Das beste 17-4PH-Edelstahlpulver für den 3D-Druck

17-4PH-Pulver, auch bekannt als 17-4 Precipitation Hardening Stainless Steel Powder, ist ein hochfestes, korrosionsbeständiges Material, das in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Er gehört zur Familie der martensitischen nichtrostenden Stähle und bietet eine hervorragende Kombination aus mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Die Bezeichnung "17-4PH" bezieht sich auf die Zusammensetzung der Legierung, die aus etwa 17% Chrom, 4% Nickel, 4% Kupfer und einer kleinen Menge anderer Elemente besteht.

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Inhaltsübersicht

Überblick über 17-4PH-Edelstahlpulver für den 3D-Druck

17-4PH ist ein ausscheidungshärtendes Edelstahlpulver, das in der additiven Fertigung von hochfesten, korrosionsbeständigen Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau eingesetzt wird.

Dieser Artikel enthält einen detaillierten Leitfaden zu 17-4PH-Pulver für den 3D-Druck. Er behandelt Zusammensetzung, Eigenschaften, Druckparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Prüfung, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen. Die wichtigsten Informationen werden in leicht zugänglichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung von 17-4PH-Pulver

17-4PH ist ein Chrom-Kupfer-ausscheidungshärtender rostfreier Stahl mit einer Zusammensetzung von:

ElementGewicht %Zweck
EisenBilanzElement der Hauptmatrix
Chrom15 – 17.5Oxidationsbeständigkeit
Kupfer3 – 5Aushärtung durch Niederschlag
Nickel3 – 5Austenit-Stabilisator
Niobium0.15 – 0.45Hartmetall-Former
Mangan1 maxDesoxidationsmittel
Silizium1 maxDesoxidationsmittel
Kohlenstoff0,07 maxVerstärker und Karbidbildner

Das Kupfer sorgt für die Ausscheidungshärtung, während das Chrom die Korrosionsbeständigkeit gewährleistet.

Eigenschaften von 17-4PH-Pulver

17-4PH verfügt über eine vielseitige Kombination von Eigenschaften:

EigentumBeschreibung
Hohe FestigkeitZugfestigkeit bis zu 1310 MPa im gealterten Zustand
HärteBis zu 40 HRC, wenn gealtert
KorrosionsbeständigkeitIn vielen Umgebungen vergleichbar mit Edelstahl 316L
ZähigkeitBesser als martensitische nichtrostende Stähle
AbriebfestigkeitBesser als nichtrostende Stähle der Serie 300
Hohe TemperaturstabilitätBeibehaltung der Festigkeit bis zu 300°C

Aufgrund seiner Eigenschaften eignet es sich für verschiedene Anwendungen, vom Kunststoffformenbau bis hin zu Komponenten für die Luft- und Raumfahrt.

17-4PH-Edelstahlpulver

3D-Druckparameter für 17-4PH-Pulver

Typische Parameter für den Druck von 17-4PH sind:

ParameterTypischer WertZweck
Höhe der Schicht20-100 μmGleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Auflösung
Laserleistung150-400 WAusreichendes Schmelzen ohne Verdunstung
Scan-Geschwindigkeit400-1000 mm/sProduktivität vs. Dichte
Abstand zwischen den Luken100-200 μmDichte und Eigenschaften
UnterstützungsstrukturMinimalEinfache Entfernung
Heißisostatisches Pressen1120°C, 100 MPa, 3hBeseitigung von Porosität

Die Parameter werden hinsichtlich der Eigenschaften, der Zeit und der Nachbearbeitungsanforderungen optimiert.

Anwendungen von 3D-gedruckten 17-4PH-Teilen

Additiv gefertigte 17-4PH-Komponenten werden in:

IndustrieAnwendungen
Luft- und RaumfahrtStrukturelle Halterungen, Vorrichtungen, Betätigungselemente
MedizinischeZahnimplantate, chirurgische Instrumente
AutomobilindustrieHochfeste Verbindungselemente, Zahnräder
VerbraucherUhrenkoffer, Sportgeräte
IndustriellEndverwendung von Metallwerkzeugen, Vorrichtungen und Halterungen

Zu den Vorteilen von AM gehören komplexe Geometrien, kundenspezifische Anpassung, kürzere Vorlaufzeiten und kürzere Bearbeitungszeiten.

Spezifikationen für 17-4PH-Pulver für den 3D-Druck

17-4PH-Pulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:

ParameterSpezifikation
Partikelgrößenbereich15-45 μm typisch
PartikelformSphärische Morphologie
Scheinbare Dichte> 4 g/cc
Dichte des Gewindebohrers> 6 g/cc
Hall-Durchflussmenge> 23 Sekunden für 50 g
Reinheit>99,9%
Sauerstoffgehalt<100 ppm

Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Feuchtigkeitsgrade sind möglich.

Lieferanten von 17-4PH-Pulver

Zu den namhaften Anbietern gehören:

AnbieterStandort
LPW-TechnologieUK
Sandvik FischadlerUK
Zimmerer-ZusatzstoffUSA
PraxairUSA
ErasteelSchweden
AMETEKUSA

Die Preise reichen von $50/kg bis $120/kg, je nach Reinheit, Größe und Bestellmenge.

Handhabung und Lagerung von 17-4PH-Pulver

Da es sich um ein reaktives Material handelt, muss 17-4PH-Pulver kontrolliert gehandhabt werden:

  • In kühler, trockener, inerter Umgebung und vor Feuchtigkeit geschützt lagern
  • Verhinderung von Oxidation und Kontamination bei der Handhabung
  • Verwenden Sie leitfähige, geerdete Behälter, um statische Aufladung zu vermeiden.
  • Vermeiden Sie Staubansammlungen, um die Explosionsgefahr zu minimieren.
  • Lokale Entlüftung empfohlen
  • PSA tragen und Einatmen vermeiden

Eine sorgfältige Lagerung und Handhabung gewährleistet einen optimalen Zustand des Pulvers.

Inspektion und Prüfung von 17-4PH-Pulver

Zu den Qualitätsprüfungsmethoden gehören:

MethodeGeprüfte Parameter
SiebanalysePartikelgrößenverteilung
SEM-BildgebungMorphologie der Partikel
EDXChemie und Zusammensetzung
XRDVorhandene Phasen
PyknometrieDichte
Hall-DurchflussmengeFließfähigkeit des Pulvers

Tests nach ASTM-Normen überprüfen die Pulverqualität und die Konsistenz der Chargen.

Vergleich von 17-4PH mit alternativen Pulvern

17-4PH ist im Vergleich zu anderen Legierungen wie folgt:

LegierungStärkeKorrosionsbeständigkeitKostenSchweißeignung
17-4PHAusgezeichnetGutMittelMesse
316LMittelAusgezeichnetMittelAusgezeichnet
IN718GutGutHochMesse
CoCrMittelMesseMittelAusgezeichnet

Mit ausgewogenen Eigenschaften bietet 17-4PH für viele Anwendungen die beste Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten.

Vor- und Nachteile von 17-4PH-Pulver für den 3D-Druck

ProfisNachteile
Hohes Verhältnis von Festigkeit zu GewichtGeringere Oxidationsbeständigkeit als bei austenitischen nichtrostenden Stählen
Gute Kombination aus Festigkeit und KorrosionsbeständigkeitErforderliche Nachbearbeitungen wie HIP und Wärmebehandlung
Kostengünstiger als exotische LegierungenLagerung unter kontrollierter Atmosphäre erforderlich
Bewährte Referenzen in AMSchwierig zu schweißen und zu bearbeiten
Vergleichbare Eigenschaften wie bei geschmiedetem MaterialAnfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion

17-4PH ermöglicht hochleistungsfähige gedruckte Teile in allen Branchen, ist jedoch nicht für extreme Umgebungen geeignet.

Häufig gestellte Fragen über 17-4PH-Pulver für den 3D-Druck

F: Welcher Partikelgrößenbereich eignet sich am besten für den Druck von 17-4PH-Legierungen?

A: Ein Bereich von 15-45 Mikrometern bietet einen optimalen Pulverfluss und ermöglicht eine hohe Auflösung und Dichte der gedruckten Teile.

F: Welche Nachbearbeitung ist nach dem Druck mit 17-4PH erforderlich?

A: Heißisostatisches Pressen und Wärmebehandlung sind in der Regel erforderlich, um innere Hohlräume zu beseitigen, Spannungen abzubauen und optimale Eigenschaften zu erzielen.

F: Mit welchem Material ist 17-4PH für AM-Anwendungen am ehesten vergleichbar?

A: Es kommt der Korrosionsbeständigkeit von 316L am nächsten, ist aber viel stärker. 17-4PH bietet die beste Gesamtkombination für viele hochfeste Anwendungen oberhalb der Edelstahlserie 300.

F: Benötigt 17-4PH beim 3D-Druck Stützen?

A: Bei Überhängen und komplexen inneren Kanälen werden minimale Stützen empfohlen, um eine Verformung während des Drucks zu verhindern und eine einfache Entfernung zu ermöglichen.

F: In welchen Branchen werden additiv gefertigte 17-4PH-Komponenten verwendet?

A: Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Automobilbau, industrielle Werkzeuge und Konsumgüter sind die wichtigsten Anwendungsbereiche, die von 3D-gedruckten 17-4PH-Teilen profitieren.

F: Welche Genauigkeit und Oberflächengüte ist mit 17-4PH AM-Teilen erreichbar?

A: Nach der Nachbearbeitung können gedruckte 17-4PH-Komponenten Maßtoleranzen und Oberflächengüte erreichen, die mit denen von CNC-gefrästen Teilen vergleichbar sind.

F: Welche Dichte kann man bei optimierten 17-4PH-Drucken erwarten?

A: Mit 17-4PH werden routinemäßig Dichten von mehr als 99% erreicht, wenn ideale, auf die Legierung zugeschnittene Parameter verwendet werden, die den Kneteigenschaften entsprechen.

F: Ist 17-4PH mit Pulverbettschmelzverfahren kompatibel?

A: Ja, es kann mit selektivem Laserschmelzen (SLM), direktem Metall-Laser-Sintern (DMLS) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) bearbeitet werden.

F: Welche Fehler können beim Druck von 17-4PH-Komponenten auftreten?

A: Potenzielle Defekte sind Rissbildung, Verformung, Porosität, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauhigkeit. Sie können durch optimierte Druckparameter minimiert werden.

F: Können Stützstrukturen von 17-4PH gedruckten Teilen leicht entfernt werden?

A: Richtig konstruierte Minimalstützen sind aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften der Legierung im gealterten Zustand leicht zu lösen.

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