Polvo de acero inoxidable 17-4PH
El 17-4PH es un polvo de acero inoxidable endurecido por precipitación muy utilizado en la fabricación aditiva en los sectores aeroespacial, médico, de automoción y de ingeniería en general. Ofrece una excelente combinación de alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y soldabilidad.
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Índice
Descripción general del polvo de acero inoxidable 17-4PH
El 17-4PH es un polvo de acero inoxidable endurecido por precipitación muy utilizado en la fabricación aditiva en los sectores aeroespacial, médico, de automoción y de ingeniería en general. Ofrece una excelente combinación de alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y soldabilidad.
Este artículo proporciona una guía detallada sobre la composición, las propiedades, los parámetros del proceso AM, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, el manejo, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras y las preguntas frecuentes del recubrimiento en polvo 17-4PH. La información clave se presenta en tablas de fácil referencia.
Composición del polvo de acero inoxidable 17-4PH
La composición del polvo 17-4PH es:
| Elemento | Peso % | Propósito |
|---|---|---|
| Hierro | Saldo | Elemento principal de la matriz |
| Cromo | 15 – 17.5 | Resistencia a la oxidación |
| Cobre | 3 – 5 | Endurecimiento por precipitación |
| Níquel | 3 – 5 | Estabilizador de austenita |
| Niobio | 0.15 – 0.45 | Formador de carburo |
| Manganeso | 1 máximo | Desoxidante |
| Silicio | 1 máximo | Desoxidante |
| Carbono | 0,07 máx. | Reforzador y formador de carburo |
El cobre permite el endurecimiento por precipitación, mientras que el cromo proporciona resistencia a la corrosión.
Propiedades del polvo de acero inoxidable 17-4PH
Las propiedades clave del polvo 17-4PH incluyen:
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Alta resistencia | Resistencia a la tracción de hasta 1310 MPa cuando se envejece |
| Dureza | Hasta 40 HRC en estado envejecido. |
| Resistencia a la corrosión | Comparable al inoxidable 316L en muchos entornos |
| Dureza | Superior a los aceros inoxidables martensíticos |
| Resistencia al desgaste | Mejor que los aceros inoxidables de la serie 300 |
| Estabilidad a altas temperaturas | Resistencia mantenida hasta 300°C |
Las propiedades hacen que 17-4PH sea adecuado para diversas aplicaciones, desde componentes aeroespaciales hasta moldes de inyección.
Parámetros del proceso AM para polvo 17-4PH
Los parámetros típicos para imprimir polvo 17-4PH incluyen:
| Parámetro | Valor típico | Propósito |
|---|---|---|
| Altura de la capa | 20-100 μm | Equilibrar velocidad y resolución |
| Potencia del láser | 150-400 W | Suficiente fusión sin evaporación |
| Velocidad de exploración | 400-1000 mm/s | Densidad versus tasa de producción |
| Distancia entre escotillas | 100-200 μm | Densidad y propiedades mecánicas |
| Estructura de apoyo | Mínimo | Fácil extracción |
| Prensado isostático en caliente | 1120°C, 100 MPa, 3 horas | Eliminar la porosidad |
Parámetros adaptados a la densidad, tasa de producción, propiedades y necesidades de posprocesamiento.
Aplicaciones de las piezas 17-4PH impresas en 3D
Los componentes 17-4PH de fabricación aditiva se utilizan en:
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Aeroespacial | Soportes estructurales, fijaciones, actuadores |
| Médico | Implantes dentales, instrumental quirúrgico |
| Automoción | Elementos de fijación de alta resistencia, engranajes |
| Productos de consumo | Estuches para relojes, material deportivo |
| Industrial | Utillaje metálico de uso final, plantillas, utillajes |
Los beneficios sobre las piezas mecanizadas 17-4PH incluyen geometrías complejas, plazos de entrega reducidos y tolerancias de mecanizado.
Especificaciones del polvo 17-4PH para AM
El polvo 17-4PH debe cumplir especificaciones estrictas:
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Gama de tamaños de partículas | 15-45 μm típico |
| Forma de las partículas | Morfología esférica |
| Densidad aparente | > 4 g/cc |
| Densidad del grifo | > 6 g/cc |
| Caudal Hall | > 23 seg para 50 g |
| Pureza | >99,9% |
| Contenido de oxígeno | <100 ppm |
Distribuciones de tamaño personalizadas y niveles de humedad controlados disponibles.
Proveedores de polvo de acero inoxidable 17-4PH
Los proveedores acreditados de polvo 17-4PH incluyen:
| Proveedor | Ubicación |
|---|---|
| Sandvik Osprey | REINO UNIDO |
| Aditivo para carpinteros | EE.UU. |
| Tecnología LPW | REINO UNIDO |
| Erasteel | Suecia |
| Materiales críticos | EE.UU. |
| Praxair | EE.UU. |
Los precios oscilan entre $50/kg y $120/kg según la pureza, la distribución del tamaño y los volúmenes de los pedidos.
Manipulación y almacenamiento del polvo 17-4PH
Como material reactivo, es esencial una manipulación cuidadosa del polvo 17-4PH:
- Almacene los recipientes sellados lejos de la humedad, ácidos y fuentes de ignición.
- Utilice un relleno de gas inerte durante el traslado y el almacenamiento.
- Conecte a tierra los equipos para disipar las cargas estáticas
- Evite la acumulación de polvo mediante extracción y ventilación.
- Siga las directrices de seguridad aplicables
Las técnicas adecuadas garantizan una condición óptima del polvo.
Inspección y ensayo del polvo 17-4PH
Los métodos de comprobación de la calidad incluyen:
| Método | Parámetros probados |
|---|---|
| Análisis granulométrico | Distribución granulométrica |
| Imágenes SEM | Morfología de las partículas |
| EDX | Química y composición |
| DRX | Fases presentes |
| Picnometría | Densidad |
| Caudal Hall | Fluidez del polvo |
Las pruebas según las normas ASTM verifican la calidad del polvo y la consistencia de los lotes.
Comparación de 17-4PH con polvos de aleación alternativos
17-4PH se compara con otras aleaciones como:
| Aleación | Fuerza | Resistencia a la corrosión | Coste | Imprimibilidad |
|---|---|---|---|---|
| 17-4PH | Excelente | Bien | Medio | Bien |
| 316L | Medio | Excelente | Medio | Excelente |
| IN718 | Muy alta | Bien | Alta | Feria |
| CoCrMo | Medio | Feria | Medio | Bien |
Con sus propiedades equilibradas, 17-4PH reemplaza las alternativas para muchas aplicaciones AM de alta resistencia que requieren resistencia a la corrosión.
Pros y contras del polvo 17-4PH para AM
| Pros | Contras |
|---|---|
| Elevada relación resistencia/peso | Menor resistencia a la oxidación que los aceros inoxidables austeníticos |
| Buena combinación de fuerza y resistencia a la corrosión | Post-procesamiento necesario como HIP y tratamiento térmico |
| Menor coste que las aleaciones exóticas | Se necesita almacenamiento en atmósfera controlada |
| Credenciales consolidadas en AM | Difícil de soldar y mecanizar |
| Las propiedades coinciden con el material forjado. | Susceptible a la corrosión por picaduras y grietas |
17-4PH permite piezas impresas de alto rendimiento en todas las aplicaciones, aunque no es adecuado para entornos extremos.
Preguntas frecuentes sobre el polvo 17-4PH
P: ¿Qué rango de tamaño de partícula funciona mejor para imprimir la aleación 17-4PH?
R: Un rango típico es de 15 a 45 micrones. Proporciona una fluidez óptima del polvo combinada con piezas densas y de alta resolución.
P: ¿Qué métodos de posprocesamiento se utilizan en las piezas 17-4PH AM?
R: El prensado isostático en caliente, el recocido en solución, el envejecimiento y el mecanizado se utilizan normalmente para lograr una densificación total, aliviar tensiones y mejorar el acabado de la superficie.
P: ¿Qué proceso de impresión 3D de metal es ideal para la aleación 17-4PH?
R: La fusión selectiva por láser (SLM), la sinterización directa de metales por láser (DMLS) y la fusión por haz de electrones (EBM) pueden procesar eficazmente el polvo 17-4PH.
P: ¿Qué industrias utilizan componentes de 17-4PH fabricados aditivamente?
R: Las industrias aeroespacial, médica, automotriz, de productos de consumo, de herramientas industriales y de petróleo y gas se benefician de las piezas 17-4PH impresas en 3D.
P: ¿El 17-4PH requiere estructuras de soporte durante la impresión?
R: Sí, se necesitan soportes mínimos en los voladizos y las secciones puenteadas para evitar la deformación y permitir una fácil extracción después de la impresión.
P: ¿Qué defectos pueden ocurrir al imprimir polvo 17-4PH?
R: Los defectos potenciales son el agrietamiento, la porosidad, la distorsión, la fusión incompleta y la rugosidad de la superficie. La mayoría pueden evitarse con parámetros optimizados.
P: ¿Qué dureza se puede lograr con las piezas 17-4PH AM?
R: El 17-4PH recocido en solución tiene una dureza de 25-30 HRC, mientras que el envejecimiento la aumenta a 35-40 HRC para una mayor resistencia al desgaste.
P: ¿Qué precisión y acabado superficial es posible para las piezas impresas con 17-4PH?
R: Las piezas 17-4PH posprocesadas pueden lograr tolerancias dimensionales y un acabado superficial comparable a los componentes mecanizados por CNC.
P: ¿Cuál es la diferencia clave entre los grados 17-4 y 17-4PH?
R: 17-4PH tiene un control químico más estricto, menos impurezas y azufre reducido para una mejor ductilidad y propiedades de impacto en comparación con el grado básico 17-4.
P: ¿Se requiere HIP para todas las solicitudes de 17-4PH AM?
R: Si bien se recomienda, es posible que HIP no sea obligatorio para aplicaciones no críticas. En algunos casos, el tratamiento térmico por sí solo puede ser suficiente.
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