2024'te Paslanmaz Çelik 17-4PH Toz

Genel Bakış

Paslanmaz çelik 17-4PH tozu, metal 3D baskı için kullanılabilen bir çökeltme sertleştirme martensitik paslanmaz çeliktir. İyi korozyon direnci ile birlikte yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptir. 17-4PH, bakır bakımından zengin partiküllerin çökelmesi yoluyla alaşımın yaşla sertleşmesini sağlayan yaklaşık 4% bakır içerir.

Bu makale, bileşimi, özellikleri, işlenmesi, uygulamaları, tedarikçileri ve diğer alaşımlarla karşılaştırmaları dahil olmak üzere 17-4PH tozuna genel bir bakış sunmaktadır. Önemli ayrıntılar aşağıdaki tablolarda özetlenmiştir.

17-4PH Toz Bileşimi

17-4PH adını yaklaşık 4% bakır içeren bileşiminden alır. Ana alaşım elementleri şunlardır:

Element	Ağırlık %
Krom	15 – 17.5%
Nikel	3 – 5%
Bakır	3 – 5%
Manganez	≤ 1%
Silikon	≤ 1%
Karbon	≤ 0,07%
Sülfür ve Fosfor	≤ 0,04%
Azot	≤ 0,03%

Bakır içeriği, 17-4PH'nin mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde artıran çökelme sertleşmesine neden olur. Krom korozyon direnci sağlar. Nikel de korozyon direncini artırırken sünekliği ve tokluğu geliştirir.

17-4PH Toz Özellikleri

17-4PH toz, yüksek mukavemet ve iyi korozyon direncinin mükemmel bir kombinasyonunu sunar. Temel özellikleri şunlardır:

Mülkiyet	Açıklama
Güç	Çekme mukavemeti 1,380 MPa'ya kadar, akma mukavemeti 1,240 MPa'ya kadar
Sertlik	Yaşlandırmadan sonra 44 HRC'ye kadar
Korozyon Direnci	Bakır nedeniyle 400 serisi paslanmaz çeliklerden daha iyi
İşlenebilirlik	Daha yüksek mukavemet nedeniyle 300 serisine göre işlenmesi daha zordur
Manyetizma	Martensitik mikroyapı nedeniyle hafif manyetik
Kaynaklanabilirlik	Çökelme sertleşmesi nedeniyle 300 serisine göre daha düşük kaynaklanabilirlik

Mukavemet, sertlik ve korozyon direnci ısıl işlemle uyarlanabilir. Çözelti tavlaması alaşımı yumuşak ve sünek hale getirir. Daha sonraki yaşlandırma, dislokasyon hareketini engelleyen bakır bakımından zengin partiküllerin çökelmesine neden olur, böylece malzemeyi sertleştirir ve güçlendirir.

17-4PH İşleme

17-4PH tozu çeşitli metal 3D baskı yöntemleriyle işlenebilir:

• Lazer Toz Yatağı Füzyonu (L-PBF)
• Elektron Işını Toz Yatağı Füzyonu (E-PBF)
• Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme (DED)

L-PBF en yaygın yaklaşımlardan biridir. Yoğun, çatlaksız parçalar elde etmek ve artık gerilmeleri önlemek için proses parametreleri dikkatle kontrol edilmelidir.

L-PBF'de 17-4PH tozu için tipik işleme koşulları:

• Tabaka kalınlığı: 20-50 μm
• Lazer gücü: 100-400 W
• Tarama hızı: 100-1500 mm/s
• Kapak aralığı: 80-120 μm
• Işın çapı: 50-100 μm

Artık gerilmeleri azaltmak için baskıdan sonra bir gerilim giderme ısıl işlemi önerilir. Basılan parçalar, sertliği ve mukavemeti artırmak için çözelti ile tavlanabilir ve yaşlandırılabilir.

17-4PH Uygulamaları

17-4PH, çeşitli sektörlerde yüksek mukavemet, sertlik ve orta düzeyde korozyon direnci gerektiren metal 3D baskılı parçalar için kullanılır:

• Havacılık ve Uzay: Türbin kanatları, pervaneler, bağlantı elemanları, braketler
• Otomotiv: Şanzıman bileşenleri, turboşarj parçaları
• Petrol ve gaz: Vanalar, kuyu başı parçaları, pompalar
• Genel mühendislik: Kalıplar, fikstürler, kalıplar

Yaşlanma sonrası yüksek sertlik, 17-4PH'yi aşınmaya dayanıklı uygulamalar için uygun hale getirir. Enjeksiyon kalıpları ve kalıplar için takım çelikleri gibi işlenmesi zor malzemelerin yerini alabilir. Alaşım genellikle yüksek mukavemetli yapısal braketler ve muhafazalar için kullanılır.

17-4PH Toz Tedarikçileri

17-4PH tozu, önde gelen metal tozu üreticilerinden ticari olarak temin edilebilir:

Tedarikçi	Ürün Sınıfları	Boyut Aralığı
Sandvik	Osprey 17-4PH	15-45 μm
Carpenter	17-4PH	15-45 μm
Praxair	17-4 PH	15-53 μm
LPW Teknoloji	17-4PH	15-45 μm
Erasteel	17-4 PH	20-150 μm

Fiyatlar sipariş edilen miktara bağlı olarak $50/lb ile $90/lb arasında değişmektedir. Özel partikül boyutu dağılımları ve yüksek saflık dereceleri (örn. fosfat pasifleştirilmiş) mevcuttur.

17-4PH vs Diğer Alaşımlar

17-4PH, paslanmaz çelik ve takım çeliği alaşımları ile aşağıdaki gibi karşılaştırılır:

Alaşım	Güç	Korozyon Direnci	Yorumlar
17-4PH	Çok yüksek	Orta düzeyde	Çökelme sertleşmesi; yüksek sertlik; iyi mukavemet ve korozyon direnci kombinasyonu
316L	Orta	Mükemmel	Standart korozyona dayanıklı paslanmaz; düşük mukavemetli; ısıl işlem görmez; daha ucuz
PH 13-8	Yüksek	Mükemmel	Çökelme sertleşmesi; yüksek mukavemet ve korozyon direnci; 8% nikel içerir
H13 Takım Çeliği	Çok yüksek	Orta düzeyde	Standart takım çeliği; yüksek sertlik ancak daha düşük korozyon direnci; daha pahalı

SSS

17-4PH paslanmaz çeliğin başlıca avantajları nelerdir?

17-4PH'nin başlıca avantajları yüksek mukavemeti ve sertliği ile birlikte orta derecede korozyon direncidir. Yaşlandırma yoluyla 44 HRC'ye kadar sertlik değerleri mümkündür. Bu ürün 300 serisi paslanmaz çeliklerden çok daha yüksek mukavemet sunar.

17-4PH paslanmaz çelik ne için kullanılır?

17-4PH'nin yaygın uygulamaları arasında braketler ve muhafazalar gibi yapısal bileşenler, aşınmaya dayanıklı parçalar, plastik enjeksiyon kalıpları ve kalıpları, pervaneler, valfler ve havacılık bileşenleri bulunur. Havacılık, petrol ve gaz, otomotiv ve genel mühendislik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

17-4PH metal 3D baskı için neden uygundur?

17-4PH düşük termal iletkenliğe ve termal genleşme katsayısına sahiptir, bu da onu baskı sırasında artık gerilime ve çatlamaya daha az eğilimli hale getirir. Yüksek sertliği aşınmaya dayanıklı takımların basılmasını sağlar. Alaşım yaygın olarak toz formunda bulunur.

17-4PH için hangi ısıl işlem kullanılır?

17-4PH tipik olarak 1038-1066°C'de çözelti tavına tabi tutulur ve ardından bakır bakımından zengin parçacıkları çökeltmek için 371-427°C'de yaşlandırılır. Bu, alaşımın sertleşmesine ve önemli ölçüde güçlenmesine neden olur. Isıl işlemden önce gerilim giderme tavsiye edilir.

17-4PH, 316L ve H13 takım çeliği ile nasıl karşılaştırılır?

17-4PH, 316L paslanmaz çelikten çok daha yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptir ancak korozyon direnci daha düşüktür. H13 takım çeliğiyle karşılaştırıldığında, 17-4PH biraz daha düşük sertlikle daha iyi korozyon direnci sunar. 17-4PH sertlik, mukavemet ve korozyon direnci arasında iyi bir denge sağlar.

17-4PH 3D baskı yaparken ne gibi önlemler almak gerekir?

Artık gerilmeleri ve çatlamayı en aza indirmek için dikkatli proses parametresi seçimi ve katmanlar arasında gerilim giderme önemlidir. Baskı yönelimi, destek yapıları ve çözünürlük/katman yüksekliği de karmaşık geometriler için optimize edilmelidir.

Hangi tedarikçiler 17-4PH tozu sunuyor?

Önde gelen 17-4PH toz tedarikçileri arasında Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology ve Erasteel bulunmaktadır. Toz, DED ve L-PBF gibi AM süreçleri için özelleştirilmiş farklı boyut dağılımlarında mevcuttur.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

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	Daha yüksek tokluk
Price band (powder)	~$25–$60/kg (region/volume/spec)	Market quotes 2024–2025
Teslim süresi	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.

Uzman Görüşleri

• 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