17-4PH高强钢为超高碳钢，借助进行析出第二相使原料造成增强作用，作为一种具备高韧性和强耐蚀性的不锈钢板材，在医疗机械、化工厂、汽车工业、军用、航天工程及中国核工业等方面有广泛应用，因为原材料只有长期性服现役在小于300℃下，针对使用性能要求比较高，及其沉淀硬化而引起的高韧性促使该材料越来越难以生产加工，传统式高温制作工艺已经无法满足零件的生产加工，如锻造工艺缺点难题，给后面变形加工和热处理工艺所造成的难度比较大，及其焊接繁杂零件易产生应力，因而用ps选区激光熔融（SLM）成形技术性步克服了成形难题。

SLM成形技术性运用金属粉在激光束热影响下迅速熔融制冷，解决了现代技术生产制造具备繁杂样子金属零件的一大难题，但SLM成形热力循环全过程造成剩余应力、产生裂痕、成形过程中出现溅出，及其出气孔的建立对物理性能或成形零件的外表粗糙度造成不利影响，及在生产过程中存有各种各样、孔隙度、剩余应力和分层次等诸多问题。近些年，根据对SLM成形主要参数（激光输出功率、扫描速率、扫描间距、厚度、搭建方位、维护氛围等）的探索，提升SLM成形零件的整体性能变成学者的主要总体目标。

发布了《SLM成形17-4PH高强钢组织和特性科学研究》一文的科研团队，运用ps选区激光熔融成形技术性制取17-4PH高强钢，通过分析激光功率和扫描间距对试样组织与性能的影响，明确工艺指标，接着对成形试样显微组织开展表现与分析内部结构机构，及其拉伸强度和破裂制度的科学研究。

今天谷.栏目将共享这项研究工作上所使用的测试方法、试验结果及得到的结果。

3D科学谷行业报告

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科研团队选用ps选区激光熔融（SLM）增材制造技术制取了17-4PH高强钢，探讨了激光功率和扫描间距对试样组织与性能的影响，确认了更好工艺指标，对试样组织进行表现并且对拉伸强度和破裂体制进行分析。

结果显示，在激光输出功率为165W时，激光比能量低粉末状吸取能量偏少，造成粉末状存有未熔融地区；伴随着激光输出功率增至205W时，粉末状吸取能量增加，导致出现灰铸铁状况，试样出气孔增加；扫描间距对孔隙度缺点危害比扫描输出功率小。激光输出功率为185 W和扫描间距为110 μm工艺指标下，出气孔遍布少，强度（HV）做到370。

17-4PH高强钢SLM成形外部经济机构主要是由奥氏体和马氏体构成，沉淀硬化相为ε-Cu，提升了原材料的硬度；断裂面韧窝样子尺寸类似且外形尺寸比较小，说明试样有较高的抗压强度良好的延展性。

测试方法

所使用的17-4PH高强钢粉末的重要成分（质量浓度）为：Cr 为14.10%，Ni 为3.94%，Cu 为5.64%，Si为 0.47%，Mn为 0.37%，Nb为 0.21%，C为 0.07%，Fe容量。对17-4PH不锈钢粉末进行分类，过虑出粉末状中的杂质，将过滤后的粉末状放进烘箱开展干躁解决，通过干后的金属粉中无水份。

应用ps选区激光熔融成形机器设备，其配备200 W/500 W水冷散热光纤线激光器，激光光波长为106~1090 nm，成形房间内用氩气维护。对危害成形的工艺指标开展可靠性设计，危害ps选区激光熔融成形试样的影响因素有激光输出功率、扫描间距、扫描速率、快门速度、厚度等。试验中固定不动扫描速度620mm·s -1和厚度30 μm，选择合适激光输出功率P、扫描间距d进行分析，实际如表1。

拉申试样如图1。

图1 拉申试样

试验结果

l17-4PH高强钢SLM成形加工工艺参数优化

图2为激光扫描速度为620 mm·s -1，扫描间距为110 μm，扫描厚度为30/μm，在各个输出功率下出气孔遍布。伴随着激光输出功率逐渐增大，比能量也会慢慢增大，充沛的激光束动能会让金属粉充足熔融，金属材料层里的高效液相流通性提升，这有助于金属微粒中间接触面积的凝结成形，会让原材料孔眼降低、致密性显著的提升。但是，当激光输出功率再次扩大，激光束能量吸收太多造成粉末状过熔，产生缺点。

图2 为激光扫描速度为620 mm·s -1，扫描间距为110 μm，扫描厚度为30/μm，在各个输出功率下出气孔遍布

（a）165W（b）185W（c）205W（d）激光输出功率185W出气孔SEM外貌

图3为激光输出功率为185W，激光扫描速度为620mm·s -1，扫描厚度为30 μm，在各个描间距中的试样出气孔遍布。能够得知，总体出气孔遍布减少，表明扫描间距对孔隙度缺点影响较小。

图3 激光输出功率为185W，激光扫描速度为620mm·s -1，扫描厚度为30 μm，在各个描间距中的试样出气孔遍布

（a）90 μm（b）110 μm（c）130 μm（d）扫描间距110 μm出气孔SEM外貌

图4 针对不同激光输出功率下试样强度遍布。图5针对不同扫描间距下试样强度遍布。由图4和图5能够得知，在输出功率165W时，激光比能量更少，出气孔较多，造成相对密度减少，进而试样硬度下降。扫描间距对孔隙度缺点影响较小，可是金属材料层被激光扫描时，金属粉高效液相中间必须钢筋搭接；扫描间距为90 μm时，比能量扩大，试样存在的证据熔情况，造成强度下降；扫描间距为130 μm时，扫描表面扫描运动轨迹间钢筋搭接间距增大，比能量减少，残余奥氏体成分会增加，造成强度下降。在输出功率为185W和扫描间距为110 μm下出气孔数量减少，气孔率减少，相对密度提升，基材强度增大，强度上升，并且因基材内部结构沉积出ε-Cu以及一些渗碳体沉积相，可进一步提高试样的硬度。

图4 不一样激光输出功率强度遍布

图5 不一样扫描间距强度遍布

更终决定SLM成形工艺指标为：激光输出功率为185W，扫描间距为110μm，扫描速度为620mm·s -1，扫描厚度为30μm，激光比能量为90.42J·mm-3。

l17-4PH高强钢SLM成形的外部经济机构

图6为17-4 PH高强钢SLM成形试样的外部经济机构。能够得知，成形的17-4PH高强钢展现了各种各样，在截面无明显位错，截面晶体细微联合分布，如图6a；由图6b看得出，斜线内纵横截面有明显溶池且呈固层带条状。试样的重要组织架构为奥氏体，奥氏体为bcc构造，奥氏体是SLM成形环节中迅速熔融和制冷所造成的，并随着热气在溶池中产生柱型构造，在纵横截面能够得知一些柱型奥氏体是垂直于创设方位，有一些垂直在搭建方位，主要表现成等轴晶粒。还有一些残余奥氏体，因为在SLM成形环节中，试样经过长时间的热力循环，有一些余热回收，环境温度可以达到马氏体相平稳范畴，会促进奥氏体组织积累，马氏体为fcc构造（如图6e和图6f箭头符号），残余奥氏体的出现使试样的可塑性有所提高。

图6 17-4PH高强钢SLM成形的外部经济机构

OM外貌（a）X-Y横截面OM外貌（b）X-Z横截面OM外貌 SEM外貌（c）X-Y横截面SEM外貌（d）X-Z横截面SEM外貌（e）低倍X-Y横截面SEM外貌（f）低倍X-Z横截面SEM外貌。

图7为 17-4PH高强钢析出相EDS。能够得知，析出相多见球样子。表2为颗粒物的主要成分。由表2说明，颗粒物为Cr的渗碳体，也有少许Cu进行析出，ε-Cu多见纳米颗粒物，一般情况下ε-Cu沉淀主要是在时效性环节中产生，在SLM成形环节中激光扫描所产生的热传导所引起的时效性效用。

图7 17-4PH高强钢析出相EDSl

l17-4PH高强钢SLM成形的拉伸强度

图8为17-4PH高强钢的地应力-应变曲线，在同一主要参数对拉申试样开展3次实验，计算平均值，试样的抗压强度为1 176.72 MPa，延伸率为15.91 %。

图8 17-4PH高强钢的地应力-应变曲线

17-4PH高强钢试样拉申断裂面由化学纤维区、放射性区与裁切唇区3个区域组成。从整体来说，拉申断裂面全部横断面较为光滑，呈现出了沿更大切应力方位破裂特点。运用SEM对拉申试样断口形貌进一步分析，断裂面的纤维素区遍布很多韧窝，样子尺寸类似，韧窝规格比较小，试样含有第二沉积相存有，在拉申的时候会有微孔板产生（如图9b白色箭头），说明该17-4PH不锈钢板具有很高的抗压强度良好的延展性，它与组织均匀度及其晶体细微也有关系，机构中出现的马氏体减少了材料强度，可是优化了原材料的可塑性。

图9 17-4PH高强钢拉申试样SEM断口形貌

（a） 宏观经济外貌 （b）外部经济外貌

结果

17-4PH高强钢SLM成形在185 W功率和110 μm扫描间距下，出气孔分布特征相对而言偏少，相对密度比较大，强度比较大。

17-4PH高强钢SLM成形外部经济机构主要是由奥氏体和残余奥氏体构成，可注意到横纵横截面机构有差异，在纵横截面能够得知有明显溶池呈固层带条状。依据EDS剖析，17-4PH高强钢的沉积相为ε-Cu以及一些渗碳体，能提高原材料的硬度。

17-4PH高强钢拉申断裂面面由化学纤维区、放射性区与裁切唇区3个的地区组成，断裂面韧窝样子尺寸类似且外形尺寸比较小，说明试样有较高的抗压强度良好的延展性。