17-4PH bột hợp kim thép không gỉ cho in 3D

17-4PH (còn được gọi là UNS S17400 hoặc Grade 630) là một thép không gỉ martensitic cứng xuống.Nó là một trong những loại bột kim loại quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất phụ gia (AM) do sự kết hợp độc đáo của sức mạnh cao, khả năng chống ăn mòn tốt và phù hợp với xử lý nhiệt.

1Các đặc điểm chính và thành phần hóa học

Loại hợp kim:Thép không gỉ Martensitic cứng mưa.

Thành phần chính:

• Chromium (Cr): ~15-17,5% (cung cấp khả năng chống ăn mòn)
• Nickel (Ni): ~ 3-5% (cung cấp độ dẻo dai và hỗ trợ làm cứng mưa)
• Đồng (Cu): ~ 3-5% (phần chính tạo thành các trầm tích tăng cường)
• Niobium (Nb) / Columbium (Cb): ~ 0,15-0,45% (hình thành carbide ổn định và góp phần vào độ bền)
• Carbon (C): thấp (<0,07%) để đảm bảo khả năng hàn tốt và chống ăn mòn.

Tính năng xác định:Các tính chất của nó không được thực hiện đầy đủ trong trạng thái "như in". Chúng được phát triển thông qua một chu kỳ xử lý nhiệt cụ thể (lão hóa) sau khi in.

2Đặc điểm bột cho in 3D (L-PBF)

Đối với Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), bột phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt:

• Hình thái:Hoàn toàn hình cầu. Điều này là không thể thương lượng để đảm bảo khả năng chảy tuyệt vời để tạo ra lớp bột mịn, mỏng.
• Phân bố kích thước hạt (PSD):Phạm vi điển hình là 15-45 μm hoặc 20-53 μm. Phân phối tốt, được kiểm soát chặt chẽ này cho phép in độ phân giải cao và các bộ phận dày đặc.
• Khả năng lưu thông:Tốt (ví dụ, Hall Flow < 30 s/50g).
• Nồng độ oxy thấp:Thông thường < 500 ppm. Được đạt được thông qua hạt nhân hóa khí (thường là VIGA hoặc EIGA) để ngăn ngừa sự mong manh và đảm bảo tính chất cơ học tốt.

3. Dòng công việc in 3D & xử lý nhiệt

Ưu điểm thực sự của 17-4PH là mở khóa sau khi xử lý:

• in (L-PBF):Phần này được xây dựng từng lớp một. Sự cứng nhanh tạo ra một cấu trúc vi mô martensit tương đối mềm, dẻo dai và siêu bão hòa (Quyền A).
• Giảm căng thẳng (Tìm lựa nhưng khuyến cáo):Để giảm căng thẳng nội bộ từ quá trình in.
• Phương pháp xử lý dung dịch (trạng thái A):Phần này được nung nóng đến nhiệt độ cao (~ 1038 ° C / 1900 ° F) và sau đó được làm mát nhanh chóng.
• Làm cứng do mưa (lớn tuổi):Đây là bước quan trọng. Phần được lão hóa ở nhiệt độ cụ thể (ví dụ, H900: 482 ° C / 900 ° F trong 1 giờ). Trong quá trình này, đồng và các yếu tố khác bị trầm tích ra khỏi ma trận,tạo ra căng thẳng bên trong rất lớn và tăng mạnh mẽ sức mạnh và độ cứng.
  • H900 Tình trạng: đạt được độ bền cao nhất.
  • H1025, H1150 Điều kiện: Lão hóa ở nhiệt độ cao hơn, dẫn đến độ bền thấp hơn nhưng độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn cao hơn.

4- Tính chất cơ học: Như in so với xử lý nhiệt

Sự biến đổi rất ấn tượng:

Bài học quan trọng:In 3D và xử lý nhiệt đúng cách 17-4PH có thể đạt được các tính chất cơ học tương đương và đôi khi vượt quá đối tác rèn (sản xuất truyền thống).

5Ưu điểm cho sản xuất phụ gia

• Tỷ lệ sức mạnh cao so với trọng lượng:Lý tưởng cho các thành phần nhẹ, đòi hỏi cấu trúc.
• Khả năng gia công tuyệt vời trong trạng thái xử lý dung dịch:Cho phép dễ dàng gia công hậu in với độ khoan dung chặt chẽ trước khi lão hóa cuối cùng.
• Chống ăn mòn tốt:Mặc dù không chống ăn mòn như 316L trong tất cả các môi trường, nhưng nó hoạt động tốt trong các môi trường ăn mòn nhẹ như khí quyển biển, đặc biệt là trong điều kiện quá già (H1150).
• Sự ổn định kích thước trong thời gian lão hóa:Việc xử lý nhiệt gây ra sự biến dạng tối thiểu so với làm nguội và làm nóng các thép khác, điều này rất quan trọng đối với các hình học AM phức tạp.

6Ứng dụng

17-4PH là vật liệu được lựa chọn cho các thành phần chức năng mạnh mẽ trong các ngành công nghiệp:

• Hàng không vũ trụ: Kệ, gắn động cơ, các thành phần máy bay không người lái và phần cứng bay.
• Phòng thủ: Các thành phần súng (những thiết bị thu, kích hoạt), các bộ phận hướng dẫn tên lửa.
• Công nghiệp: Máy đẩy, lưỡi tuabin, van áp suất cao và các thành phần bơm.
• Y tế: Hộp hàm dụng cụ phẫu thuật, khoan nha khoa và các dụng cụ không cấy ghép đòi hỏi độ bền cao và chống khử trùng.
• Ô tô: Các thành phần đua xe hiệu suất cao.

So sánh: 17-4PH so với 316L cho in 3D

Kết luận

Bột hợp kim cầu 17-4PH là vật liệu nền tảng cho in 3D công nghiệp. Nó cho phép các nhà thiết kế tận dụng sự tự do hình học của AM để tạo ra phức tạp,Các bộ phận nhẹ có thể được xử lý nhiệt để đạt được mức độ bền cạnh tranh với thép cường độ caoPhản ứng dự đoán của nó đối với hậu xử lý làm cho nó trở thành một lựa chọn đáng tin cậy và mạnh mẽ cho các ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, quốc phòng và ô tô.