Bột kim loại bằng thép không gỉ 17-4ph cho MIM

Tổng quan

Thép không gỉ 17-4PH là một loại thép không gỉ không gỉ làm cứng kết tủa có chứa khoảng 4% đồng theo thành phần. Lớp luyện kim bột của thép không gỉ 17-4ph là một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng ép phun kim loại (MIM) do sự kết hợp của cường độ cao, khả năng chống ăn mòn tốt và tính chất cơ học tuyệt vời có thể được tăng cường hơn nữa thông qua các phương pháp điều trị nhiệt làm tăng lượng mưa.

Bột 17-4ph cung cấp một tùy chọn hấp dẫn cho MIM so với các hợp kim cạnh tranh khác vì sự ổn định kích thước của nó trong quá trình thiêu kết và dễ chế biến. Các bộ phận được làm từ các nguyên liệu bột kim loại 17-4ph thể hiện cường độ xanh cao đối với hình học phức tạp, khả năng đúc tốt và kiệt sức sạch với dư lượng tối thiểu.

Trong các phần sau, chúng tôi sẽ bao gồm các tác phẩm, tính chất, ứng dụng, thông số kỹ thuật, nhà cung cấp và các chi tiết kỹ thuật khác liên quan đến bột thép không gỉ 17-4ph để sử dụng trong ép phun kim loại.

Thành phần

Thành phần danh nghĩa của thép không gỉ 17-4PH được hiển thị bên dưới, với crom, niken và đồng là các yếu tố hợp kim chính:

Bảng: Thành phần thép không gỉ 17-4PH

Yếu tố	Cân nặng %
Crom (CR)	15.0 – 17.5
Niken (NI)	3.0 – 5.0
Đồng (CU)	3.0 – 5.0
Niobium (NB) + tantalum (TA)	0.15 – 0.45
Silicon (SI)	Tối đa 1.0
Mangan (MN)	Tối đa 1.0
Carbon (c)	tối đa 0,07
Lưu huỳnh	tối đa 0,03
Phốt pho (P)	tối đa 0,04
Sắt (Fe)	Sự cân bằng

 

Hàm lượng đồng là yếu tố phân biệt đối với thép không gỉ 17-4PH so với 17-4, chứa 4,0-6,0% đồng. Đồng thấp hơn trong 17-4PH cung cấp các đặc tính độ dẻo và tác động tốt hơn trong khi vẫn giữ được cường độ cao.

Silicon, mangan, carbon, lưu huỳnh và phốt pho được giữ để theo dõi mức độ để tối đa hóa khả năng chống ăn mòn và tránh kết tủa cacbua. Việc bổ sung niobi và tantalum giúp tinh chỉnh cấu trúc hạt trong quá trình thiêu kết.

Của cải

Thép không gỉ 17-4PH thể hiện sự kết hợp tuyệt vời của cường độ cao và độ dẻo tốt trong điều kiện cứng kết tủa. Các thuộc tính chính trong điều kiện H900 được cung cấp dưới đây:

Bảng: Thuộc tính của thép không gỉ 17-4PH

Tài sản	Giá trị
Tỉ trọng	7,8 g / cm3
Độ bền kéo	1240-1300 MPa
Sức mạnh năng suất (bù 0,2%)	1100-1160 MPa
Mô đun đàn hồi	GPA 190-210
Kéo dài	10-15%
Độ cứng	39-43 HRC
Tác động đến độ dẻo dai	50-60 j
Sức mạnh mệt mỏi	550 MPa
Sức chống cắt	760 MPa
Cường độ nén	1275 MPa

 

Việc xử lý nhiệt độ cứng kết tủa được sử dụng để đạt được mức cường độ cao này liên quan đến việc ủ dung dịch ở 900-950 ° C sau đó lão hóa ở 450-500 ° C. Điều này dẫn đến kết tủa giàu đồng rất mịn gây cản trở chuyển động trật khớp và tăng cường ma trận kim loại trong khi vẫn giữ được độ dẻo.

Trong dung dịch điều kiện được ủ mà không bị lão hóa, thép không gỉ 17-4ph có tính chất cơ học thấp hơn nhưng vẫn đáng nể ngang bằng với thép không gỉ 400 loạt. Nó cung cấp một sự cân bằng tốt về sức mạnh và độ dẻo vừa phải cho các trường hợp không cần phải làm cứng hoàn toàn.

Điện trở ăn mòn 17-4PH có thể so sánh với các thép không gỉ 410 và 416, cung cấp khả năng chống ăn mòn hữu ích để ăn mòn khí quyển và nhiều hóa chất nhẹ. Tuy nhiên, nó có điện trở thấp hơn so với 300 loại thép không gỉ austenitic.

Các ứng dụng

Sức mạnh cao sau khi chống ăn mòn cứng và vừa phải làm cho thép không gỉ 17-4ph trở thành lựa chọn phổ biến cho các bộ phận đúc kim loại phục vụ các ứng dụng sau:

• Các thành phần hàng không vũ trụ và máy bay
• Cấy ghép chỉnh hình và nha khoa
• Ô tô, động cơ, van
• Khuôn phun nhựa
• Dụng cụ công nghiệp, công cụ đấm/dập
• Chế biến thực phẩm và thiết bị dược phẩm
• Máy bơm hóa dầu, van, dụng cụ
• Các sản phẩm tiêu dùng như dao, phần cứng hàng hải
• Vỏ xem, cài đặt trang sức

MIM là lợi thế để tạo ra các bộ phận nhỏ, phức tạp với các tính chất cơ học được tạo ra tốt. Khả năng đánh bóng tuyệt vời của 17-4ph cũng phù hợp với các ứng dụng trang trí.

So với các hợp kim MIM khác, 17-4ph cung cấp cường độ cao hơn thép không gỉ, tương tự hoặc tốt hơn so với không gỉ 420 và 17-4 với độ bền tốt hơn và khả năng chống ăn mòn vượt trội so với thép công cụ.

Thông số kỹ thuật của bột kim loại

Bột thép không gỉ 17-4PH cho nguyên liệu MIM có sẵn trên thị trường trong các phạm vi, hóa chất và hình thái có kích thước khác nhau. Một số thông số kỹ thuật phổ biến được cung cấp dưới đây:

Bảng: Thông số kỹ thuật về bột kim loại bằng thép không gỉ 17-4PH

Thuộc tính	Details
Kích thước hạt	3-5 in, 5-9 in, 10-20 một
Phạm vi hóa học	Mỗi AMS 5643, ASTM A564, ASTM A705
Hàm lượng carbon	& lt; 0,1%, carbon cực thấp
Hàm lượng oxy	& lt; 0,6%, oxy thấp
Hình thái	Hình cầu, hình cầu một phần
Mật độ rõ ràng	3.0-4,5 g / cm3
Chạm vào mật độ	4,5-5,5 g / cm3
Lưu lượng dòng chảy	15-35 s/50g

 

Chất lượng bột là rất quan trọng cho các bộ phận MIM hiệu suất cao. Các đặc điểm chính như hình thái bột, phân phối kích thước hạt, độ tinh khiết và hành vi dòng bột xác định chất lượng của nguyên liệu và các đặc tính thành phần kết quả.

Hình thái bột hình cầu cung cấp mật độ dòng chảy và đóng gói tốt nhất cho MIM. Kích thước hạt nhỏ (& LT; 20 UM) được ưa thích để nắm bắt các tính năng tốt, trong khi kích thước lớn hơn cải thiện dòng chảy và khả năng đúc.

Sản xuất bột

Bột 17-4ph được sản xuất bằng cách sử dụng nguyên tử hóa khí hoặc các quá trình nguyên tử hóa khí trơ. Nguyên tử hóa nước cao đôi khi cũng được sử dụng.

Trong nguyên tử hóa khí, dòng tan chảy hợp kim bị tan rã thành các giọt tốt bởi các máy bay khí trơ vận tốc cao. Các giọt nhanh chóng hóa rắn thành các hạt bột với hình dạng hình cầu. Phân phối kích thước hạt được kiểm soát thông qua tốc độ dòng khí, thiết kế vòi phun và các tham số quy trình khác.

Nguyên tử hóa nước sử dụng máy bay phản lực nước để tan rã của dòng kim loại. Nó tạo ra các hạt bột không đều, loại vệ tinh. Để sử dụng MIM, bột yêu cầu các bước điều hòa bổ sung để làm cho nó hình cầu.

Các quy trình khí trơ chân không tạo ra bột 17-4ph sạch và tinh khiết nhất cho các nguyên liệu MIM hiệu suất cao. Khí trơ ngăn chặn quá trình oxy hóa của sự tan chảy và bột.

Tiêu chuẩn và điểm số

Bột thép không gỉ 17-4PH và các bộ phận MIM đáp ứng các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật sau:

• ASTM A564 – Tiêu chuẩn cho lượng mưa và dải thép không gỉ cứng
• ASTM A705 – Tiêu chuẩn cho kết tủa làm cứng Cobalt-crom
• AMS 5643 – Lượng mưa làm cứng bột thép không gỉ, lớp PH13-8MO, PH15-7MO
• AMS 5646 – Thép không gỉ 17-4, độ cứng của mưa
• AMS 5803 – Thép không gỉ 15-5, luyện kim bột

Chỉ định sản phẩm có sẵn và các lớp tương đương là:

• 17-4PH – UNS S17400 (phổ biến nhất)
• 15-5PH – Hoa Kỳ S15500
• X5crnicu15-5 – Trong số 1.4545
• 1RK91 – AFNOR Z6CNNBCU15-05

Các lớp thành phần đáp ứng các phạm vi hợp kim của AMS 5643 Nhóm 1. Bột carbon cực thấp với & LT; 0,03% C cũng có sẵn.

Các nhà cung cấp

Bột kim loại bằng thép không gỉ 17-4PH cho MIM được sản xuất thương mại bởi các nhà cung cấp bột đặc sản và thép không gỉ chính:

Bảng: Các nhà sản xuất bột bằng thép không gỉ 17-4ph

Công ty	Tên thương hiệu
Sandvik	OSPREY + ampeit
HOÀN TOÀN	Printsalloy PH
thợ mộc	Độ pH hydramite
Höganäs	Stellite 21 + pH corimet
CNPC	FSM-17-4PH

 

Bột có thể được mua thông qua các nhà phân phối bột kim loại, văn phòng dịch vụ MIM, bộ xử lý thu phí và nhà cung cấp nguyên liệu.

Phân tích chi phí

Chi phí bột cho thép không gỉ 17-4ph là cao vừa phải, dao động từ $ 25- $ 45 mỗi kg với số lượng nhỏ. Giá thấp hơn cho các đơn đặt hàng lớn hơn trên 1000 kg.

So sánh, loại bột bằng thép không gỉ 316L có giá $ 15- $ 30/kg trong khi bột thép dụng cụ (H13, P20) chạy $ 12-25/kg.

Đối với phần MIM đã hoàn thành, các vật liệu chiếm 50-70% chi phí đơn vị tùy thuộc vào kích thước một phần và độ phức tạp. Các bộ phận nhỏ hơn với khối lượng cao hơn sẽ có tỷ lệ chi phí vật liệu thấp hơn so với hoạt động thứ cấp.

Khuyến nghị thiết kế

Để áp dụng thành công bột thép không gỉ 17-4PH và đạt được các tính chất đầy đủ, nên tuân thủ các hướng dẫn thiết kế sau đây cho MIM:

• Sử dụng độ dày thành tối thiểu 0,3-0,5 mm cho sức mạnh đầy đủ
• Duy trì tỷ lệ khung hình dưới 8: 1 cho các hình dạng phức tạp
• Bao gồm bán kính 0,25 mM trở lên để tránh nồng độ ứng suất
• Cổng với & gt; độ dày 0,5 mm và & gt;
• Sự co rút dị hướng là ~ 17% trên các trục chính, ~ 20% theo hướng độ dày
• Đạt được & gt; mật độ 92% sau khi thiêu kết cho các cơ khí cần thiết

Xử lý cân nhắc

Các bước xử lý chính trong việc sử dụng nguyên liệu bột 17-4ph để phun kim loại bao gồm:

• Trộn: Hỗn hợp cắt cao của các thành phần bột và chất kết dính để tạo thành nguyên liệu đồng nhất với bột đồng đều tải khoảng 62-68% theo thể tích.
• Định đúc: Sử dụng các thông số đúc phun phù hợp cho các nguyên liệu tải chất rắn cao – Kích thước bắn cao, tốc độ phun nhanh, áp lực giữ cao.
• Debinding: Discinding dung môi sau đó là sự tranh luận nhiệt để loại bỏ hoàn toàn các thành phần chất kết dính và để phần màu nâu sẵn sàng để thiêu kết.
• Thiêu kết: Thiêu kết trong khí quyển chân không hoặc hydro đến ~ 1300 ° C để đạt được mật độ đầy đủ. SINH NHẬT SINH THÁNH nên được bù trong dụng cụ khuôn.
• Điều trị nhiệt: Giải pháp ủ theo sau là lão hóa/lượng mưa cứng theo yêu cầu để đạt được các yêu cầu sức mạnh.
• Hoạt động thứ cấp: Có thể bao gồm gắn, khoan, khai thác, điều trị bề mặt, mạ, đánh dấu laser, v.v.

Bộ xử lý dịch vụ MIM và bộ xử lý thu phí đã thiết lập các thực tiễn tốt nhất cho 17-4PH MIM để đảm bảo độ chính xác về chiều và tính chất cơ học có thể lặp lại một phần.

Kiểm tra và thử nghiệm

Một số phương pháp kiểm tra và kiểm tra được sử dụng để kiểm soát chất lượng và xác nhận các bộ phận MIM 17-4PH là:

• Phân tích hóa học – ICP và OES để xác minh mức độ thành phần và khí
• Phân tích kích thước hạt – Nhiễu xạ laser để kiểm tra phân phối kích thước bột
• Kiểm tra mật độ – Phương pháp Archimedes và Helium Pycnometry
• Kiểm tra độ bền kéo – ASTM E8, để có được UTS, sức mạnh năng suất, kéo dài
• Kiểm tra độ cứng – Rockwell và Vickers để kiểm tra độ cứng
• Cấu trúc vi mô – Kính hiển vi quang học và SEM để kiểm tra các giai đoạn
• Kích thước hạt – ASTM E112, Phương pháp so sánh để xác định kích thước hạt
• Phân tích khiếm khuyết – Thử nghiệm thâm nhập thuốc nhuộm để xác định các khuyết tật bề mặt

Các phòng thí nghiệm luyện kim được trang bị tốt có khả năng thực hiện các thử nghiệm này theo tiêu chuẩn thử nghiệm quốc tế cho bột kim loại và các bộ phận công nghiệp. Điều này đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật trong quá trình sản xuất bột hợp kim, sản xuất phần MIM và cho trình độ phần cuối cùng.

Sưc khỏe va sự an toan

Bột thép không gỉ 17-4PH và các bộ phận không gây ra bất kỳ mối nguy hiểm đáng kể nào ở dạng rắn. Tuy nhiên, các thực tiễn được đề xuất sau đây nên được quan sát khi xử lý, xử lý hoặc gia công vật liệu này:

• Mặc PPE – găng tay, bảo vệ hô hấp, tấm chắn mắt khi xử lý bột
• Sử dụng khai thác bụi khi làm sạch bột tràn hoặc gia công các bộ phận thiêu kết
• Tránh thở bụi và khói từ các hoạt động tan chảy/thiêu kết
• Ngăn chặn và điều trị vết cắt, trầy xước để tránh tiếp xúc với các hạt kim loại
• Thực hiện theo các quy trình xử lý và chuyển bột an toàn nếu tải chất nguyên liệu bột
• Sử dụng các công cụ không dùng và thiết bị mặt đất nếu gia công các bộ phận thiêu kết
• Đảm bảo thông gió đầy đủ và mặc PPE khi hàn hoặc hàn các thành phần 17-4ph
• Xử lý theo các quy định môi trường địa phương và tránh phát hành bột ra môi trường

Với các quy trình âm thanh, các bộ phận bột 17-4ph và MIM không gây ra bất kỳ mối nguy hiểm đáng kể nào. Rủi ro chính là kích thích tiềm năng từ việc tiếp xúc với bụi và cắt từ xử lý. Thông gió thích hợp, sử dụng PPE và lưu trữ an toàn giảm thiểu những rủi ro này.

Câu hỏi thường gặp

Q: Kích thước hạt nào được khuyến nghị cho MIM?

Trả lời: 10-20 micron thường được sử dụng, nhưng kích thước từ 3-45 micron hoạt động tùy thuộc vào hình học phần. Finer & lt; 10 um bột nắm bắt chi tiết tốt hơn nhưng có thể là thách thức cho việc đúc.

Q: Bột 17-4ph có cần xử lý trong bầu không khí trơ không?

Trả lời: Không nhất thiết, nó có thể được xử lý trong không khí, nhưng một hộp găng tay trơ đảm bảo oxy và độ ẩm được giảm thiểu cho độ tinh khiết.

Q: Sự khác biệt giữa thép không gỉ 17-4 và 17-4PH là gì?

Trả lời: 17-4PH có hàm lượng đồng thấp hơn (3-5% so với 4-6% trong 17-4) mang lại độ bền và độ dẻo tác động tốt hơn cho cùng một mức độ sức mạnh.

Q: Bạn có thể già đi 17-4ph Thép không gỉ nhiều lần không?

A: Có, 17-4ph có thể được làm cứng nhiều lần. Mỗi chu kỳ đưa nó trở lại cường độ cao, nhưng độ dẻo có thể giảm khi lão hóa lặp đi lặp lại.

Q: Kết thúc bề mặt điển hình đạt được với các bộ phận bắt chước 17-4ph là gì?

A: Bề mặt được tạo ra xung quanh RA 3-5 micron. Đánh bóng và khắc có thể đạt được dưới 0,5 micron. Mạ cũng tạo ra các bề mặt mịn.

Q: 17-4ph có hoạt động cho in 3D kim loại so với MIM không?

Trả lời: Có, nó có thể được sử dụng cho DMLS và phản ứng kết dính nhưng yêu cầu các tham số thích nghi so với MIM. Tỷ lệ làm mát cao hơn nên tính chất khác nhau.

Q: Những loại xử lý bài thường được thực hiện trên các bộ phận bắt chước 17-4PH?

Trả lời: Gia công, khoan, khai thác, mài, EDM, bắn, thụ động, điện tử, mạ, xử lý nhiệt, hàn và đánh dấu laser.

Q: Những tùy chọn mạ nào hoạt động tốt hơn 17-4ph thép không gỉ?

A: Niken điện phân, Chrome cứng, Niken kẽm, thiếc, đồng và mạ kim loại quý như bạc, vàng và rhodium hoạt động tốt để ăn mòn hoặc chống mài mòn.