Prášková ocel AerMet100 z nerezavějící oceli

Prášková ocel AerMet100 je vysoce výkonný práškový materiál určený pro aplikace aditivní výroby, které vyžadují vysokou pevnost a odolnost proti únavě. Mezi některé z klíčových vlastností tohoto materiálu patří:

• Vysoká pevnost a tvrdost - slitina AerMet100 má vynikající pevnost s pevností v tahu přes 200 ksi a tvrdostí v rozsahu 30-36 HRC.
• Dobrá tažnost – Navzdory vysoké pevnosti si AerMet100 stále zachovává dobrou tažnost a rázovou houževnatost. Hodnoty protažení jsou vyšší než 10 %.
• Výborná únavová odolnost – únavový limit slitiny AerMet100 je velmi vysoký a činí kolem 50 % její pevnosti v tahu. To usnadňuje výrobu trvanlivých součástek vystavených cyklickému namáhání.
• Odolnost vůči tečení – AerMet100 odolává deformaci pod zatížením při vysokých teplotách až do 700 °C, takže je vhodný pro použití při zvýšených teplotách.
• Korozivzdorný – Kompozice nerezové oceli zajišťuje odolnost vůči korozi a oxidaci pro použití v drsných prostředích.
• Svařitelnost – Nízký obsah uhlíku umožňuje dobrou svařitelnost pomocí standardních metod spojování za taveni.
• Nákladová efektivnost – AerMet100 je cenově dostupnější než jiné exotické slitiny se srovnatelnými vlastnostmi.

Tato výjimečná rovnováha vlastností dělá AerMet100 vhodný pro náročné aplikace v leteckém, ropném a plynárenském, automobilovém a průmyslovém odvětví. Díly vyrobené z prášku AerMet100 vykazují vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, odolnost a spolehlivost při pracovních zatíženích.

Složení prášku z nerezové oceli AerMet 100

AerMet100 je martenzitická nerezová ocel s přídavky kobaltu, niklu a molybdenu pro pevnost a tvrdost. Nominální složení je uvedeno níže:

Element	Hmotnostní %
Železo (Fe)	Balance
Chrom (Cr)	15.0 – 17.0
Nikl (Ni)	7.0 – 10.0
Kobalt (Co)	8.0 – 10.0
Molybden (Mo)	4.0 – 5.0
Mangan (Mn)	< 1,0
Křemík (Si)	< 1,0
Uhlík (C)	< 0,03

Klíčové legovací prvky a jejich účinky jsou:

• Chromium?- Poskytuje odolnost vůči korozi a oxidaci
• Nikl?- Zvyšuje tuhost a tažnost
• Kobalt?- Zpevňovací přísady do pevných roztoků, zvyšuje pevnost
• Molybden?- Zesílení roztoku tuhé látky, zvyšuje pevnost a odolnost proti tečení
• Mangan a křemík?- Deoxidizační činidla ke zlepšení vyrobitelnosti prášku
• Uhlík?- Drženo nízko pro lepší svařitelnost

Kombinace těchto prvků dává nerezavějící oceli AerMet100 její jedinečnou sadu vlastností.

Vlastnosti prášku z nerezové oceli AerMet100

AerMet100 vykazuje tyto fyzikální a mechanické vlastnosti v jak-vytvořených AM a tepelně ošetřených podmínkách:

Nemovitost	Dokumentace skutečného provedení	Tepelně ošetřené
Hustota	7,9 g/cm3	7,9 g/cm3
Porozita	< 1 %	< 1 %
Hrubost povrchu (Ra)	15–25 Ã…m	15–25 Ã…m
Tvrdost	30-35 HRC	34-38 HRC
Pevnost v tahu	170–190 ksi	190-220 ksi
Mez kluzu (posun 0,2 %)	160-180 ksi	180-210 ksi
Prodloužení	8-13%	10-15%
Snížení plochy	15-25%	15-25%
Modul pružnosti	27 - 30 měsíců	29-32 Msi
CTE (70-400¡«C)	11-12 d/m/r «C	11-12 d/m/r «C
Měrná vodivost	25–30 % IACS	25–30 % IACS

Díky svým vlastnostem je AerMet100 vhodný pro vysoce pevné strukturální součásti, letecké spojovací prvky, doly, ventily a čerpadla a další klíčové součásti, u kterých je odolnost proti únavě prvořadá.

Použití práškové nerezové oceli AerMet100

Jedinečné vlastnosti slitiny AerMet100 z ní činí výbornou volbu pro následující aplikace:

Letectví a kosmonautika

• Strukturální konzoly, vzpěry, součásti draku letadla
• Díly podvozku, části křídel, ocasní plochy
• Uchycení motoru, výfukové součásti
• Turbínové lopatky, oběžná kola, díly kompresoru
• Vysokopevnostní spojovací materiál, šrouby, matice, nýty

Ropný a plynový průmysl

• Dolní vrtací nástroje a komponenty
• Hlavové díly, ventily, čerpadla
• Tlakové nádoby, trubní armatury
• Konstrukční části pro podmořskou/mořskou těžbu

Automotivní

• Komponenty výroby elektřiny
• Díly pohonných systémů jako převody, hřídele
• Konstrukční vzpěry, části šasi
• Vysoce výkonné závodní díly

Průmyslový

• Díly robotů vystavené opotřebení a nárazům
• Zápustky, formy, nářadí
• Komponenty pro manipulaci s kapalinami, jako jsou ventily a čerpadla
• Další vysoce zatěžované komponenty

Vynikající únavová pevnost oceli AerMet100 ji předurčuje k použití jako ideální náhradu tradičních součástí vyráběných z titanu nebo niklových slitin. Vysoká tvrdost zajišťuje také dobrou odolnost proti opotřebení.

Specifikace nerezového ocelového prášku AerMet100

Powderové výrobky AerMet100 splňují následující specifikace:

Specifikace	Třída/Slitina
AMS 7245	AerMet100
ASTM F3056	AlloySpec 23A
DIN 17224	X3NiCoMoAl 15-7-3

Typické velikostní distribuce pro AM zpracování jsou:

Velikost částic	Distribuce
15–53 µm	98%
<	99%

Chemické složení musí odpovídat povoleným rozsahům pro prvky jako Cr, Ni, Co, Mo, C atd., jak je uvedeno ve specifikaci AMS 7245 pro slitinu AerMet100.

Mechanické vlastnosti musí dosahovat nebo překračovat minimální hodnoty tvrdosti, pevnosti v tahu, meze kluzu, tažnosti a snížení plochy předepsané v normě AMS 7245.

Nedeštruktivní zkoušení, jako je zkouška pronikavou kapalinou nebo magnetickými částicemi, nesmí ukázat žádné kritické vady nebo defekty. Prášek musí mít dobrou tekutost a nevykazovat žádné shlukování.

Dodavatelé a ceny prášku z nerezové oceli AerMet100

Prášek AerMet100 se dodává od těchto předních dodavatelů:

Dodavatel	Označení produktu	Cenové rozpětí na kg
Carpenter Additive	CarTech AerMet100	$85-110
Håganäs	Digital Metal DM100	$90-120
Praxair	TRU100	$80-100
Sandvik Osprey	Osprey Met 100	$75-95

Ceny se liší dle objemu objednávky, velikosti šarže, regionálního distributora a dalších slev. Menší výzkumná množství mohou stát více než objemy hromadné výroby.

Skladování a manipulace

Aby se udržela kvalita prášku AerMet100 pro použití v AM, platí následující pokyny pro skladování a manipulaci:

• Uchovávejte uzavřené nádoby v chladném a suchém prostředí, mimo vlhkost a zdroje kontaminace
• Vyvarujte se vystavení prášku vysoké vlhkosti (>60 % RH) po delší dobu
• Před otevřením nádoby nechte prášek vyrovnat na pokojovou teplotu, aby nedošlo ke kondenzaci.
• Nalijte a přesuňte prášek v inertním prostředí s nízkou koncentrací kyslíku, pokud je to možné
• Použijte zařízení na manipulaci s práškem a příslušenství vyráběné z kompatibilních materiálů, aby nedošlo ke kontaminaci
• Maximální opakované použití prášku omezte na 2–3 cykly, abyste zabránili zhoršení vlastností
• Proveďte testování použitého prášku, abyste zajistili, že stále splňuje všechny specifikace pro opětovné použití

Správné skladování a pečlivé zacházení jsou klíčem k prevenci oxidace prášku, kontaminace nebo změn tekutosti.

Informace o bezpečnosti

• Při manipulaci s práškem noste OOPP – rukavice, respirátor, brýle
• Zamezení kontaktu s pokožkou zabrání možným alergickým reakcím
• Zabraňte vdechování jemných prášků po delší dobu
• Zajistěte dostatečné větrání a odsávání prachu při zpracování
• Používejte nejiskřící nářadí k dávkování a manipulaci s práškem
• Při manipulaci s práškem se doporučuje použití inertního plynu
• Dodržujte všechny platné bezpečnostní pokyny v bezpečnostním listu (SDS)
• Odstraňte podle místních předpisů a zajistěte izolaci

Prášky ze slitiny AerMet100 obecně nejsou nebezpečnými materiály, ale doporučuje se dodržovat základní bezpečnostní zásady během skladování, manipulace a zpracování.

Inspekce a testování

Při kontrole, aby AerMet100 splňovalo specifikace, lze využít následující inspekční a testovací procedury:

Metoda testování	Vlastnost ověřena
Vizuelní prohlídka	Tok prášků, kontaminace
Skenovací elektronová mikroskopie	Distribuce velikosti částic a morfologie
Energie disperzivní rentgenová spektroskopie	Složení slitiny, kontaminace
Difrakce rentgenových paprsků	Přítomné fáze, kontaminace
Hlubicový průtokoměr	Průtoková rychlost prášku
Zdánlivá hustota	Hustota práškového zásypu
Test hustoty klepnutí	Tečení prášků
Sítový rozbor	Distribuce velikosti částic dle ASTM B214
Chemická analýza	Složení podle AMS 7245, oxidy
Měření hustoty	Hustota prášku vs AMS 7245

Mechanické zkoušení tištěných vzorků dle normy AMS 7245 potvrzuje, že vlastnosti konečné součásti splňují požadavky. Metody zkoušení zahrnují tvrdost, pevnost v tahu, rázovou houževnatost Charpyho, únavové zkoušky s vysokým a nízkým počtem cyklů, zkoušky na lom při tečení, zkoušky tahové pevnosti a také zkoušky korozní odolnosti.

Porovnání práškové nerezové oceli AerMet100 s podobnými materiály

Slitina AerMet100 ve srovnání s jinými vysokopevnostními martenzitickými korozivzdornými ocelemi:

Slitina	Síla	Tažnost	Schweißbarkeit	Cena
AerMet100	Velmi vysoký	Střední	Férová	Střední
17-4PH	Vysoká	Nízký	Špatné	Nízký
Uživatelský formát 465	Velmi vysoký	Nízký	Špatné	Vysoká
316L	Střední	Vysoká	Výborný	Nízký
Inconel 718	Vysoká	Vysoká	Střední	Velmi vysoký

Výhody AerMet100:

• Větší pevnost než 17-4PH a 316L
• Lepší tažnost než u Custom 465 pro vyšší odolnost proti nárazu
• Svařitelnější než slitiny vytvrzované vylučováním
• Nižší náklady než Inconel 718

Omezení AerMet100:

• Nižší tažnost/odolnost proti lomu než austenitické 316L
• Horší svařitelnost ve srovnání s 316L
• Vyšší cena než 17-4PH nebo 316L
• Nižší pevnost než Custom 465 za stavu optimálního stárnutí

Celkově AerMet100 poskytuje optimální kombinaci pevnosti, tažnosti, svařitelnosti a nákladů pro vysoce výkonné součásti vyrobené prostřednictvím AM procesů.

Často kladené otázky (FAQ)

Otázka: Jaké jsou hlavní výhody slitiny AerMet100?

A: Hlavními výhodami materiálu AerMet100 jsou jeho vysoká pevnost a tvrdost spolu s dobrou tvárností, vynikající odolností vůči únavě, odolností vůči tečení, odolností vůči korozi a přijatelnými náklady. Díky tomu je tento materiál velmi vhodný pro kritické aplikace AM.

Otázka: Jaké tepelné zpracování se používá pro AerMet100?

A: Typický postup tepelného zpracování spočívá v 1–2hodinovém rozpouštění při 1040–1080 °C, po němž následuje chlazení vzduchem nebo v peci na pokojovou teplotu a následně vytvrzení při 480 °C po dobu 4 hodin, aby se dosáhlo optimální pevnosti a tvrdosti.

Otázka: Jakým způsobem svařování lze spojit součásti z materiálu AerMet100?

A: U tavných metod svařování se u AerMet100 kvůli vyvarování se trhlin a minimalizování deformací doporučuje použití metod GTAW, GMAW a PAW. Také je doporučován nízký tepelný příkon a číštění svarů. Spoje dobré kvality lze získat i pájením.

Otázka: Jak se AerMet100 porovnává se zušlechtitelnými ocelemi pro aditivní výrobu?

A: AerMet100 má vyšší tažnost, ale poněkud nižší pevnost než maragingové oceli jako jsou 18Ni300 nebo 18Ni350. Maragingové oceli mají špatnou svařitelnost. AerMet100 je dobrá levnější náhrada za maraging.

Otázka: Lze AerMet100 obrabět po AM zpracování?

Ano: Ano, AerMet100 lze obrábět po AM, ale je třeba věnovat pozornost účinkům vytvrzení. Doporučují se nízké řezné síly, karbidové nástroje a dostatečné chlazení. Po rozsáhlém obrábění může být nutné žíhání.

Q: Jaký rozsah velikosti částic prášku AerMet100 je pro AM optimální?

A: Doporučená velikost částic pro AM je 15–45 μm. Jemnější prášky zlepšují rozlišení, ale mohou negativně ovlivnit tekutost. Hrubší prášky nad 53 μm mohou způsobit vady tisku. Typický optimální bod je 25–35 μm.