Порошок из нержавеющей стали 17-4PH в 2024 году

Обзор

Порошковая нержавеющая сталь 17-4PH - это мартенситная нержавеющая сталь, закаливающаяся в процессе осадки, которая может быть использована для 3D-печати металлов. Она обладает высокой прочностью и твердостью в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. 17-4PH содержит около 4% меди, что обеспечивает возрастное упрочнение сплава за счет выпадения в осадок частиц, богатых медью.

В данной статье приводится обзор порошка 17-4PH, включая его состав, свойства, обработку, области применения, поставщиков и сравнение с другими сплавами. Основные сведения приведены в таблицах ниже.

Состав порошка 17-4PH

Свое название 17-4PH получила благодаря составу, в который входит примерно 4% меди. Основными легирующими элементами являются:

Элемент	Вес %
Хром	15 – 17.5%
Никель	3 – 5%
Медь	3 – 5%
Марганцовка	≤ 1%
Кремний	≤ 1%
Углерод	≤ 0,07%
Сера и фосфор	≤ 0,04%
Азот	≤ 0,03%

Содержание меди приводит к закалке осадка, что существенно повышает прочность и твердость 17-4PH. Хром обеспечивает коррозионную стойкость. Никель также повышает коррозионную стойкость, увеличивая пластичность и вязкость.

Свойства порошка 17-4PH

Порошок 17-4PH обеспечивает превосходное сочетание высокой прочности и хорошей коррозионной стойкости. Основные свойства включают:

Недвижимость	Описание
Прочность	Предел прочности при растяжении до 1 380 МПа, предел текучести до 1 240 МПа
Твердость	До 44 HRC после старения
Коррозионная стойкость	Лучше, чем нержавеющие стали серии 400, благодаря наличию меди
Обрабатываемость	Более сложная обработка по сравнению с 300-й серией из-за более высокой прочности
Магнетизм	Слабомагнитные за счет мартенситной микроструктуры
Свариваемость	Более низкая свариваемость по сравнению с 300-й серией из-за закалки осадком

Прочность, твердость и коррозионная стойкость могут быть изменены путем термической обработки. Отжиг в растворе делает сплав мягким и пластичным. Последующее старение приводит к выпадению богатых медью частиц, которые препятствуют движению дислокаций, тем самым упрочняя и укрепляя материал.

17-4PH Обработка

Порошок 17-4PH может быть обработан несколькими методами металлической 3D-печати:

• Лазерное порошковое напыление (L-PBF)
• Электронно-лучевой порошковый синтез (E-PBF)
• Направленное энергетическое осаждение (DED)

L-PBF является одним из наиболее распространенных подходов. Для получения плотных деталей без трещин и исключения остаточных напряжений необходимо тщательно контролировать параметры процесса.

Типичные условия обработки порошка 17-4PH в L-PBF:

• Толщина слоя: 20-50 мкм
• Мощность лазера: 100-400 Вт
• Скорость сканирования: 100-1500 мм/с
• Расстояние между люками: 80-120 мкм
• Диаметр луча: 50-100 мкм

Для снятия остаточных напряжений после печати рекомендуется проводить термообработку для снятия напряжений. Для повышения твердости и прочности напечатанные детали могут быть подвергнуты отжигу в растворе и старению.

Применение 17-4PH

17-4PH используется для изготовления металлических 3D-печатных деталей, требующих высокой прочности, твердости и умеренной коррозионной стойкости в различных отраслях промышленности:

• Аэрокосмическая промышленность: Лопатки турбин, рабочие колеса, крепеж, кронштейны
• Автомобильная промышленность: Компоненты трансмиссии, детали турбокомпрессоров
• Нефть и газ: Клапаны, устьевые детали, насосы
• Общее машиностроение: Инструментальная оснастка, приспособления, пресс-формы

Высокая твердость после старения делает 17-4PH пригодным для использования в износостойких областях. Он может заменять труднообрабатываемые материалы, например инструментальные стали для литьевых форм и штампов. Сплав широко используется для изготовления высокопрочных конструкционных кронштейнов и корпусов.

Поставщики порошка 17-4PH

Порошок 17-4PH можно приобрести у ведущих производителей металлических порошков:

Поставщик	Градусы продукта	Диапазон размеров
Sandvik	Osprey 17-4PH	15-45 мкм
Плотник	17-4PH	15-45 мкм
Praxair	17-4 PH	15-53 мкм
Технология LPW	17-4PH	15-45 мкм
Erasteel	17-4 PH	20-150 мкм

Цены варьируются от $50/фунт до $90/фунт в зависимости от заказанного количества. Возможны нестандартные гранулометрические составы и высокочистые сорта (например, фосфатно-пассивированные).

17-4PH в сравнении с другими сплавами

17-4PH сравнивается с нержавеющей сталью и сплавами инструментальной стали следующим образом:

Сплав	Прочность	Коррозионная стойкость	Комментарии
17-4PH	Очень высокий	Умеренный	Закалка осаждением; высокая твердость; хорошее сочетание прочности и коррозионной стойкости
316L	Средний	Отличный	Стандартная коррозионностойкая нержавеющая сталь; низкая прочность; не поддается термообработке; дешевле
PH 13-8	Высокая	Отличный	Осадительная закалка; высокая прочность и коррозионная стойкость; содержит никель 8%
Инструментальная сталь H13	Очень высокий	Умеренный	Стандартная инструментальная сталь; высокая твердость, но меньшая коррозионная стойкость; более дорогая

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Каковы основные преимущества нержавеющей стали 17-4PH?

Основными преимуществами 17-4PH являются высокая прочность и твердость в сочетании с умеренной коррозионной стойкостью. В процессе старения возможно достижение твердости до 44 HRC. Прочность этой стали значительно выше, чем у нержавеющих сталей серии 300.

Для чего используется нержавеющая сталь 17-4PH?

К распространенным областям применения 17-4PH относятся такие конструктивные элементы, как кронштейны и корпуса, износостойкие детали, пресс-формы и штампы для литья пластмасс, рабочие колеса, клапаны и аэрокосмические компоненты. Она широко используется в аэрокосмической, нефтегазовой, автомобильной промышленности и общем машиностроении.

Почему 17-4PH подходит для металлической 3D-печати?

17-4PH обладает низкой теплопроводностью и коэффициентом теплового расширения, что делает его менее склонным к остаточным напряжениям и растрескиванию в процессе печати. Высокая твердость позволяет печатать износостойкую оснастку. Сплав обычно выпускается в виде порошка.

Какая термическая обработка применяется для 17-4PH?

Сплав 17-4PH обычно подвергается отжигу в растворе при температуре 1038-1066°C и последующей выдержке при 371-427°C для осаждения частиц, богатых медью. Это приводит к существенному упрочнению и закалке сплава. Перед термообработкой рекомендуется провести снятие напряжений.

Чем 17-4PH отличается от инструментальной стали 316L и H13?

17-4PH обладает гораздо большей прочностью и твердостью, чем нержавеющая сталь 316L, но меньшей коррозионной стойкостью. По сравнению с инструментальной сталью H13, 17-4PH обладает лучшей коррозионной стойкостью при несколько меньшей твердости. 17-4PH обеспечивает хороший баланс между твердостью, прочностью и коррозионной стойкостью.

Какие меры предосторожности необходимы при 3D-печати 17-4PH?

Для минимизации остаточных напряжений и трещин важен тщательный выбор параметров процесса и снятие напряжений между слоями. Ориентация печати, опорные конструкции, разрешение/высота слоя также должны быть оптимизированы для сложных геометрических форм.

Какие поставщики предлагают порошок 17-4PH?

Ведущими поставщиками порошка 17-4PH являются компании Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology и Erasteel. Порошок выпускается с различными распределениями по размерам, специально разработанными для таких процессов AM, как DED и L-PBF.