภาพ H900: ให้ความแข็งแรงสูงสุด
  • สภาพ H1025, H1150: บ่มที่อุณหภูมิสูงขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงลดลง แต่ความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อนสูงขึ้น

4. คุณสมบัติทางกล: พิมพ์ออกมาเทียบกับการอบชุบ

การเปลี่ยนแปลงนั้นน่าทึ่ง:

ประเด็นสำคัญ:17-4PH ที่พิมพ์ด้วย 3 มิติและผ่านการอบชุบอย่างเหมาะสมสามารถบรรลุคุณสมบัติทางกลที่เทียบเท่ากับ และบางครั้งก็เกินกว่า ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป (ผลิตตามธรรมเนียม)

5. ข้อดีสำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อ

• อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง:เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีน้ำหนักเบาและต้องการโครงสร้าง
• สามารถตัดเฉือนได้ดีเยี่ยมในสภาวะที่ผ่านการบำบัดด้วยสารละลาย:ช่วยให้สามารถตัดเฉือนหลังการพิมพ์ได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบก่อนการบ่มครั้งสุดท้าย
• ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี:แม้ว่าจะไม่ทนต่อการกัดกร่อนเท่ากับ 316L ในทุกสภาพแวดล้อม แต่ก็ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเล็กน้อย เช่น บรรยากาศทางทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่บ่มเกิน (H1150)
• ความเสถียรของมิติระหว่างการบ่ม:การอบชุบทำให้เกิดการบิดเบือนน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับการดับและการแบ่งเบาบรรเทาของเหล็กกล้าอื่นๆ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับรูปทรงเรขาคณิต AM ที่ซับซ้อน

6. การใช้งาน

17-4PH เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับส่วนประกอบที่มีความแข็งแรงสูงและใช้งานได้จริงในทุกอุตสาหกรรม:

• การบินและอวกาศ: ตัวยึด, แท่นเครื่องยนต์, ส่วนประกอบโดรน และฮาร์ดแวร์การบิน
• การป้องกันประเทศ: ส่วนประกอบปืน (ตัวรับ, ไกปืน), ชิ้นส่วนนำวิถี
• อุตสาหกรรม: ใบพัด, ใบพัดกังหัน, วาล์วแรงดันสูง และส่วนประกอบปั๊ม
• การแพทย์: ขากรรไกรเครื่องมือผ่าตัด, ดอกสว่านทันตกรรม และเครื่องมือที่ไม่สามารถฝังได้ซึ่งต้องการความแข็งแรงสูงและความต้านทานต่อการฆ่าเชื้อ
• ยานยนต์: ส่วนประกอบการแข่งรถสมรรถนะสูง

การเปรียบเทียบ: 17-4PH เทียบกับ 316L สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

บทสรุป

ผงโลหะผสมทรงกลม 17-4PH เป็นวัสดุหลักสำหรับการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรม ช่วยให้นักออกแบบสามารถใช้ประโยชน์จากอิสระทางเรขาคณิตของ AM เพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีน้ำหนักเบา ซึ่งสามารถอบชุบเพื่อให้ได้ระดับความแข็งแรงที่เทียบเท่ากับเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง การตอบสนองที่คาดการณ์ได้ต่อการประมวลผลหลังการผลิตทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้และทรงพลังสำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมที่ต้องการในภาคส่วนการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และยานยนต์