Acero inoxidable 17-4PH Polvo en 2024

Visión general

El polvo de acero inoxidable 17-4PH es un acero inoxidable martensítico de endurecimiento por precipitación que puede utilizarse para la impresión 3D metálica. Tiene una gran resistencia y dureza, junto con una buena resistencia a la corrosión. El 17-4PH contiene aproximadamente 4% de cobre, lo que permite el endurecimiento por envejecimiento de la aleación mediante la precipitación de partículas ricas en cobre.

Este artículo ofrece una visión general del polvo 17-4PH, incluyendo su composición, propiedades, procesamiento, aplicaciones, proveedores y comparaciones con otras aleaciones. Los detalles clave se resumen en las tablas siguientes.

17-4PH Composición del polvo

El 17-4PH recibe su nombre de su composición, que incluye aproximadamente 4% de cobre. Los principales elementos de aleación son:

Elemento	Peso %
Cromo	15 – 17.5%
Níquel	3 – 5%
Cobre	3 – 5%
Manganeso	≤ 1%
Silicio	≤ 1%
Carbono	≤ 0,07%
Azufre y fósforo	≤ 0,04%
Nitrógeno	≤ 0,03%

El contenido de cobre produce un endurecimiento por precipitación que aumenta considerablemente la resistencia y la dureza del 17-4PH. El cromo proporciona resistencia a la corrosión. El níquel también aumenta la resistencia a la corrosión al tiempo que mejora la ductilidad y la tenacidad.

17-4PH Propiedades del polvo

El polvo 17-4PH ofrece una excelente combinación de alta resistencia y buena resistencia a la corrosión. Entre sus propiedades clave se incluyen:

Propiedad	Descripción
Fuerza	Resistencia a la tracción de hasta 1.380 MPa, límite elástico de hasta 1.240 MPa
Dureza	Hasta 44 HRC después del envejecimiento
Resistencia a la corrosión	Mejor que los aceros inoxidables de la serie 400 gracias al cobre
Maquinabilidad	Más difícil de mecanizar que la serie 300 debido a su mayor resistencia
Magnetismo	Ligeramente magnético debido a la microestructura martensítica
Soldabilidad	Menor soldabilidad que la serie 300 debido al endurecimiento por precipitación

La resistencia, la dureza y la resistencia a la corrosión pueden adaptarse mediante tratamiento térmico. El recocido por disolución hace que la aleación sea blanda y dúctil. El envejecimiento posterior induce la precipitación de partículas ricas en cobre que impiden el movimiento de dislocaciones, endureciendo y reforzando así el material.

Procesado 17-4PH

El polvo 17-4PH puede procesarse mediante varios métodos de impresión 3D de metales:

• Fusión de lecho de polvo láser (L-PBF)
• Fusión por haz de electrones en lecho de polvo (E-PBF)
• Deposición de energía dirigida (DED)

L-PBF es uno de los enfoques más comunes. Los parámetros del proceso deben controlarse cuidadosamente para conseguir piezas densas y sin grietas y evitar tensiones residuales.

Condiciones típicas de procesado del polvo de 17-4PH en L-PBF:

• Grosor de la capa: 20-50 μm
• Potencia del láser: 100-400 W
• Velocidad de escaneado: 100-1500 mm/s
• Espacio entre escotillas: 80-120 μm
• Diámetro del haz: 50-100 μm

Se recomienda un tratamiento térmico de alivio de tensiones después de la impresión para aliviar las tensiones residuales. Las piezas impresas pueden ser recocidas por disolución y envejecidas para aumentar su dureza y resistencia.

17-4PH Aplicaciones

El 17-4PH se utiliza para piezas metálicas impresas en 3D que requieren alta resistencia, dureza y una resistencia moderada a la corrosión en una gran variedad de sectores:

• Aeroespacial: Álabes de turbina, impulsores, fijaciones, soportes
• Automoción: Componentes de transmisión, piezas de turbocompresores
• Petróleo y gas: Válvulas, piezas de boca de pozo, bombas
• Ingeniería general: Herramientas, accesorios, moldes

La elevada dureza tras el envejecimiento hace que el 17-4PH sea adecuado para aplicaciones resistentes al desgaste. Puede sustituir a materiales difíciles de mecanizar, como los aceros para herramientas de moldes de inyección y matrices. La aleación se utiliza habitualmente para soportes y carcasas estructurales de alta resistencia.

Proveedores de polvo 17-4PH

El polvo de 17-4PH está disponible comercialmente en los principales fabricantes de polvo metálico:

Proveedor	Grados del producto	Tamaños
Sandvik	Osprey 17-4PH	15-45 μm
Carpintero	17-4PH	15-45 μm
Praxair	17-4 PH	15-53 μm
Tecnología LPW	17-4PH	15-45 μm
Erasteel	17-4 PH	20-150 μm

Los precios oscilan entre $50/lb y $90/lb, dependiendo de la cantidad pedida. Hay disponibles distribuciones granulométricas personalizadas y grados de alta pureza (por ejemplo, fosfato pasivado).

17-4PH frente a otras aleaciones

El 17-4PH se compara con el acero inoxidable y las aleaciones de acero para herramientas de la siguiente manera:

Aleación	Fuerza	Resistencia a la corrosión	Comentarios
17-4PH	Muy alta	Moderado	Endurecimiento por precipitación; gran dureza; buena combinación de fuerza y resistencia a la corrosión.
316L	Medio	Excelente	Inoxidable estándar resistente a la corrosión; baja resistencia; no tratable térmicamente; más barato
PH 13-8	Alta	Excelente	Endurecimiento por precipitación; alta resistencia y resistencia a la corrosión; contiene níquel 8%
Acero para herramientas H13	Muy alta	Moderado	Acero para herramientas estándar; alta dureza pero menor resistencia a la corrosión; más caro

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Cuáles son las principales ventajas del acero inoxidable 17-4PH?

Las principales ventajas del 17-4PH son su elevada resistencia y dureza, junto con una moderada resistencia a la corrosión. Es posible alcanzar valores de dureza de hasta 44 HRC mediante envejecimiento. Ofrece una resistencia sustancialmente mayor que los aceros inoxidables de la serie 300.

¿Para qué se utiliza el acero inoxidable 17-4PH?

Las aplicaciones habituales del 17-4PH incluyen componentes estructurales como soportes y carcasas, piezas resistentes al desgaste, moldes y matrices de inyección de plástico, impulsores, válvulas y componentes aeroespaciales. Se utiliza ampliamente en los sectores aeroespacial, del petróleo y el gas, de la automoción y de la ingeniería en general.

¿Por qué el 17-4PH es adecuado para la impresión 3D en metal?

El 17-4PH tiene una conductividad térmica y un coeficiente de expansión térmica bajos, por lo que es menos propenso a la tensión residual y al agrietamiento durante la impresión. Su elevada dureza permite imprimir herramientas resistentes al desgaste. La aleación suele estar disponible en forma de polvo.

¿Qué tratamiento térmico se utiliza para el 17-4PH?

El 17-4PH se recuece normalmente por disolución a 1038-1066°C y después se envejece a 371-427°C para precipitar partículas ricas en cobre. Esto hace que la aleación se endurezca y fortalezca sustancialmente. Se recomienda el alivio de tensiones antes del tratamiento térmico.

¿En qué se diferencia el 17-4PH del 316L y el H13?

El 17-4PH tiene una resistencia y una dureza mucho mayores que el acero inoxidable 316L, pero menor resistencia a la corrosión. Comparado con el acero para herramientas H13, el 17-4PH ofrece mejor resistencia a la corrosión con una dureza ligeramente inferior. El 17-4PH ofrece un buen equilibrio entre dureza, resistencia y resistencia a la corrosión.

¿Qué precauciones hay que tomar al imprimir en 3D 17-4PH?

Es importante seleccionar cuidadosamente los parámetros del proceso y aliviar la tensión entre capas para minimizar las tensiones residuales y el agrietamiento. La orientación de la impresión, las estructuras de soporte y la resolución/altura de capa también deben optimizarse para geometrías complejas.

¿Qué proveedores ofrecen polvo 17-4PH?

Los principales proveedores de polvo de 17-4PH son Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology y Erasteel. El polvo está disponible en diferentes distribuciones de tamaño personalizadas para procesos AM como DED y L-PBF.

Preguntas más frecuentes (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	Mayor tenacidad
Price band (powder)	~$25–$60/kg (region/volume/spec)	Market quotes 2024–2025
Plazo de entrega	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.

Opiniones de expertos

• 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