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:

Element	Waga %
Chrom	15 – 17.5%
Nikiel	3 – 5%
Miedź	3 – 5%
Mangan	≤ 1%
Krzem	≤ 1%
Węgiel	≤ 0,07%
Siarka i fosfor	≤ 0,04%
Azot	≤ 0,03%

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:

Nieruchomość	Opis
Siła	Wytrzymałość na rozciąganie do 1,380 MPa, granica plastyczności do 1,240 MPa
Twardość	Do 44 HRC po starzeniu
Odporność na korozję	Lepsze niż stale nierdzewne serii 400 ze względu na miedź
Obrabialność	Trudniejsze w obróbce niż seria 300 ze względu na wyższą wytrzymałość
Magnetyzm	Lekko magnetyczny dzięki mikrostrukturze martenzytycznej
Spawalność	Niższa spawalność niż w przypadku serii 300 ze względu na utwardzanie wydzieleniowe

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:

Dostawca	Klasy produktów	Zakres rozmiarów
Sandvik	Osprey 17-4PH	15-45 μm
Carpenter	17-4PH	15-45 μm
Praxair	17-4 PH	15-53 μm
Technologia LPW	17-4PH	15-45 μm
Erasteel	17-4 PH	20-150 μm

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:

Stop	Siła	Odporność na korozję	Komentarze
17-4PH	Bardzo wysoka	Umiarkowany	Hartowanie wydzieleniowe; wysoka twardość; dobre połączenie wytrzymałości i odporności na korozję
316L	Średni	Doskonały	Standardowa stal nierdzewna odporna na korozję; niska wytrzymałość; nie nadaje się do obróbki cieplnej; tańsza
PH 13-8	Wysoki	Doskonały	Hartowanie wydzieleniowe; wysoka wytrzymałość i odporność na korozję; zawiera nikiel 8%
Stal narzędziowa H13	Bardzo wysoka	Umiarkowany	Standardowa stal narzędziowa; wysoka twardość, ale niższa odporność na korozję; droższa

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.