Prášek z nerezové oceli 17-4PH v roce 2024

Přehled

Prášek z nerezové oceli 17-4PH je srážením vytvrzená martenzitická nerezová ocel, kterou lze použít pro kovový 3D tisk. Má vysokou pevnost a tvrdost spolu s dobrou odolností proti korozi. Nerez 17-4PH obsahuje přibližně 4% mědi, která umožňuje věkové kalení slitiny prostřednictvím precipitace částic bohatých na měď.

Tento článek obsahuje přehled prášku 17-4PH včetně jeho složení, vlastností, zpracování, aplikací, dodavatelů a srovnání s jinými slitinami. Klíčové údaje jsou shrnuty v tabulkách níže.

složení prášku 17-4PH

název 17-4PH je odvozen od jeho složení, které obsahuje přibližně 4 % mědi. Hlavními legujícími prvky jsou:

Živel	Hmotnost %
Chrom	15 – 17.5%
Nikl	3 – 5%
Měď	3 – 5%
Mangan	≤ 1%
Křemík	≤ 1%
Uhlík	≤ 0.07%
Síra & amp; fosfor	≤ 0,04%
Dusík	≤ 0,03%

Obsah mědi vede k precipitačnímu kalení, které podstatně zvyšuje pevnost a tvrdost materiálu 17-4PH. Chrom zajišťuje odolnost proti korozi. Nikl rovněž zvyšuje odolnost proti korozi a zároveň zvyšuje tažnost a houževnatost.

vlastnosti prášku 17-4PH

prášek 17-4PH nabízí vynikající kombinaci vysoké pevnosti a dobré odolnosti proti korozi. Mezi klíčové vlastnosti patří:

Vlastnictví	Popis
Síla	Pevnost v tahu až 1 380 MPa, mez kluzu až 1 240 MPa
Tvrdost	Po stárnutí až 44 HRC
Odolnost proti korozi	Lepší než nerezové oceli řady 400 díky mědi
Obrobitelnost	Obtížněji obrobitelné než řada 300 kvůli vyšší pevnosti
Magnetismus	Mírně magnetické díky martenzitické mikrostruktuře
Svařitelnost	Nižší svařitelnost než u řady 300 v důsledku precipitačního kalení

Pevnost, tvrdost a odolnost proti korozi lze upravit tepelným zpracováním. Žíhání roztokem činí slitinu měkkou a tvárnou. Následné stárnutí vyvolá vysrážení částic bohatých na měď, které brání pohybu dislokací, čímž se materiál zpevní a zpevní.

zpracování 17-4PH

prášek 17-4PH lze zpracovávat několika metodami 3D tisku kovů:

• Laserová fúze v práškovém loži (L-PBF)
• Fúze v práškovém loži s elektronovým svazkem (E-PBF)
• Usměrněná depozice energie (DED)

L-PBF je jedním z nejběžnějších přístupů. Parametry procesu musí být pečlivě kontrolovány, aby se dosáhlo hustých dílů bez trhlin a zabránilo se zbytkovým napětím.

Typické podmínky zpracování prášku 17-4PH v L-PBF:

• Tloušťka vrstvy: 20-50 μm
• Výkon laseru: 100-400 W
• Rychlost skenování: 100-1500 mm/s
• Rozteč poklopů: 80-120 μm
• Průměr paprsku: 50-100 μm

Po tisku se doporučuje tepelné zpracování pro uvolnění zbytkových napětí. Pro zvýšení tvrdosti a pevnosti lze vytištěné díly žíhat v roztoku a zestárnout.

aplikace 17-4PH

materiál 17-4PH se používá pro kovové 3D tištěné díly vyžadující vysokou pevnost, tvrdost a střední odolnost proti korozi v různých průmyslových odvětvích:

• Letectví a kosmonautika: Lopatky turbín, oběžná kola, spojovací materiál, držáky
• Automobilový průmysl: Součásti převodovek, díly turbodmychadel
• Ropa & amp; plyn: Ventily, díly pro ústí vrtů, čerpadla
• Obecné inženýrství: Nástroje, přípravky, formy

Díky vysoké tvrdosti po stárnutí je materiál 17-4PH vhodný pro aplikace odolné proti opotřebení. Může nahradit těžko obrobitelné materiály, jako jsou nástrojové oceli pro vstřikovací formy a zápustky. Tato slitina se běžně používá pro vysokopevnostní konstrukční konzoly a pouzdra.

dodavatelé prášku 17-4PH

prášek 17-4PH je komerčně dostupný u předních výrobců kovových prášků:

Dodavatel	Třídy výrobků	Rozsah velikostí
Sandvik	Osprey 17-4PH	15-45 μm
Tesař	17-4PH	15-45 μm
Praxair	17-4 PH	15-53 μm
Technologie LPW	17-4PH	15-45 μm
Erasteel	17-4 PH	20-150 μm

Ceny se pohybují od 50 do 90 dolarů za libru v závislosti na objednaném množství. K dispozici jsou vlastní rozdělení velikosti částic a třídy vysoké čistoty (např. pasivované fosfáty).

17-4PH vs ostatní slitiny

srovnání 17-4PH s nerezovou ocelí a slitinami nástrojové oceli je následující:

Slitina	Síla	Odolnost proti korozi	Komentáře
17-4PH	Velmi vysoko	Mírný	Srážkové kalení; vysoká tvrdost; dobrá kombinace pevnosti a odolnosti proti korozi
316L	Střední	Vynikající	Standardní korozivzdorná nerezová ocel; nízká pevnost; není tepelně zpracovatelná; levnější
PH 13-8	Vysoký	Vynikající	Srážkové kalení; vysoká pevnost a odolnost proti korozi; obsahuje 8 % niklu
Nástrojová ocel H13	Velmi vysoko	Mírný	Standardní nástrojová ocel; vysoká tvrdost, ale nižší odolnost proti korozi; dražší

FAQ

Jaké jsou hlavní výhody nerezové oceli 17-4PH?

Hlavními výhodami materiálu 17-4PH jsou jeho vysoká pevnost a tvrdost ve spojení se střední odolností proti korozi. Stárnutím lze dosáhnout tvrdosti až 44 HRC. Nabízí podstatně vyšší pevnost než nerezové oceli řady 300.

K čemu se používá nerezová ocel 17-4PH?

Mezi běžné aplikace materiálu 17-4PH patří konstrukční součásti, jako jsou konzoly a pouzdra, díly odolné proti opotřebení, vstřikovací formy a zápustky pro plasty, oběžná kola, ventily a součásti pro letecký průmysl. Je široce používán v leteckém, ropném a plynárenském průmyslu, automobilovém průmyslu a všeobecném strojírenství.

Proč je materiál 17-4PH vhodný pro 3D tisk z kovu?

tiskárna 17-4PH má nízkou tepelnou vodivost a koeficient tepelné roztažnosti, takže je méně náchylná ke zbytkovému napětí a praskání během tisku. Jeho vysoká tvrdost umožňuje tisknout nástroje odolné proti opotřebení. Slitina je běžně dostupná ve formě prášku.

Jaké tepelné zpracování se používá pro 17-4PH?

17-4PH se obvykle žíhá v roztoku při teplotě 1038-1066 °C a následně stárne při teplotě 371-427 °C, aby se vysrážely částice bohaté na měď. Tím slitina výrazně ztvrdne a zpevní se. Před tepelným zpracováním se doporučuje uvolnění napětí.

Jak si vede ocel 17-4PH ve srovnání s nástrojovou ocelí 316L a H13?

17-4PH má mnohem vyšší pevnost a tvrdost než nerezová ocel 316L, ale nižší odolnost proti korozi. V porovnání s nástrojovou ocelí H13 nabízí 17-4PH lepší odolnost proti korozi při mírně nižší tvrdosti. ocel 17-4PH poskytuje dobrou rovnováhu mezi tvrdostí, pevností a odolností proti korozi.

Jaká opatření jsou nutná při 3D tisku 17-4PH?

Pro minimalizaci zbytkových napětí a vzniku trhlin je důležitá pečlivá volba procesních parametrů a uvolňování napětí mezi vrstvami. U složitých geometrií je také třeba optimalizovat orientaci tisku, podpůrné struktury a rozlišení/výšku vrstvy.

Kteří dodavatelé nabízejí prášek 17-4PH?

Mezi přední dodavatele prášku 17-4PH patří společnosti Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology a Erasteel. Prášek je k dispozici v různých rozměrech přizpůsobených pro procesy AM, jako je DED a L-PBF.

Často kladené otázky (FAQ)

1) What powder specs matter most for Stainless Steel 17-4PH Powder in LPBF?

• Spherical 15–45 µm PSD, low satellites, O ≤0.05–0.10 wt%, N ≤0.03 wt%, H ≤0.005 wt%, Hall/Carney flow within spec, and consistent apparent/tap density for stable spreadability and high relative density.

2) Which heat-treatment condition is best for AM 17-4PH: H900, H1025, or H1150?

• H900 maximizes strength/hardness but reduces toughness; H1025 balances strength and toughness for general structural parts; H1150/H1150M improves toughness and stress-corrosion cracking resistance for pressure-retaining or vibration-loaded parts.

3) Do LPBF parts require HIP for 17-4PH?

• HIP is recommended for fatigue/leak-critical parts to close internal porosity and improve fatigue life; many non-critical brackets achieve ≥99.5% density as-built without HIP using tuned parameters.

4) How does powder reuse affect properties?

• Reuse can increase O/N pickup and PSD drift, impacting density and ductility. Implement sieving, O/N/H monitoring, exposure time logs, and blend with virgin powder (e.g., 20–30%) to maintain specification and consistency.

5) Are AM 17-4PH properties comparable to wrought?

• Yes, with qualified parameters and proper heat treatment. Post-H900/H1025 conditions typically meet or exceed wrought-strength levels; verify through tensile, hardness, impact, and corrosion testing per applicable specs.

2025 Industry Trends

• Parameter sets by OEMs: Wider availability of validated LPBF build recipes for 17-4PH targeting near-zero lack-of-fusion with improved contour/remelt strategies and optimized gas flow.
• Low-N variants: Increased supply of Nb-stabilized/low-nitrogen powder cuts to reduce δ-ferrite and improve toughness post-aging.
• Sustainability and circularity: Powder take-back/reconditioning with certified O/N/H restoration; argon recirculation and closed-loop powder handling.
• Binder jetting maturation: Finer cuts (5–25 µm) with tailored debind/sinter schedules deliver 96–98% density as-sintered; HIP for pressure service.
• Data-rich CoAs: Standard inclusion of PSD raw data, O/N/H trends, SEM morphology, and exposure-time logs to accelerate PPAP/FAI.

2025 Snapshot: Stainless Steel 17-4PH Powder KPIs

Metric (2025e)	Typical Value/Range	Notes/Source
LPBF PSD	D10 15–20 µm; D50 25–35 µm; D90 40–50 µm	ISO/ASTM 52907 context
Interstitials (AM-grade)	O ≤0.05–0.10 wt%; N ≤0.03 wt%; H ≤0.005 wt%	Supplier CoAs
As-built relative density	≥99.5% with tuned parameters	CT verification
Post-HIP density	≥99.9%	Leak-/fatigue-critical
Typical UTS (H900)	~1,100–1,300 MPa	Spec- and process-dependent
Typical UTS (H1025)	~1,000–1,150 MPa	Vyšší houževnatost
Price band (powder)	~$25–$60/kg (region/volume/spec)	Market quotes 2024–2025
Doba realizace	3–7 weeks stocked; 8–12 weeks MTO	Supplier disclosures

Authoritative sources:

• ISO/ASTM 52907; ASTM F3049 (powder characterization): https://www.astm.org, https://www.iso.org
• ASTM A564/A693 (17-4PH bars/plates), AMS 5643/5604 (17-4PH), SAE/AMS heat-treatment callouts
• ASM Handbook Vol. 7 (Powder Metallurgy), Vol. 4 (Heat Treating): https://www.asminternational.org
• AMPP/NACE corrosion resources: https://www.ampp.org

Latest Research Cases

Case Study 1: LPBF 17-4PH H1025 Brackets for Offshore Wind (2025)

• Background: An offshore OEM needed corrosion-resistant, high-strength brackets with reduced lead time and consistent fatigue performance in a marine environment.
• Solution: Adopted AM-grade Stainless Steel 17-4PH Powder (D50 ~32 µm, O 0.06 wt%); tuned contour+remelt strategy; stress relief → HIP → H1025; passivated per ASTM A967.
• Results: Relative density ≥99.9% post-HIP; UTS 1,090 MPa, elongation 12%; salt-spray performance on par with wrought; fatigue life at R=0.1 improved 20% vs. as-built + H1025 without HIP; lead time −35%.

Case Study 2: Binder-Jetted 17-4PH Tooling Inserts with Conformal Cooling (2024/2025)

• Background: A molding supplier sought cycle-time reduction and wear resistance without expensive H13.
• Solution: Used 5–20 µm powder; solvent debind + high-purity H2/N2 sinter; selective HIP for high-pressure inserts; H900 aging; abrasive flow machining for channels.
• Results: As-sintered density 97–98%; HIPed parts ≥99.7%; cycle time −18% via conformal channels; wear rate −25% vs. conventional 420 stainless insert after 100k shots.

Názory odborníků

• Dr. John A. Slotwinski, Additive Manufacturing Metrology Expert (former NIST)
• Viewpoint: “For 17-4PH, monitoring interstitials and PSD tails across reuse cycles is as vital as density measurements to ensure repeatable mechanical properties.”
• Prof. Tresa M. Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
• Viewpoint: “HIP plus appropriate aging (H1025/H1150) offers a robust path to wrought-comparable fatigue performance while mitigating lack-of-fusion defects.”
• Dr. Christina Bertulli, Director of Materials Engineering, EOS
• Viewpoint: “Validated process maps and data-rich CoAs are shortening time-to-qualification for Stainless Steel 17-4PH Powder in energy and industrial sectors.”

Practical Tools/Resources

• Standards and specs: ISO/ASTM 52907; ASTM F3049; ASTM A564/A705; AMS 5643/5604 for property targets and heat-treatment guidance
• Corrosion testing: ASTM A967/A380 (passivation), ASTM G48 (pitting), ASTM B117 (salt spray) for comparative screening
• Metrology: Inert gas fusion (O/N/H), laser diffraction (PSD), SEM for morphology, CT for porosity, tensile per ASTM E8, hardness per ASTM E18
• Process control: Gas purity monitoring (O2 <100 ppm), contour+remelt scan strategies, powder reuse SOPs with exposure tracking and sieving, SPC on density/mechanicals
• Design/simulation: Ansys/Simufact Additive for distortion/supports; lattice and topology optimization for weight and cooling-channel design

Implementation tips:

• Choose heat-treatment condition to match performance needs: H900 for max strength; H1025 for balanced properties; H1150 for improved toughness/SCC resistance.
• Specify CoA with chemistry incl. interstitials, PSD (D10/D50/D90), SEM morphology, flow/tap/apparent density, moisture/LOD, and lot genealogy.
• Plan HIP for fatigue- or leak-critical parts; validate density with CT and confirm corrosion via passivation + targeted tests (G48/B117).
• Control powder reuse: set cycle limits, blend with virgin, and monitor O/N/H and PSD drift to maintain consistency.

Last updated: 2025-10-13
Changelog: Added focused 5-question FAQ, 2025 KPI table for AM-grade 17-4PH, two recent case studies (LPBF offshore brackets and binder-jetted tooling inserts), expert viewpoints, and practical tools/resources with implementation tips
Next review date & triggers: 2026-04-20 or earlier if ISO/ASTM/AMS standards update, supplier CoA practices change, or new data on HIP/aging effects and powder reuse for 17-4PH AM is published