Overzicht
Roestvrij staal 17-4PH poeder is een precipitatiehardend martensitisch roestvrij staal dat kan worden gebruikt voor 3D-printen van metaal. Het heeft een hoge sterkte en hardheid in combinatie met een goede corrosieweerstand. 17-4PH bevat ongeveer 4%-koper, wat verouderingsharding van de legering mogelijk maakt door het neerslaan van koperrijke deeltjes.
Dit artikel geeft een overzicht van 17-4PH-poeder, inclusief de samenstelling, eigenschappen, verwerking, toepassingen, leveranciers en vergelijkingen met andere legeringen. De belangrijkste details zijn samengevat in de onderstaande tabellen.
17-4PH poedersamenstelling
17-4PH dankt zijn naam aan de samenstelling die ongeveer 4%-koper bevat. De belangrijkste legeringselementen zijn:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Chroom | 15 – 17.5% |
| Nikkel | 3 – 5% |
| Koper | 3 – 5% |
| Mangaan | ≤ 1% |
| Silicium | ≤ 1% |
| Koolstof | ≤ 0,07% |
| Zwavel & Fosfor | ≤ 0,04% |
| Stikstof | ≤ 0,03% |
Het kopergehalte resulteert in precipitatieharding, waardoor de sterkte en hardheid van 17-4PH aanzienlijk toeneemt. Het chroom zorgt voor corrosiebestendigheid. Nikkel verhoogt ook de corrosieweerstand en verbetert de taaiheid en taaiheid.
17-4PH poedereigenschappen
17-4PH-poeder biedt een uitstekende combinatie van hoge sterkte en goede corrosieweerstand. De belangrijkste eigenschappen zijn onder meer:
| Eigendom | Beschrijving |
|---|---|
| Kracht | Treksterkte tot 1.380 MPa, vloeigrens tot 1.240 MPa |
| Hardheid | Tot 44 HRC na veroudering |
| Corrosieweerstand | Beter dan roestvrij staal uit de 400-serie vanwege koper |
| Bewerkbaarheid | Moeilijker te bewerken dan de 300-serie vanwege de hogere sterkte |
| Magnetisme | Enigszins magnetisch vanwege martensitische microstructuur |
| Lasbaarheid | Lagere lasbaarheid dan de 300-serie vanwege neerslagharding |
De sterkte, hardheid en corrosieweerstand kunnen worden aangepast door middel van warmtebehandeling. Oplossingsgloeien maakt de legering zacht en taai. Daaropvolgende veroudering veroorzaakt het neerslaan van koperrijke deeltjes, wat de dislocatiebeweging belemmert, waardoor het materiaal verhardt en versterkt.
17-4PH-verwerking
17-4PH-poeder kan worden verwerkt via verschillende 3D-printmethoden voor metaal:
- Laserpoederbedfusie (L-PBF)
- Elektronenbundel poederbedfusie (E-PBF)
- Gerichte energiedepositie (DED)
L-PBF is een van de meest voorkomende benaderingen. Procesparameters moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om dichte, scheurvrije onderdelen te verkrijgen en restspanningen te vermijden.
Typische verwerkingsomstandigheden voor 17-4PH-poeder in L-PBF:
- Laagdikte: 20-50 μm
- Laservermogen: 100-400 W
- Scansnelheid: 100-1500 mm/s
- Luikafstand: 80-120 μm
- Straaldiameter: 50-100 μm
Na het printen wordt een warmtebehandeling met spanningsverlichting aanbevolen om restspanningen te verminderen. De geprinte onderdelen kunnen oplossingsgegloeid en verouderd worden om de hardheid en sterkte te vergroten.
17-4PH-toepassingen
17-4PH wordt gebruikt voor 3D-geprinte metalen onderdelen die een hoge sterkte, hardheid en matige corrosieweerstand vereisen in een verscheidenheid aan industrieën:
- Lucht- en ruimtevaart: turbinebladen, waaiers, bevestigingsmiddelen, beugels
- Auto-industrie: transmissiecomponenten, turbocompressoronderdelen
- Olie en gas: kleppen, putmondonderdelen, pompen
- Algemene techniek: gereedschappen, armaturen, mallen
De hoge hardheid na veroudering maakt 17-4PH geschikt voor slijtvaste toepassingen. Het kan moeilijk te bewerken materialen vervangen, zoals gereedschapsstaal voor spuitgietmatrijzen en matrijzen. De legering wordt vaak gebruikt voor structurele beugels en behuizingen met hoge sterkte.
17-4PH poederleveranciers
17-4PH-poeder is in de handel verkrijgbaar bij toonaangevende metaalpoederfabrikanten:
| Leverancier | Productkwaliteiten | Maatbereik |
|---|---|---|
| Sandvik | Visarend 17-4PH | 15-45 µm |
| Timmerman | 17-16 uur | 15-45 µm |
| Praxair | 17-4 uur | 15-53 μm |
| LPW-technologie | 17-16 uur | 15-45 µm |
| Erasteel | 17-4 uur | 20-150 µm |
Prijzen variëren van $50/lb tot $90/lb, afhankelijk van de bestelde hoeveelheid. Aangepaste deeltjesgrootteverdelingen en hoge zuiverheidsgraden (bijvoorbeeld fosfaatgepassiveerd) zijn beschikbaar.
17-4PH versus andere legeringen
17-4PH is als volgt te vergelijken met roestvrij staal en gereedschapsstaallegeringen:
| Legering | Kracht | Corrosieweerstand | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 17-16 uur | Heel hoog | Gematigd | Neerslagverharding; hoge hardheid; goede combinatie van sterkte en corrosieweerstand |
| 316L | Medium | Uitstekend | Standaard corrosiebestendig roestvrij staal; lage sterkte; niet hittebehandelbaar; goedkoper |
| PH 13-8 | Hoog | Uitstekend | Neerslagverharding; hoge sterkte en corrosieweerstand; bevat 8% nikkel |
| H13 Gereedschapsstaal | Heel hoog | Gematigd | Standaard gereedschapsstaal; hoge hardheid maar lagere corrosieweerstand; duurder |
FAQ
Wat zijn de belangrijkste voordelen van 17-4PH roestvrij staal?
De belangrijkste voordelen van 17-4PH zijn de hoge sterkte en hardheid in combinatie met een matige corrosieweerstand. Door veroudering zijn hardheidswaarden tot 44 HRC mogelijk. Het biedt een aanzienlijk hogere sterkte dan roestvrij staal uit de 300-serie.
Waar wordt 17-4PH roestvrij staal voor gebruikt?
Veel voorkomende toepassingen van 17-4PH zijn onder meer structurele componenten zoals beugels en behuizingen, slijtvaste onderdelen, kunststof spuitgietmatrijzen en matrijzen, waaiers, kleppen en ruimtevaartcomponenten. Het wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de olie- en gassector, de automobielsector en de algemene techniek.
Waarom is 17-4PH geschikt voor 3D-printen van metaal?
17-4PH heeft een lage thermische geleidbaarheid en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor het minder gevoelig is voor restspanning en barsten tijdens het printen. De hoge hardheid maakt het printen van slijtvast gereedschap mogelijk. De legering is algemeen verkrijgbaar in poedervorm.
Welke warmtebehandeling wordt gebruikt voor 17-4PH?
17-4PH wordt doorgaans oplossingsgegloeid bij 1038-1066°C en vervolgens verouderd bij 371-427°C om koperrijke deeltjes neer te slaan. Hierdoor verhardt en versterkt de legering substantieel. Het wordt aanbevolen om vóór de warmtebehandeling stress te verlichten.
Hoe verhoudt 17-4PH zich tot 316L en H13 gereedschapsstaal?
17-4PH heeft een veel hogere sterkte en hardheid dan 316L roestvrij staal, maar een lagere corrosieweerstand. Vergeleken met H13-gereedschapsstaal biedt 17-4PH een betere corrosieweerstand met een iets lagere hardheid. 17-4PH biedt een goede balans tussen hardheid, sterkte en corrosiebestendigheid.
Welke voorzorgsmaatregelen zijn nodig bij 3D-printen 17-4PH?
Zorgvuldige selectie van procesparameters en spanningsverlichting tussen de lagen is belangrijk om restspanningen en scheuren te minimaliseren. Printoriëntatie, ondersteuningsstructuren en resolutie/laaghoogte moeten ook worden geoptimaliseerd voor complexe geometrieën.
Welke leveranciers bieden 17-4PH-poeder aan?
Toonaangevende leveranciers van 17-4PH-poeder zijn Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology en Erasteel. Poeder is verkrijgbaar in verschillende grootteverdelingen, aangepast voor AM-processen zoals DED en L-PBF.
