17-4PH poudre d'acier inoxydable à durcissement par précipitation pour l'impression 3D

1. Introduction

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) est un acier inoxydable martensitique durci par précipitation largement utilisé dans les applications aérospatiales, médicales, maritimes et industrielles en raison de son excellente résistance,résistance à la corrosionLorsqu'il est utilisé comme poudre métallique préalliée pour la fabrication additive (AM), il permet la production decomposants complexes aux propriétés mécaniques supérieures à la fabrication traditionnelle.

2Propriétés clés de l'alliage 17-4PH

Composition chimique (ASTM A564)

Propriétés mécaniques (après traitement thermique)

Avantages du 17-4PH dans l' AM

✔ Rapport de résistance/poids élevé
✔ Bonne résistance à la corrosion (environnements marins et chimiques)
✔ Durci par précipitation (propriétés mécaniques réglables)
✔ Excellente soudabilité et machinisabilité
✔ Convient pour des géométries complexes (par exemple, des structures en treillis)

3. Caractéristiques des poudres pour l'impression 3D

Méthode de production de poudre

• Atomisation des gaz (argon ou azote) → Assure une grande sphéricité et fluidité

• Distribution de la taille des particules:

  • 15 - 45 μm (pour la fusion au laser au lit en poudre - LPBF)

  • 45 à 106 μm (pour le jetage de liant ou le DED)

Exigences en matière de qualité des poudres

4. Processus d'impression 3D pour le 17-4PH

A. Fusion au laser dans le lit en poudre (LPBF/SLM)

• Meilleur pour: Pièces de haute précision (implants médicaux, supports aérospatiaux).

• Paramètres typiques:

  • Puissance du laser: 200 à 350 W

  • Épaisseur de couche: 20 à 40 μm

  • Vitesse de balayage: 700 à 1200 mm/s

  • Préchauffage de la plaque de construction: 80 - 200°C (réduit le stress résiduel)

B. Jets de liants (BJ)

• Meilleur pour: Production en grande quantité (par exemple, outillage industriel).

• Post-traitement: frittage + pressage isostatique à chaud (HIP).

C. Dépôt énergétique dirigé (DED)

• Meilleur pour: les pièces de grande taille et les réparations (par exemple, hélices maritimes).

5. Post-traitement et traitement thermique

A. Soulagement du stress (facultatif)

• Condition: 482°C pendant 1h → Réduit les contraintes résiduelles.

B. Annilage par solution (condition A)

• Processus: 1038 °C pendant 30 minutes → Homogénéise la microstructure.

• Refroidissement: éteint à l'air ou à l'huile → Forme de martensite.

C. Durcissement par précipitation (H900, H1025, H1150)

D. Pression isostatique à chaud (HIP)

• Conditions: 1120°C @ 100 MPa pendant 4h → Élimine la porosité.

E. Finition de surface

• Traitement: bonne machinabilité à l'état recuit.

• L'électropolissage: améliore la résistance à la corrosion.

6. Applications du 17-4PH imprimé en 3D

7. Défis et solutions

8. Tendances à venir

• Fabrication hybride (usinage AM + CNC)

• Optimisation des paramètres basée sur l'IA

• Amélioration du recyclage des poudres