Edelstahl 17-4PH Pulver in 2024

Übersicht

Edelstahl 17-4PH Pulver ist ein ausscheidungshärtender martensitischer Edelstahl, der für den 3D-Druck von Metallen verwendet werden kann. Er hat eine hohe Festigkeit und Härte sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit. 17-4PH enthält etwa 4% Kupfer, das die Aushärtung der Legierung durch Ausscheidung kupferhaltiger Partikel ermöglicht.

Dieser Artikel gibt einen Überblick über 17-4PH-Pulver, einschließlich seiner Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Lieferanten und Vergleiche mit anderen Legierungen. Die wichtigsten Details sind in den nachstehenden Tabellen zusammengefasst.

17-4PH Zusammensetzung des Pulvers

17-4PH hat seinen Namen von seiner Zusammensetzung, die etwa 4% Kupfer enthält. Die wichtigsten Legierungselemente sind:

Element	Gewicht %
Chrom	15 – 17.5%
Nickel	3 – 5%
Kupfer	3 – 5%
Mangan	≤ 1%
Silizium	≤ 1%
Kohlenstoff	≤ 0,07%
Schwefel & Phosphor	≤ 0,04%
Stickstoff	≤ 0,03%

Der Kupfergehalt führt zu einer Ausscheidungshärtung, die die Festigkeit und Härte von 17-4PH erheblich erhöht. Das Chrom sorgt für Korrosionsbeständigkeit. Nickel erhöht ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit und verbessert gleichzeitig die Duktilität und Zähigkeit.

17-4PH Pulvereigenschaften

17-4PH-Pulver bietet eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit. Die wichtigsten Eigenschaften sind:

Eigentum	Beschreibung
Stärke	Zugfestigkeit bis zu 1.380 MPa, Streckgrenze bis zu 1.240 MPa
Härte	Bis zu 44 HRC nach Alterung
Korrosionsbeständigkeit	Besser als nichtrostende Stähle der Serie 400 aufgrund von Kupfer
Bearbeitbarkeit	Schwieriger zu bearbeiten als die Serie 300 aufgrund der höheren Festigkeit
Magnetismus	Leicht magnetisch aufgrund des martensitischen Gefüges
Schweißeignung	Geringere Schweißbarkeit als die Serie 300 aufgrund der Ausscheidungshärtung

Die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit kann durch Wärmebehandlung angepasst werden. Das Lösungsglühen macht die Legierung weich und dehnbar. Die anschließende Alterung führt zur Ausscheidung kupferhaltiger Partikel, die die Bewegung von Versetzungen behindern, wodurch das Material gehärtet und verstärkt wird.

17-4PH Verarbeitung

17-4PH-Pulver kann mit verschiedenen Metall-3D-Druckverfahren verarbeitet werden:

• Laser-Pulver-Bett-Fusion (L-PBF)
• Elektronenstrahl-Pulverbettfusion (E-PBF)
• Gerichtete Energieabscheidung (DED)

L-PBF ist einer der gängigsten Ansätze. Die Prozessparameter müssen sorgfältig kontrolliert werden, um dichte, rissfreie Teile zu erhalten und Eigenspannungen zu vermeiden.

Typische Verarbeitungsbedingungen für 17-4PH-Pulver in L-PBF:

• Schichtdicke: 20-50 μm
• Laserleistung: 100-400 W
• Scan-Geschwindigkeit: 100-1500 mm/s
• Abstand der Schraffuren: 80-120 μm
• Strahldurchmesser: 50-100 μm

Nach dem Druck wird eine Spannungsarmglühung empfohlen, um Restspannungen abzubauen. Die gedruckten Teile können lösungsgeglüht und gealtert werden, um die Härte und Festigkeit zu erhöhen.

17-4PH Anwendungen

17-4PH wird für 3D-gedruckte Metallteile verwendet, die eine hohe Festigkeit, Härte und mäßige Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl von Branchen erfordern:

• Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln, Laufräder, Befestigungselemente, Halterungen
• Kraftfahrzeuge: Getriebekomponenten, Turboladerteile
• Öl und Gas: Ventile, Bohrlochkopfteile, Pumpen
• Allgemeine Technik: Werkzeuge, Vorrichtungen, Gussformen

Die hohe Härte nach der Alterung macht 17-4PH für verschleißfeste Anwendungen geeignet. Es kann schwer zu bearbeitende Werkstoffe wie Werkzeugstähle für Spritzgussformen und -gesenke ersetzen. Die Legierung wird häufig für hochfeste strukturelle Halterungen und Gehäuse verwendet.

17-4PH-Pulver Lieferanten

17-4PH-Pulver ist im Handel bei führenden Metallpulverherstellern erhältlich:

Anbieter	Produkt-Güteklassen	Größenbereich
Sandvik	Fischadler 17-4PH	15-45 μm
Schreiner	17-4PH	15-45 μm
Praxair	17-4 PH	15-53 μm
LPW-Technologie	17-4PH	15-45 μm
Erasteel	17-4 PH	20-150 μm

Die Preise reichen von $50/lb bis $90/lb je nach Bestellmenge. Kundenspezifische Partikelgrößenverteilungen und hochreine Sorten (z. B. phosphatpassiviert) sind erhältlich.

17-4PH im Vergleich zu anderen Legierungen

17-4PH ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl und Werkzeugstahllegierungen wie folgt:

Legierung	Stärke	Korrosionsbeständigkeit	Kommentare
17-4PH	Sehr hoch	Mäßig	Ausscheidungshärtung; hohe Härte; gute Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
316L	Mittel	Ausgezeichnet	Standardkorrosionsbeständiger Edelstahl; geringe Festigkeit; nicht wärmebehandelbar; billiger
PH 13-8	Hoch	Ausgezeichnet	Ausscheidungshärtung; hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit; enthält 8%-Nickel
H13 Werkzeugstahl	Sehr hoch	Mäßig	Standard-Werkzeugstahl; hohe Härte, aber geringere Korrosionsbeständigkeit; teurer

FAQ

Was sind die Hauptvorteile von rostfreiem Stahl 17-4PH?

Die Hauptvorteile von 17-4PH sind seine hohe Festigkeit und Härte in Verbindung mit mäßiger Korrosionsbeständigkeit. Härtewerte bis zu 44 HRC sind durch Alterung möglich. Er bietet eine wesentlich höhere Festigkeit als nichtrostende Stähle der Serie 300.

Wofür wird der rostfreie Stahl 17-4PH verwendet?

Zu den üblichen Anwendungen von 17-4PH gehören Strukturbauteile wie Halterungen und Gehäuse, verschleißfeste Teile, Kunststoffspritzgussformen und -werkzeuge, Laufräder, Ventile und Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Öl- und Gasindustrie, der Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau verwendet.

Warum ist 17-4PH für den 3D-Druck von Metall geeignet?

17-4PH hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch es weniger anfällig für Eigenspannungen und Rissbildung während des Drucks ist. Seine hohe Härte ermöglicht den Druck von verschleißfesten Werkzeugen. Die Legierung ist in der Regel in Pulverform erhältlich.

Welche Wärmebehandlung wird für 17-4PH verwendet?

17-4PH wird in der Regel bei 1038-1066 °C lösungsgeglüht und dann bei 371-427 °C gealtert, um kupferhaltige Partikel auszuscheiden. Dadurch wird die Legierung gehärtet und wesentlich verfestigt. Ein Spannungsarmglühen vor der Wärmebehandlung wird empfohlen.

Wie verhält sich 17-4PH im Vergleich zu 316L und H13 Werkzeugstahl?

17-4PH hat eine viel höhere Festigkeit und Härte als Edelstahl 316L, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zum Werkzeugstahl H13 bietet 17-4PH eine bessere Korrosionsbeständigkeit bei etwas geringerer Härte. 17-4PH bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Welche Vorsichtsmaßnahmen sind beim 3D-Druck von 17-4PH erforderlich?

Die sorgfältige Auswahl der Prozessparameter und der Spannungsabbau zwischen den Schichten sind wichtig, um Eigenspannungen und Rissbildung zu minimieren. Auch die Druckausrichtung, die Stützstrukturen und die Auflösung/Schichthöhe müssen für komplexe Geometrien optimiert werden.

Welche Lieferanten bieten 17-4PH-Pulver an?

Zu den führenden Anbietern von 17-4PH-Pulver gehören Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology und Erasteel. Das Pulver ist in verschiedenen Größenverteilungen erhältlich, die für AM-Verfahren wie DED und L-PBF angepasst sind.

Häufig gestellte Fragen (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	Höhere Zähigkeit
Price band (powder)	~$25–$60/kg (region/volume/spec)	Market quotes 2024–2025
Vorlaufzeit	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.

Expertenmeinungen

• 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