Polvo de acero inoxidable 17-4PH endurecido por precipitación para impresión 3D

1. Introducción

17-4PH (AISI 630, UNS S17400) es un acero inoxidable martensítico, endurecido por precipitación, ampliamente utilizado en aplicaciones aeroespaciales, médicas, marinas e industriales debido a su excelente resistencia, resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Cuando se utiliza como polvo metálico prealeado para la fabricación aditiva (AM), permite la producción de componentes complejos y de alto rendimiento con propiedades mecánicas superiores en comparación con la fabricación tradicional.

2. Propiedades clave de la aleación 17-4PH

Composición química (ASTM A564)

Propiedades mecánicas (después del tratamiento térmico)

Ventajas de 17-4PH en AM

✔ Alta relación resistencia-peso
✔ Buena resistencia a la corrosión (ambientes marinos y químicos)
✔ Endurecible por precipitación (propiedades mecánicas ajustables)
✔ Excelente soldabilidad y maquinabilidad
✔ Adecuado para geometrías complejas (por ejemplo, estructuras reticulares)

3. Características del polvo para impresión 3D

Método de producción de polvo

• Atomización por gas (Argón o Nitrógeno) → Asegura alta esfericidad y fluidez

• Distribución del tamaño de partícula:

  • 15 - 45 µm (para Fusión de lecho de polvo por láser - LPBF)

  • 45 - 106 µm (para Binder Jetting o DED)

Requisitos de calidad del polvo

4. Procesos de impresión 3D para 17-4PH

A. Fusión de lecho de polvo por láser (LPBF/SLM)

• Mejor para: Piezas de alta precisión (implantes médicos, soportes aeroespaciales).

• Parámetros típicos:

  • Potencia del láser: 200 - 350 W

  • Grosor de capa: 20 - 40 µm

  • Velocidad de escaneo: 700 - 1200 mm/s

  • Precalentamiento de la placa de construcción: 80 - 200°C (reduce la tensión residual)

B. Binder Jetting (BJ)

• Mejor para: Producción de alto volumen (por ejemplo, herramientas industriales).

• Post-procesamiento: Sinterización + HIP (Prensado isostático en caliente).

C. Deposición de energía dirigida (DED)

• Mejor para: Piezas grandes y reparaciones (por ejemplo, hélices marinas).

5. Post-procesamiento y tratamiento térmico

A. Alivio de tensiones (Opcional)

• Condición: 482°C (900°F) durante 1h → Reduce las tensiones residuales.

B. Recocido de solución (Condición A)

• Proceso: 1038°C (1900°F) durante 30min → Homogeneiza la microestructura.

• Enfriamiento: Enfriamiento al aire o al aceite → Forma martensita.

C. Endurecimiento por precipitación (H900, H1025, H1150)

D. Prensado isostático en caliente (HIP)

• Condiciones: 1120°C @ 100 MPa durante 4h → Elimina la porosidad.

E. Acabado superficial

• Mecanizado: Buena maquinabilidad en estado recocido.

• Electropulido: Mejora la resistencia a la corrosión.

6. Aplicaciones de 17-4PH impreso en 3D

7. Desafíos y soluciones

8. Tendencias futuras

• Fabricación híbrida (AM + mecanizado CNC)

• Optimización de parámetros basada en IA

• Mejoras en el reciclaje de polvo