Stal nierdzewna 17-4PH w proszku w 2024 r.

Przegląd

Proszek ze stali nierdzewnej 17-4PH to martenzytyczna stal nierdzewna utwardzana wydzieleniowo, która może być stosowana do druku 3D z metalu. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i twardością oraz dobrą odpornością na korozję. 17-4PH zawiera około 4% miedzi, co umożliwia utwardzanie stopu poprzez wytrącanie cząstek bogatych w miedź.

Niniejszy artykuł zawiera przegląd proszku 17-4PH, w tym jego skład, właściwości, przetwarzanie, zastosowania, dostawców i porównania z innymi stopami. Kluczowe szczegóły podsumowano w poniższych tabelach.

17-4PH Skład proszku

17-4PH zawdzięcza swoją nazwę składowi, który zawiera około 4% miedzi. Głównymi pierwiastkami stopowymi są:

Zawartość miedzi powoduje utwardzanie wydzieleniowe, które znacznie zwiększa wytrzymałość i twardość stali 17-4PH. Chrom zapewnia odporność na korozję. Nikiel również zwiększa odporność na korozję, jednocześnie zwiększając plastyczność i wytrzymałość.

Właściwości proszku 17-4PH

Proszek 17-4PH oferuje doskonałe połączenie wysokiej wytrzymałości i dobrej odporności na korozję. Kluczowe właściwości obejmują:

Wytrzymałość, twardość i odporność na korozję można dostosować poprzez obróbkę cieplną. Wyżarzanie w roztworze sprawia, że stop jest miękki i plastyczny. Późniejsze starzenie indukuje wytrącanie się cząstek bogatych w miedź, które utrudniają ruch dyslokacji, tym samym utwardzając i wzmacniając materiał.

Przetwarzanie 17-4PH

Proszek 17-4PH może być przetwarzany za pomocą kilku metod druku 3D z metalu:

• Laserowa fuzja proszkowa (L-PBF)
• Fuzja elektronów w złożu proszkowym (E-PBF)
• Bezpośrednie osadzanie energii (DED)

L-PBF jest jedną z najczęściej stosowanych metod. Parametry procesu muszą być dokładnie kontrolowane, aby uzyskać gęste, wolne od pęknięć części i uniknąć naprężeń szczątkowych.

Typowe warunki przetwarzania proszku 17-4PH w L-PBF:

• Grubość warstwy: 20-50 μm
• Moc lasera: 100-400 W
• Prędkość skanowania: 100-1500 mm/s
• Rozstaw kreskowania: 80-120 μm
• Średnica wiązki: 50-100 μm

Po wydrukowaniu zalecana jest obróbka cieplna w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych. Wydrukowane części mogą być wyżarzane w roztworze i starzone w celu zwiększenia twardości i wytrzymałości.

17-4PH Zastosowania

17-4PH jest używany do drukowania metalowych części 3D wymagających wysokiej wytrzymałości, twardości i umiarkowanej odporności na korozję w różnych gałęziach przemysłu:

• Lotnictwo i kosmonautyka: Łopatki turbin, wirniki, elementy złączne, wsporniki
• Motoryzacja: Elementy skrzyni biegów, części turbosprężarek
• Ropa i gaz: Zawory, części głowic odwiertów, pompy
• Inżynieria ogólna: Oprzyrządowanie, osprzęt, formy

Wysoka twardość po starzeniu sprawia, że 17-4PH nadaje się do zastosowań odpornych na zużycie. Może zastąpić trudne w obróbce materiały, takie jak stale narzędziowe do form wtryskowych i matryc. Stop ten jest powszechnie stosowany do produkcji wsporników i obudów o wysokiej wytrzymałości.

Dostawcy proszku 17-4PH

Proszek 17-4PH jest dostępny w sprzedaży u wiodących producentów proszków metalowych:

Ceny wahają się od $50/lb do $90/lb w zależności od zamówionej ilości. Dostępne są niestandardowe rozkłady wielkości cząstek i gatunki o wysokiej czystości (np. pasywowane fosforanem).

17-4PH a inne stopy

17-4PH porównuje się do stali nierdzewnej i stopów stali narzędziowej w następujący sposób:

FAQ

Jakie są główne zalety stali nierdzewnej 17-4PH?

Główne zalety stali 17-4PH to wysoka wytrzymałość i twardość w połączeniu z umiarkowaną odpornością na korozję. Wartości twardości do 44 HRC są możliwe dzięki starzeniu. Oferuje znacznie wyższą wytrzymałość niż stale nierdzewne serii 300.

Do czego służy stal nierdzewna 17-4PH?

Typowe zastosowania 17-4PH obejmują elementy konstrukcyjne, takie jak wsporniki i obudowy, części odporne na zużycie, plastikowe formy wtryskowe i matryce, wirniki, zawory i elementy lotnicze. Jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, naftowym i gazowym, motoryzacyjnym i inżynierii ogólnej.

Dlaczego 17-4PH nadaje się do druku 3D z metalu?

17-4PH ma niską przewodność cieplną i współczynnik rozszerzalności cieplnej, dzięki czemu jest mniej podatny na naprężenia szczątkowe i pękanie podczas drukowania. Jego wysoka twardość umożliwia drukowanie narzędzi odpornych na zużycie. Stop ten jest powszechnie dostępny w postaci proszku.

Jaką obróbkę cieplną stosuje się w przypadku 17-4PH?

17-4PH jest zwykle wyżarzany w roztworze w temperaturze 1038-1066°C, a następnie starzony w temperaturze 371-427°C w celu wytrącenia cząstek bogatych w miedź. Powoduje to utwardzenie i znaczne wzmocnienie stopu. Przed obróbką cieplną zalecane jest odprężanie.

Jak 17-4PH wypada w porównaniu ze stalą narzędziową 316L i H13?

17-4PH ma znacznie wyższą wytrzymałość i twardość niż stal nierdzewna 316L, ale niższą odporność na korozję. W porównaniu do stali narzędziowej H13, 17-4PH oferuje lepszą odporność na korozję przy nieco niższej twardości. 17-4PH zapewnia dobrą równowagę między twardością, wytrzymałością i odpornością na korozję.

Jakie środki ostrożności są wymagane podczas drukowania 3D 17-4PH?

Staranny dobór parametrów procesu i odprężanie między warstwami jest ważne, aby zminimalizować naprężenia szczątkowe i pękanie. W przypadku złożonych geometrii należy również zoptymalizować orientację druku, struktury nośne oraz rozdzielczość/wysokość warstwy.

Jacy dostawcy oferują proszek 17-4PH?

Do wiodących dostawców proszku 17-4PH należą Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology i Erasteel. Proszek jest dostępny w różnych rozkładach wielkości dostosowanych do procesów AM, takich jak DED i L-PBF.