Polvo de acero inoxidable 17-4PH

El 17-4PH es un polvo de acero inoxidable endurecido por precipitación muy utilizado en la fabricación aditiva en los sectores aeroespacial, médico, de automoción y de ingeniería en general. Ofrece una excelente combinación de alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y soldabilidad.

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Índice

Descripción general del polvo de acero inoxidable 17-4PH

El 17-4PH es un polvo de acero inoxidable endurecido por precipitación muy utilizado en la fabricación aditiva en los sectores aeroespacial, médico, de automoción y de ingeniería en general. Ofrece una excelente combinación de alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y soldabilidad.

Este artículo proporciona una guía detallada sobre la composición, las propiedades, los parámetros del proceso AM, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, el manejo, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras y las preguntas frecuentes del recubrimiento en polvo 17-4PH. La información clave se presenta en tablas de fácil referencia.

Composición del polvo de acero inoxidable 17-4PH

La composición del polvo 17-4PH es:

Elemento Peso % Propósito
Hierro Saldo Elemento principal de la matriz
Cromo 15 – 17.5 Resistencia a la oxidación
Cobre 3 – 5 Endurecimiento por precipitación
Níquel 3 – 5 Estabilizador de austenita
Niobio 0.15 – 0.45 Formador de carburo
Manganeso 1 máximo Desoxidante
Silicio 1 máximo Desoxidante
Carbono 0,07 máx. Reforzador y formador de carburo

El cobre permite el endurecimiento por precipitación, mientras que el cromo proporciona resistencia a la corrosión.

Polvo de acero inoxidable 17-4PH

Propiedades del polvo de acero inoxidable 17-4PH

Las propiedades clave del polvo 17-4PH incluyen:

Propiedad Descripción
Alta resistencia Resistencia a la tracción de hasta 1310 MPa cuando se envejece
Dureza Hasta 40 HRC en estado envejecido.
Resistencia a la corrosión Comparable al inoxidable 316L en muchos entornos
Dureza Superior a los aceros inoxidables martensíticos
Resistencia al desgaste Mejor que los aceros inoxidables de la serie 300
Estabilidad a altas temperaturas Resistencia mantenida hasta 300°C

Las propiedades hacen que 17-4PH sea adecuado para diversas aplicaciones, desde componentes aeroespaciales hasta moldes de inyección.

Parámetros del proceso AM para polvo 17-4PH

Los parámetros típicos para imprimir polvo 17-4PH incluyen:

Parámetro Valor típico Propósito
Altura de la capa 20-100 μm Equilibrar velocidad y resolución
Potencia del láser 150-400 W Suficiente fusión sin evaporación
Velocidad de exploración 400-1000 mm/s Densidad versus tasa de producción
Distancia entre escotillas 100-200 μm Densidad y propiedades mecánicas
Estructura de apoyo Mínimo Fácil extracción
Prensado isostático en caliente 1120°C, 100 MPa, 3 horas Eliminar la porosidad

Parámetros adaptados a la densidad, tasa de producción, propiedades y necesidades de posprocesamiento.

Aplicaciones de las piezas 17-4PH impresas en 3D

Los componentes 17-4PH de fabricación aditiva se utilizan en:

Industria Aplicaciones
Aeroespacial Soportes estructurales, fijaciones, actuadores
Médico Implantes dentales, instrumental quirúrgico
Automoción Elementos de fijación de alta resistencia, engranajes
Productos de consumo Estuches para relojes, material deportivo
Industrial Utillaje metálico de uso final, plantillas, utillajes

Los beneficios sobre las piezas mecanizadas 17-4PH incluyen geometrías complejas, plazos de entrega reducidos y tolerancias de mecanizado.

Especificaciones del polvo 17-4PH para AM

El polvo 17-4PH debe cumplir especificaciones estrictas:

Parámetro Especificación
Gama de tamaños de partículas 15-45 μm típico
Forma de las partículas Morfología esférica
Densidad aparente > 4 g/cc
Densidad del grifo > 6 g/cc
Caudal Hall > 23 seg para 50 g
Pureza >99,9%
Contenido de oxígeno <100 ppm

Distribuciones de tamaño personalizadas y niveles de humedad controlados disponibles.

Proveedores de polvo de acero inoxidable 17-4PH

Los proveedores acreditados de polvo 17-4PH incluyen:

Proveedor Ubicación
Sandvik Osprey REINO UNIDO
Aditivo para carpinteros EE.UU.
Tecnología LPW REINO UNIDO
Erasteel Suecia
Materiales críticos EE.UU.
Praxair EE.UU.

Los precios oscilan entre $50/kg y $120/kg según la pureza, la distribución del tamaño y los volúmenes de los pedidos.

Manipulación y almacenamiento del polvo 17-4PH

Como material reactivo, es esencial una manipulación cuidadosa del polvo 17-4PH:

  • Almacene los recipientes sellados lejos de la humedad, ácidos y fuentes de ignición.
  • Utilice un relleno de gas inerte durante el traslado y el almacenamiento.
  • Conecte a tierra los equipos para disipar las cargas estáticas
  • Evite la acumulación de polvo mediante extracción y ventilación.
  • Siga las directrices de seguridad aplicables

Las técnicas adecuadas garantizan una condición óptima del polvo.

Inspección y ensayo del polvo 17-4PH

Los métodos de comprobación de la calidad incluyen:

Método Parámetros probados
Análisis granulométrico Distribución granulométrica
Imágenes SEM Morfología de las partículas
EDX Química y composición
DRX Fases presentes
Picnometría Densidad
Caudal Hall Fluidez del polvo

Las pruebas según las normas ASTM verifican la calidad del polvo y la consistencia de los lotes.

Comparación de 17-4PH con polvos de aleación alternativos

17-4PH se compara con otras aleaciones como:

Aleación Fuerza Resistencia a la corrosión Coste Imprimibilidad
17-4PH Excelente Bien Medio Bien
316L Medio Excelente Medio Excelente
IN718 Muy alta Bien Alta Feria
CoCrMo Medio Feria Medio Bien

Con sus propiedades equilibradas, 17-4PH reemplaza las alternativas para muchas aplicaciones AM de alta resistencia que requieren resistencia a la corrosión.

Pros y contras del polvo 17-4PH para AM

Pros Contras
Elevada relación resistencia/peso Menor resistencia a la oxidación que los aceros inoxidables austeníticos
Buena combinación de fuerza y resistencia a la corrosión Post-procesamiento necesario como HIP y tratamiento térmico
Menor coste que las aleaciones exóticas Se necesita almacenamiento en atmósfera controlada
Credenciales consolidadas en AM Difícil de soldar y mecanizar
Las propiedades coinciden con el material forjado. Susceptible a la corrosión por picaduras y grietas

17-4PH permite piezas impresas de alto rendimiento en todas las aplicaciones, aunque no es adecuado para entornos extremos.

Preguntas frecuentes sobre el polvo 17-4PH

P: ¿Qué rango de tamaño de partícula funciona mejor para imprimir la aleación 17-4PH?

R: Un rango típico es de 15 a 45 micrones. Proporciona una fluidez óptima del polvo combinada con piezas densas y de alta resolución.

P: ¿Qué métodos de posprocesamiento se utilizan en las piezas 17-4PH AM?

R: El prensado isostático en caliente, el recocido en solución, el envejecimiento y el mecanizado se utilizan normalmente para lograr una densificación total, aliviar tensiones y mejorar el acabado de la superficie.

P: ¿Qué proceso de impresión 3D de metal es ideal para la aleación 17-4PH?

R: La fusión selectiva por láser (SLM), la sinterización directa de metales por láser (DMLS) y la fusión por haz de electrones (EBM) pueden procesar eficazmente el polvo 17-4PH.

P: ¿Qué industrias utilizan componentes de 17-4PH fabricados aditivamente?

R: Las industrias aeroespacial, médica, automotriz, de productos de consumo, de herramientas industriales y de petróleo y gas se benefician de las piezas 17-4PH impresas en 3D.

P: ¿El 17-4PH requiere estructuras de soporte durante la impresión?

R: Sí, se necesitan soportes mínimos en los voladizos y las secciones puenteadas para evitar la deformación y permitir una fácil extracción después de la impresión.

P: ¿Qué defectos pueden ocurrir al imprimir polvo 17-4PH?

R: Los defectos potenciales son el agrietamiento, la porosidad, la distorsión, la fusión incompleta y la rugosidad de la superficie. La mayoría pueden evitarse con parámetros optimizados.

P: ¿Qué dureza se puede lograr con las piezas 17-4PH AM?

R: El 17-4PH recocido en solución tiene una dureza de 25-30 HRC, mientras que el envejecimiento la aumenta a 35-40 HRC para una mayor resistencia al desgaste.

P: ¿Qué precisión y acabado superficial es posible para las piezas impresas con 17-4PH?

R: Las piezas 17-4PH posprocesadas pueden lograr tolerancias dimensionales y un acabado superficial comparable a los componentes mecanizados por CNC.

P: ¿Cuál es la diferencia clave entre los grados 17-4 y 17-4PH?

R: 17-4PH tiene un control químico más estricto, menos impurezas y azufre reducido para una mejor ductilidad y propiedades de impacto en comparación con el grado básico 17-4.

P: ¿Se requiere HIP para todas las solicitudes de 17-4PH AM?

R: Si bien se recomienda, es posible que HIP no sea obligatorio para aplicaciones no críticas. En algunos casos, el tratamiento térmico por sí solo puede ser suficiente.

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