Übersicht
Edelstahl 17-4PH Pulver ist ein ausscheidungshärtender martensitischer Edelstahl, der für den 3D-Druck von Metallen verwendet werden kann. Er hat eine hohe Festigkeit und Härte sowie eine gute Korrosionsbeständigkeit. 17-4PH enthält etwa 4% Kupfer, das die Aushärtung der Legierung durch Ausscheidung kupferhaltiger Partikel ermöglicht.
Dieser Artikel gibt einen Überblick über 17-4PH-Pulver, einschließlich seiner Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Lieferanten und Vergleiche mit anderen Legierungen. Die wichtigsten Details sind in den nachstehenden Tabellen zusammengefasst.
17-4PH Zusammensetzung des Pulvers
17-4PH hat seinen Namen von seiner Zusammensetzung, die etwa 4% Kupfer enthält. Die wichtigsten Legierungselemente sind:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Chrom | 15 – 17.5% |
| Nickel | 3 – 5% |
| Kupfer | 3 – 5% |
| Mangan | ≤ 1% |
| Silizium | ≤ 1% |
| Kohlenstoff | ≤ 0,07% |
| Schwefel & Phosphor | ≤ 0,04% |
| Stickstoff | ≤ 0,03% |
Der Kupfergehalt führt zu einer Ausscheidungshärtung, die die Festigkeit und Härte von 17-4PH erheblich erhöht. Das Chrom sorgt für Korrosionsbeständigkeit. Nickel erhöht ebenfalls die Korrosionsbeständigkeit und verbessert gleichzeitig die Duktilität und Zähigkeit.
17-4PH Pulvereigenschaften
17-4PH-Pulver bietet eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit. Die wichtigsten Eigenschaften sind:
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Stärke | Zugfestigkeit bis zu 1.380 MPa, Streckgrenze bis zu 1.240 MPa |
| Härte | Bis zu 44 HRC nach Alterung |
| Korrosionsbeständigkeit | Besser als nichtrostende Stähle der Serie 400 aufgrund von Kupfer |
| Bearbeitbarkeit | Schwieriger zu bearbeiten als die Serie 300 aufgrund der höheren Festigkeit |
| Magnetismus | Leicht magnetisch aufgrund des martensitischen Gefüges |
| Schweißeignung | Geringere Schweißbarkeit als die Serie 300 aufgrund der Ausscheidungshärtung |
Die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit kann durch Wärmebehandlung angepasst werden. Das Lösungsglühen macht die Legierung weich und dehnbar. Die anschließende Alterung führt zur Ausscheidung kupferhaltiger Partikel, die die Bewegung von Versetzungen behindern, wodurch das Material gehärtet und verstärkt wird.
17-4PH Verarbeitung
17-4PH-Pulver kann mit verschiedenen Metall-3D-Druckverfahren verarbeitet werden:
- Laser-Pulver-Bett-Fusion (L-PBF)
- Elektronenstrahl-Pulverbettfusion (E-PBF)
- Gerichtete Energieabscheidung (DED)
L-PBF ist einer der gängigsten Ansätze. Die Prozessparameter müssen sorgfältig kontrolliert werden, um dichte, rissfreie Teile zu erhalten und Eigenspannungen zu vermeiden.
Typische Verarbeitungsbedingungen für 17-4PH-Pulver in L-PBF:
- Schichtdicke: 20-50 μm
- Laserleistung: 100-400 W
- Scan-Geschwindigkeit: 100-1500 mm/s
- Abstand der Schraffuren: 80-120 μm
- Strahldurchmesser: 50-100 μm
Nach dem Druck wird eine Spannungsarmglühung empfohlen, um Restspannungen abzubauen. Die gedruckten Teile können lösungsgeglüht und gealtert werden, um die Härte und Festigkeit zu erhöhen.
17-4PH Anwendungen
17-4PH wird für 3D-gedruckte Metallteile verwendet, die eine hohe Festigkeit, Härte und mäßige Korrosionsbeständigkeit in einer Vielzahl von Branchen erfordern:
- Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln, Laufräder, Befestigungselemente, Halterungen
- Kraftfahrzeuge: Getriebekomponenten, Turboladerteile
- Öl und Gas: Ventile, Bohrlochkopfteile, Pumpen
- Allgemeine Technik: Werkzeuge, Vorrichtungen, Gussformen
Die hohe Härte nach der Alterung macht 17-4PH für verschleißfeste Anwendungen geeignet. Es kann schwer zu bearbeitende Werkstoffe wie Werkzeugstähle für Spritzgussformen und -gesenke ersetzen. Die Legierung wird häufig für hochfeste strukturelle Halterungen und Gehäuse verwendet.
17-4PH-Pulver Lieferanten
17-4PH-Pulver ist im Handel bei führenden Metallpulverherstellern erhältlich:
| Anbieter | Produkt-Güteklassen | Größenbereich |
|---|---|---|
| Sandvik | Fischadler 17-4PH | 15-45 μm |
| Schreiner | 17-4PH | 15-45 μm |
| Praxair | 17-4 PH | 15-53 μm |
| LPW-Technologie | 17-4PH | 15-45 μm |
| Erasteel | 17-4 PH | 20-150 μm |
Die Preise reichen von $50/lb bis $90/lb je nach Bestellmenge. Kundenspezifische Partikelgrößenverteilungen und hochreine Sorten (z. B. phosphatpassiviert) sind erhältlich.
17-4PH im Vergleich zu anderen Legierungen
17-4PH ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl und Werkzeugstahllegierungen wie folgt:
| Legierung | Stärke | Korrosionsbeständigkeit | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 17-4PH | Sehr hoch | Mäßig | Ausscheidungshärtung; hohe Härte; gute Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
| 316L | Mittel | Ausgezeichnet | Standardkorrosionsbeständiger Edelstahl; geringe Festigkeit; nicht wärmebehandelbar; billiger |
| PH 13-8 | Hoch | Ausgezeichnet | Ausscheidungshärtung; hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit; enthält 8%-Nickel |
| H13 Werkzeugstahl | Sehr hoch | Mäßig | Standard-Werkzeugstahl; hohe Härte, aber geringere Korrosionsbeständigkeit; teurer |
FAQ
Was sind die Hauptvorteile von rostfreiem Stahl 17-4PH?
Die Hauptvorteile von 17-4PH sind seine hohe Festigkeit und Härte in Verbindung mit mäßiger Korrosionsbeständigkeit. Härtewerte bis zu 44 HRC sind durch Alterung möglich. Er bietet eine wesentlich höhere Festigkeit als nichtrostende Stähle der Serie 300.
Wofür wird der rostfreie Stahl 17-4PH verwendet?
Zu den üblichen Anwendungen von 17-4PH gehören Strukturbauteile wie Halterungen und Gehäuse, verschleißfeste Teile, Kunststoffspritzgussformen und -werkzeuge, Laufräder, Ventile und Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Öl- und Gasindustrie, der Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau verwendet.
Warum ist 17-4PH für den 3D-Druck von Metall geeignet?
17-4PH hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch es weniger anfällig für Eigenspannungen und Rissbildung während des Drucks ist. Seine hohe Härte ermöglicht den Druck von verschleißfesten Werkzeugen. Die Legierung ist in der Regel in Pulverform erhältlich.
Welche Wärmebehandlung wird für 17-4PH verwendet?
17-4PH wird in der Regel bei 1038-1066 °C lösungsgeglüht und dann bei 371-427 °C gealtert, um kupferhaltige Partikel auszuscheiden. Dadurch wird die Legierung gehärtet und wesentlich verfestigt. Ein Spannungsarmglühen vor der Wärmebehandlung wird empfohlen.
Wie verhält sich 17-4PH im Vergleich zu 316L und H13 Werkzeugstahl?
17-4PH hat eine viel höhere Festigkeit und Härte als Edelstahl 316L, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zum Werkzeugstahl H13 bietet 17-4PH eine bessere Korrosionsbeständigkeit bei etwas geringerer Härte. 17-4PH bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Härte, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Welche Vorsichtsmaßnahmen sind beim 3D-Druck von 17-4PH erforderlich?
Die sorgfältige Auswahl der Prozessparameter und der Spannungsabbau zwischen den Schichten sind wichtig, um Eigenspannungen und Rissbildung zu minimieren. Auch die Druckausrichtung, die Stützstrukturen und die Auflösung/Schichthöhe müssen für komplexe Geometrien optimiert werden.
Welche Lieferanten bieten 17-4PH-Pulver an?
Zu den führenden Anbietern von 17-4PH-Pulver gehören Sandvik, Carpenter Additive, Praxair, LPW Technology und Erasteel. Das Pulver ist in verschiedenen Größenverteilungen erhältlich, die für AM-Verfahren wie DED und L-PBF angepasst sind.