概述
不锈钢 17-4PH 粉末是一种沉淀硬化马氏体不锈钢，可用于金属 3D 打印。它具有高强度、高硬度和良好的耐腐蚀性。17-4PH 含有约 4% 的铜，可通过富铜颗粒的沉淀实现合金的时效硬化。
本文概述了 17-4PH 粉末，包括其成分、特性、加工、应用、供应商以及与其他合金的比较。主要细节汇总于下表。
17-4PH 粉末成分
17-4PH 的名称来源于其成分，其中包括约 4% 的铜。主要合金元素有
| 要素 | 重量 % |
|---|---|
| 铬 | 15 – 17.5% |
| 镍 | 3 – 5% |
| 铜 | 3 – 5% |
| 锰 | ≤ 1% |
| 硅 | ≤ 1% |
| 碳 | ≤ 0.07% |
| 硫和磷 | ≤ 0.04% |
| 氮 | ≤ 0.03% |
铜的含量会导致沉淀硬化，从而大幅提高 17-4PH 的强度和硬度。铬具有耐腐蚀性。镍也能提高耐腐蚀性，同时增强延展性和韧性。
17-4PH 粉末特性
17-4PH 粉末是高强度和良好耐腐蚀性的完美结合。主要特性包括
| 物业 | 说明 |
|---|---|
| 实力 | 拉伸强度高达 1,380 兆帕，屈服强度高达 1,240 兆帕 |
| 硬度 | 老化后硬度可达 44 HRC |
| 耐腐蚀性 | 由于含有铜，其性能优于 400 系列不锈钢 |
| 机械加工性能 | 由于强度较高，比 300 系列更难加工 |
| 磁性 | 马氏体微观结构产生轻微磁性 |
| 焊接性 | 由于沉淀硬化，焊接性低于 300 系列 |
强度、硬度和耐腐蚀性可通过热处理进行调整。固溶退火可使合金变软并具有延展性。随后的时效处理会促使富铜颗粒析出，阻碍位错运动，从而使材料硬化和强化。
17-4PH 加工
17-4PH 粉末可通过多种金属 3D 打印方法进行加工：
- 激光粉末床融合（L-PBF）
- 电子束粉末床聚变（E-PBF）
- 定向能量沉积 (DED)
L-PBF 是最常见的方法之一。必须仔细控制工艺参数，以获得致密、无裂纹的零件，并避免残余应力。
L-PBF 中 17-4PH 粉末的典型加工条件：
- 层厚：20-50 微米
- 激光功率：100-400 W
- 扫描速度：100-1500 毫米/秒
- 舱口间距：80-120 μm
- 光束直径： 50-100 μm
建议在印刷后进行应力消除热处理，以消除残余应力。印刷部件可进行固溶退火和老化处理，以提高硬度和强度。
17-4PH 应用
17-4PH 用于要求高强度、高硬度和中等耐腐蚀性的金属 3D 打印部件，适用于各行各业：
- 航空航天：涡轮叶片、叶轮、紧固件、支架
- 汽车：变速箱部件、涡轮增压器部件
- 石油和天然气：阀门、井口部件、泵
- 一般工程：工具、夹具、模具
老化后的高硬度使 17-4PH 适用于耐磨应用。它可以替代难加工材料，如用于注塑模具和模具的工具钢。这种合金常用于制造高强度结构支架和外壳。
17-4PH 粉末供应商
17-4PH 粉末可从主要金属粉末制造商处购买：
| 供应商 | 产品等级 | 尺寸范围 |
|---|---|---|
| 山特维克 | 鱼鹰 17-4PH | 15-45 μm |
| 木匠 | 17-4PH | 15-45 μm |
| 普莱克斯 | 17-4 PH | 15-53 μm |
| LPW 技术 | 17-4PH | 15-45 μm |
| Erasteel | 17-4 PH | 20-150 μm |
价格从 $50/lb 到 $90/lb 不等，视订购数量而定。可定制粒度分布和高纯度等级（如磷酸盐钝化）。
17-4PH 与其他合金
17-4PH 与不锈钢和工具钢合金的比较如下：
| 合金 | 实力 | 耐腐蚀性 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 17-4PH | 非常高 | 中度 | 沉淀硬化；高硬度；良好的强度和耐腐蚀性组合 |
| 316L | 中型 | 优秀 | 标准耐腐蚀不锈钢；强度低；不可热处理；价格便宜 |
| PH 13-8 | 高 | 优秀 | 沉淀硬化；高强度和耐腐蚀性；含 8% 镍 |
| H13 工具钢 | 非常高 | 中度 | 标准工具钢；硬度高，但耐腐蚀性较低；价格较高 |
常见问题
17-4PH 不锈钢的主要优点是什么？
17-4PH 的主要优点是高强度、高硬度和适度的耐腐蚀性。通过时效处理，硬度值可高达 44 HRC。它的强度大大高于 300 系列不锈钢。
17-4PH 不锈钢有什么用途？
17-4PH 的常见应用包括支架和外壳等结构部件、耐磨部件、注塑模具和模具、叶轮、阀门和航空航天部件。它广泛应用于航空航天、石油天然气、汽车和一般工程领域。
为什么 17-4PH 适用于金属 3D 打印？
17-4PH 具有较低的热导率和热膨胀系数，因此在印刷过程中不易产生残余应力和裂纹。其硬度高，可印刷出耐磨的模具。这种合金通常以粉末形式供应。
17-4PH 采用什么热处理方式？
17-4PH 通常在 1038-1066°C 下进行固溶退火，然后在 371-427°C 下进行时效处理，以析出富铜颗粒。这将使合金大幅硬化和强化。建议在热处理前进行应力消除。
17-4PH 与 316L 和 H13 工具钢相比如何？
17-4PH 的强度和硬度远高于 316L 不锈钢，但耐腐蚀性较低。与 H13 工具钢相比，17-4PH 具有更好的耐腐蚀性，但硬度略低。17-4PH 在硬度、强度和耐腐蚀性之间取得了良好的平衡。
3D 打印 17-4PH 时需要采取哪些预防措施？
要最大限度地减少残余应力和开裂，必须仔细选择工艺参数并消除层间应力。打印方向、支撑结构和分辨率/层高也必须针对复杂的几何形状进行优化。
哪些供应商提供 17-4PH 粉末？
17-4PH 粉末的主要供应商包括山特维克、Carpenter Additive、Praxair、LPW Technology 和 Erasteel。粉末有不同的尺寸分布，可为 DED 和 L-PBF 等 AM 工艺定制。