ผงโลหะสแตนเลสสตีล 17-4ph สำหรับ MIM

ภาพรวม

สแตนเลสสตีล 17-4ph เป็นสแตนเลสสตีลมาร์ทินซิติกที่มีการตกตะกอนซึ่งมีทองแดงประมาณ 4% โดยองค์ประกอบ เกรดโลหะโลหะที่มีสแตนเลส 17-4ph เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานการฉีดขึ้นรูปโลหะ (MIM) เนื่องจากการรวมกันของความแข็งแรงสูงความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม

ผง 17-4PH เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับ MIM กับโลหะผสมการแข่งขันอื่น ๆ เนื่องจากความมั่นคงในมิติของมันในระหว่างการเผาและความสะดวกในการประมวลผลโดยรวม ชิ้นส่วนที่ทำจากวัตถุดิบผงโลหะ 17-4ph แสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงสีเขียวสูงสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนความสามารถในการขึ้นรูปได้ดีและการเผาไหม้ที่สะอาดด้วยสารตกค้างน้อยที่สุด

ในส่วนต่อไปนี้เราจะครอบคลุมองค์ประกอบคุณสมบัติแอปพลิเคชันข้อมูลจำเพาะซัพพลายเออร์และรายละเอียดทางเทคนิคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับผงสแตนเลส 17-4ph สำหรับใช้ในการฉีดยาฉีดโลหะ

องค์ประกอบ

องค์ประกอบเล็กน้อยของสแตนเลส 17-4ph แสดงอยู่ด้านล่างโดยมีโครเมียมนิกเกิลและทองแดงเป็นองค์ประกอบหลัก:

ตาราง: องค์ประกอบสแตนเลส 17-4ph

องค์ประกอบ	น้ำหนัก %
โครเมียม (CR)	15.0 – 17.5
Nickel (Ni)	3.0 – 5.0
ทองแดง (Cu)	3.0 – 5.0
Niobium (NB) + Tantalum (TA)	0.15 – 0.45
Silicon (Si)	สูงสุด 1.0
Manganese (Mn)	สูงสุด 1.0
คาร์บอน (c)	สูงสุด 0.07
ซัลเฟอร์	สูงสุด 0.03
ฟอสฟอรัส (P)	สูงสุด 0.04
Iron (Fe)	สมดุล

 

เนื้อหาทองแดงเป็นปัจจัยที่แตกต่างสำหรับสแตนเลส 17-4ph เมื่อเทียบกับ 17-4 ซึ่งมีทองแดง 4.0-6.0% ทองแดงที่ต่ำกว่าใน 17-4ph ให้คุณสมบัติความเหนียวและผลกระทบที่ดีขึ้นในขณะที่ยังคงความแข็งแรงสูง

ซิลิคอน, แมงกานีส, คาร์บอน, ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัสจะถูกเก็บไว้เพื่อติดตามระดับเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของคาร์ไบด์ การเพิ่ม Niobium และ Tantalum ช่วยปรับแต่งโครงสร้างเมล็ดพืชในระหว่างการเผา

คุณสมบัติ

สแตนเลส 17-4ph แสดงการผสมผสานที่ยอดเยี่ยมของความแข็งแรงสูงและความเหนียวที่ดีในสภาพการตกตะกอน คุณสมบัติหลักในเงื่อนไข H900 มีให้ด้านล่าง:

ตาราง: คุณสมบัติของสแตนเลส 17-4ph

คุณสมบัติ	ค่า
ความหนาแน่น	7.8 g / cm3
ความแข็งแรงแรงดึงสูงสุด	1240-1300 MPa
ความแข็งแรงของผลผลิต (ชดเชย 0.2%)	1100-1160 MPa
โมดูลัสยืดหยุ่น	190-210 เกรดเฉลี่ย
การยืดตัว	10-15%
ความแข็ง	39-43 ชั่วโมง
ผลกระทบต่อความเหนียว	50-60 J
ความแข็งแรงเมื่อยล้า	550 MPa
ความแข็งแรงของแรงเฉือน	760 MPa
แรงอัด	1275 MPa

 

การรักษาด้วยความร้อนการตกตะกอนที่ใช้เพื่อให้ได้ระดับความแข็งแรงสูงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการหลอมโซลูชันที่ 900-950 ° C ตามด้วยอายุ 450-500 ° C ส่งผลให้เกิดการตกตะกอนที่อุดมไปด้วยทองแดงที่ดีมากซึ่งขัดขวางการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อนและเสริมสร้างเมทริกซ์โลหะในขณะที่ยังคงความเหนียว

ในสภาพการแก้ปัญหาที่อบอ่อนโดยไม่มีอายุสแตนเลส 17-4ph มีคุณสมบัติเชิงกลที่ต่ำกว่า แต่ยังคงเป็นที่น่านับถือเมื่อเทียบกับสแตนเลส 400 ชุด มันให้ความสมดุลที่ดีของความแข็งแรงปานกลางและความเหนียวสำหรับกรณีที่ไม่จำเป็นต้องแข็งตัวเต็ม

ความต้านทานการกัดกร่อนของ 17-4ph เปรียบได้กับ Martensitic 410 และ 416 Stainless Steels ให้ความต้านทานที่เป็นประโยชน์ต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศและสารเคมีอ่อน ๆ มากมาย อย่างไรก็ตามมันมีความต้านทานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ 300 ซีรีส์สแตนเลสสแตนเลสซีรีส์

แอปพลิเคชัน

ความแข็งแรงสูงหลังการแข็งตัวและความต้านทานการกัดกร่อนในระดับปานกลางทำให้สแตนเลส 17-4ph เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูปโลหะที่ให้บริการแอปพลิเคชันต่อไปนี้:

• ส่วนประกอบการบินและอวกาศและเครื่องบิน
• ศัลยกรรมกระดูกและทันตกรรม
• ยานยนต์เครื่องยนต์วาล์ว
• แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก
• เครื่องมืออุตสาหกรรมเครื่องมือเจาะ/การปั๊ม
• การแปรรูปอาหารและอุปกรณ์เภสัชกรรม
• ปั๊มปิโตรเคมีวาล์วเครื่องมือวัด
• สินค้าอุปโภคบริโภคเช่นมีด, ฮาร์ดแวร์ทางทะเล
• ดูกรณีการตั้งค่าเครื่องประดับ

MIM เป็นประโยชน์ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ซับซ้อนพร้อมคุณสมบัติเชิงกลที่ดี การขัดเงาที่ยอดเยี่ยมของ 17-4ph ยังเหมาะกับการใช้งานของตกแต่ง

เมื่อเทียบกับโลหะผสม MIM อื่น ๆ 17-4ph ให้ความแข็งแรงสูงกว่าสแตนเลส 316L ความแข็งแรงที่คล้ายกันหรือดีกว่า 420 และ 17-4 สแตนเลสที่มีความทนทานที่ดีกว่าและความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือ

ข้อกำหนดผงโลหะ

ผงสแตนเลสสตีล 17-4ph สำหรับ MIM Feedstock มีวางจำหน่ายทั่วไปในช่วงที่มีขนาดต่าง ๆ เคมีและสัณฐานวิทยา ข้อกำหนดทั่วไปบางอย่างมีให้ด้านล่าง:

ตาราง: ข้อมูลจำเพาะผงโลหะสแตนเลส 17-4PH

คุณลักษณะ	รายละเอียด
ขนาดอนุภาค	3-5 นิ้ว 5-9 นิ้ว 10-20
ช่วงเคมี	ต่อ AMS 5643, ASTM A564, ASTM A705
ปริมาณคาร์บอน	<0.1%, ultra low carbon
ปริมาณออกซิเจน	<0.6%, low oxygen
Morphologies	Spherical, partially spherical
ความหนาแน่นที่ชัดเจน	3.0-4.5 g/cm3
แตะความหนาแน่น	4.5-5.5 g/cm3
อัตราการไหล	15-35 s/50g

 

Powder quality is critical for high performance MIM parts. Key characteristics like powder morphology, particle size distribution, purity, and powder flow behavior determine the quality of the feedstock and the resulting component properties.

Spherical powder morphology provides the best flow and packing density for MIM. Small particle sizes (<20 um) are preferred for capturing fine features, while larger sizes improve flow and moldability.

Powder Manufacturing

17-4PH powder is manufactured using gas atomization or inert gas atomization processes. High pressure water atomization is also occasionally used.

In gas atomization, the alloy melt stream is disintegrated into fine droplets by high velocity inert gas jets. The droplets rapidly solidify into powder particles with a spherical shape. Particle size distribution is controlled via the gas flow rate, nozzle design, and other process parameters.

Water atomization uses water jets for disintegration of the metal stream. It produces irregular, satellite-type powder particles. For MIM use, the powder requires additional conditioning steps to make it spherical.

Vacuum inert gas processes produce the most clean and pure 17-4PH powder for high performance MIM feedstocks. The inert gas prevents oxidation of the melt and powder.

Standards and Grades

17-4PH stainless steel powder and MIM parts meet the following standards and specifications:

• ASTM A564 – Standard for precipitation hardening stainless steel wire and strip
• ASTM A705 – Standard for precipitation hardening cobalt-chromium-nickel-copper alloy (PH15-7Mo) powder
• AMS 5643 – Precipitation hardening stainless steel powder, grades PH13-8Mo, PH15-7Mo
• AMS 5646 – Stainless steel 17-4, precipitation hardening
• AMS 5803 – สแตนเลส 15-5, ผงโลหะวิทยา

การกำหนดผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่และเกรดเทียบเท่าคือ:

• 17-4ph – UNS S17400 (พบมากที่สุด)
• 15-5ph – US S15500
• X5CRNICU15-5 – จาก 1,4545
• 1RK91 – AFNOR Z6CNNBCU15-05

เกรดองค์ประกอบพบกับ AMS 5643 กลุ่ม 1 ช่วงโลหะผสม ผงคาร์บอนต่ำพิเศษพร้อม & lt; 0.03% C ก็มีให้เลือกเช่นกัน

ซัพพลายเออร์

ผงโลหะสแตนเลสสตีล 17-4ph สำหรับ MIM ผลิตในเชิงพาณิชย์โดยอัลลอยด์พิเศษและซัพพลายเออร์ผงสแตนเลสสตีล:

ตาราง: ผู้ผลิตผงสแตนเลส 17-4ph

บริษัท	ชื่อแบรนด์
Sandvik	osprey + amperit
แพรพ์เซอร์	printsalloy pH
ช่างไม้	Hydramite pH
Hoganas	Stellite 21 + densimet
CNPC	FSM-17-4PH

 

ผงสามารถซื้อได้ผ่านผู้จัดจำหน่ายผงโลหะสำนักงานบริการ MIM โปรเซสเซอร์โทรและซัพพลายเออร์วัตถุดิบ

การวิเคราะห์ต้นทุน

ราคาผงสำหรับสแตนเลส 17-4ph นั้นสูงปานกลางตั้งแต่ $ 25- $ 45 ต่อกิโลกรัมในปริมาณเล็กน้อย ราคาต่ำกว่าสำหรับคำสั่งซื้อที่ใหญ่กว่า 1,000 กิโลกรัม

ในการเปรียบเทียบผงสแตนเลส 316L ราคา $ 15- $ 30/kg ในขณะที่ผงเหล็กเครื่องมือ (H13, P20) ทำงาน $ 12-25/kg

สำหรับส่วน MIM เสร็จแล้ววัสดุคิดเป็น 50-70% ของต้นทุนต่อหน่วยขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นส่วนและความซับซ้อน ชิ้นส่วนที่เล็กกว่าในปริมาณที่สูงขึ้นจะมีส่วนแบ่งของวัสดุลดลงเมื่อเทียบกับการดำเนินงานรอง

คำแนะนำการออกแบบ

ในการใช้ผงสแตนเลสสตีล 17-4ph ได้สำเร็จและบรรลุคุณสมบัติเต็มรูปแบบควรปฏิบัติตามแนวทางการออกแบบต่อไปนี้สำหรับ MIM:

• ใช้ความหนาของผนังขั้นต่ำ 0.3-0.5 มม. เพื่อความแข็งแรงเพียงพอ
• รักษาอัตราส่วนอสังหาริมทรัพย์ภายใต้ 8: 1 สำหรับรูปร่างที่ซับซ้อน
• รวมรัศมี 0.25 มม. หรือมากกว่าเพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียด
• ประตูที่มีความหนา & gt; 0.5 มม. และ & gt; 35% การเปิดช่องของโพรง
• การหดตัวของ Anisotropic คือ ~ 17% สำหรับแกนหลัก, ~ 20% สำหรับทิศทางความหนา
• บรรลุ & gt; ความหนาแน่น 92% หลังจากการเผาสำหรับกลไกที่ต้องการ

ข้อควรพิจารณาในการประมวลผล

ขั้นตอนการประมวลผลที่สำคัญในการใช้วัตถุดิบแบบผง 17-4ph สำหรับการฉีดขึ้นรูปโลหะรวมถึง:

• การผสม: การผสมแรงเฉือนสูงของส่วนประกอบผงและสารยึดเกาะเพื่อสร้างวัตถุดิบที่เป็นเนื้อเดียวกันกับผงที่สม่ำเสมอประมาณ 62-68% โดยปริมาตร
• การขึ้นรูป: การใช้พารามิเตอร์การฉีดขึ้นรูปที่เหมาะสำหรับการโหลดของแข็งสูง – ขนาดยิงสูงความเร็วในการฉีดเร็วแรงดันสูง
• debinding: ตัวทำละลาย debinding ตามด้วยความร้อน debinding เพื่อลบส่วนประกอบของสารยึดเกาะอย่างสมบูรณ์และปล่อยให้ส่วนสีน้ำตาลพร้อมสำหรับการเผา
• การเผา: การเผาผลาญสุญญากาศหรือบรรยากาศไฮโดรเจนถึง ~ 1300 ° C เพื่อให้ได้ความหนาแน่นเต็มรูปแบบ การหดตัวการหดตัวควรได้รับการชดเชยในเครื่องมือแม่พิมพ์
• การรักษาความร้อน: โซลูชันการหลอมตามด้วยการชุบแข็ง/การตกตะกอนตามความต้องการเพื่อให้บรรลุความต้องการความแข็งแรง
• การดำเนินการรอง: อาจรวมถึงการสร้างการขุดเจาะการแตะการรักษาพื้นผิวการชุบการทำเครื่องหมายเลเซอร์ ฯลฯ

MIM Service Bureaus และ Processors Toll ได้กำหนดแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับ 17-4ph MIM เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติและคุณสมบัติเชิงกลที่ทำซ้ำได้

การตรวจสอบและทดสอบ

วิธีการตรวจสอบและทดสอบบางอย่างที่ใช้สำหรับการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบความถูกต้องของชิ้นส่วน MIM 17-4ph คือ:

• การวิเคราะห์ทางเคมี – ICP และ OEs เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบและระดับก๊าซ
• การวิเคราะห์ขนาดอนุภาค – เลเซอร์การเลี้ยวเบนเพื่อตรวจสอบการกระจายขนาดของผง
• การทดสอบความหนาแน่น – วิธีอาร์คิมดีสและฮีเลียม pycnometry
• การทดสอบแรงดึง – ASTM E8 เพื่อรับ UTS ความแข็งแรงของผลผลิตการยืดตัว
• การทดสอบความแข็ง – Rockwell และ Vickers เพื่อตรวจสอบความแข็ง
• โครงสร้างจุลภาค – กล้องจุลทรรศน์ออปติคัลและ SEM เพื่อตรวจสอบเฟส
• ขนาดเกรน – ASTM E112 วิธีการเปรียบเทียบเพื่อกำหนดขนาดเกรน
• การวิเคราะห์ข้อบกพร่อง – การทดสอบสีย้อมเพื่อระบุข้อบกพร่องของพื้นผิว

ห้องปฏิบัติการโลหะที่มีอุปกรณ์ครบครันมีความสามารถในการทดสอบเหล่านี้ตามมาตรฐานการทดสอบระหว่างประเทศสำหรับผงโลหะและชิ้นส่วนอุตสาหกรรม สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการปฏิบัติตามข้อกำหนดในระหว่างการผลิตผงโลหะผสมการผลิต MIM ส่วนและคุณสมบัติส่วนสุดท้าย

สุขภาพและความปลอดภัย

ผงสแตนเลสสตีล 17-4ph และชิ้นส่วนไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพที่สำคัญในรูปแบบที่เป็นของแข็ง อย่างไรก็ตามควรปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่แนะนำต่อไปนี้เมื่อจัดการการประมวลผลหรือการตัดเฉือนวัสดุนี้:

• สวมใส่ PPE – ถุงมือการป้องกันระบบทางเดินหายใจโล่ตาเมื่อจัดการผง
• ใช้การสกัดฝุ่นเมื่อทำความสะอาดผงหกหรือชิ้นส่วนที่เผาไหม้
• หลีกเลี่ยงการหายใจฝุ่นผงและควันจากการละลาย/การเผาไหม้
• ป้องกันและรักษาบาดแผลรอยถลอกเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอนุภาคโลหะ
• ทำตามขั้นตอนการจัดการผงและการถ่ายโอนอย่างปลอดภัยหากโหลดวัตถุดิบผง
• ใช้เครื่องมือที่ไม่ได้ทำเครื่องหมายและอุปกรณ์ภาคพื้นดินหากการตัดเฉือนชิ้นส่วนที่เผา
• ตรวจสอบการระบายอากาศที่เพียงพอและสวมใส่ PPE เมื่อเชื่อมหรือประสานส่วนประกอบ 17-4ph
• กำจัดตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นและหลีกเลี่ยงการปล่อยผงสู่สิ่งแวดล้อม

ด้วยขั้นตอนเสียงผง 17-4ph และชิ้นส่วน MIM ไม่ก่อให้เกิดอันตรายที่สำคัญ ความเสี่ยงหลักคือการระคายเคืองที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสกับฝุ่นและการตัดจากการจัดการ การระบายอากาศที่เหมาะสมการใช้ PPE และการจัดเก็บที่ปลอดภัยช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ผงขนาดอนุภาคขนาด 17-4ph สำหรับ MIM ขนาดใด

ตอบ: 10-20 ไมครอนใช้กันทั่วไป แต่มีขนาดตั้งแต่ 3-45 ไมครอนทำงานขึ้นอยู่กับเรขาคณิตของส่วน Finer & lt; 10 UM Powder จับรายละเอียดได้ดีกว่า แต่อาจเป็นเรื่องท้าทายสำหรับการขึ้นรูป

ถาม: ผง 17-4ph ต้องการการจัดการในบรรยากาศเฉื่อยหรือไม่?

ตอบ: ไม่จำเป็นต้องมีการจัดการในอากาศ แต่กล่องถุงมือเฉื่อยทำให้มั่นใจได้ว่าระดับออกซิเจนและระดับความชื้นจะลดลงเพื่อความบริสุทธิ์

ถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง 17-4 และ 17-4ph สแตนเลส?

ตอบ: 17-4ph มีปริมาณทองแดงที่ต่ำกว่า (3-5% เทียบกับ 4-6% ใน 17-4) ให้ผลกระทบที่ดีขึ้นและความเหนียวในระดับความแข็งแรงเดียวกัน

ถาม: คุณสามารถอายุสแตนเลสสตีล 17-4ph ได้หลายครั้งหรือไม่?

ตอบ: ใช่ 17-4ph สามารถตกตะกอนได้ซ้ำ ๆ แต่ละรอบจะส่งคืนให้มีความแข็งแรงสูง แต่ความเหนียวอาจลดลงเมื่ออายุมากขึ้น

ถาม: พื้นผิวทั่วไปเสร็จสิ้นด้วยชิ้นส่วน MIM 17-4ph?

ตอบ: พื้นผิวที่มีการฉีดอยู่รอบ ๆ RA 3-5 ไมครอน การขัดและการแกะสลักสามารถทำได้ภายใต้ 0.5 ไมครอน การชุบยังสร้างพื้นผิวที่เรียบ

ถาม: 17-4ph ทำงานสำหรับการพิมพ์โลหะ 3 มิติเมื่อเทียบกับ MIM หรือไม่?

ตอบ: ใช่มันสามารถใช้สำหรับ DMLs และ Binder Jetting แต่ต้องใช้พารามิเตอร์ที่ปรับเปลี่ยนกับ MIM อัตราการระบายความร้อนสูงกว่าดังนั้นคุณสมบัติจึงแตกต่างกัน

ถาม: การประมวลผลโพสต์ประเภทใดที่มักทำในส่วน 17-4ph MIM?

ตอบ: การตัดเฉือน, การขุดเจาะ, การแตะ, การบด, EDM, ช็อต peening, passivation, ไฟฟ้า, การชุบ, การรักษาความร้อน, การเชื่อมและการทำเครื่องหมายเลเซอร์

ถาม: ตัวเลือกการชุบอะไรทำงานได้ดีกว่าสแตนเลส 17-4ph?

ตอบ: นิกเกิลอิเล็กโทรไลต์, โครเมี่ยมแข็ง, สังกะสีนิกเกิล, ดีบุก, ทองแดงและการชุบโลหะมีค่าเช่นเงินทองและโรเดียมทำงานได้ดีสำหรับการกัดกร่อนหรือการทนต่อการสึกหรอ