Polvere di acciaio inossidabile AerMet100

AerMet100 è una polvere in acciaio inossidabile ad alte prestazioni, progettata per applicazioni di fabbricazione additiva che richiedano elevata resistenza e resistenza all'affaticamento. Alcune delle caratteristiche principali di questo materiale includono:

• Elevata resistenza e durezza – AerMet100 presenta un'eccellente resistenza con una resistenza alla trazione di oltre 200 ksi e una durezza compresa tra 30 e 36 HRC.
• Buona duttilità: nonostante l'elevata resistenza, AerMet100 offre ancora una discreta duttilità e resistenza all'impatto. I valori di allungamento sono superiori al 10%.
• Eccezionale resistenza alla fatica - Il limite di fatica di AerMet100 è molto alto a circa il 50% della resistenza alla trazione. Ciò consente componenti durevoli esposti a sollecitazioni cicliche.
• Resistenza allo scorrimento - AerMet100 resiste alla deformazione sotto carico a temperature elevate fino a 700¡«C, rendendolo adatto a un servizio a temperature elevate.
• Resistenza alla corrosione - La composizione dell'acciaio inossidabile fornisce resistenza alla corrosione e all'ossidazione per l'uso in ambienti difficili.
• Saldabilità - Il contenuto a bassa percentuale di carbonio consente una buona saldabilità mediante i metodi standard di saldatura a fusione.
• Efficacia in termini di costi: AerMet100 è più conveniente rispetto ad altre leghe speciali con proprietà simili.

Questo bilanciamento eccezionale delle proprietà rende AerMet100 adatto ad applicazioni esigenti nei settori aerospaziale, gas e petrolio, automobilistico e industriale. Le parti realizzate con polvere AerMet100 dimostrano un elevato rapporto resistenza-peso, durata e affidabilità sotto carichi di lavoro.

Composizione della polvere di acciaio inossidabile AerMet100

La AerMet100 è una composizione in acciaio inossidabile martensitico con aggiunte di cobalto, nichel e molibdeno per resistenza e durezza. La composizione nominale è indicata di seguito:

Elemento	% Peso
Ferro (Fe)	Equilibrio
Cromo (Cr)	15.0 – 17.0
Nichel (Ni)	7.0 – 10.0
Cobalto (Co)	8.0 – 10.0
Molibdeno (Mo)	4.0 – 5.0
Manganese (Mn)	< 1.0
Silicio (Si)	< 1.0
Carbonio (C)	< 0,03

Gli elementi di lega principali e i loro effetti sono:

• Chromium?- Fornisce resistenza a corrosione ed ossidazione
• Nickel- Aumenta la tenacità e la duttilità
• Cobalto?- Potenziatore di soluzione solida, aumenta la resistenza
• Molibdeno?- Rinforzo per soluzioni solide, aumenta la resistenza e la resistenza allo scorrimento
• Manganese e silicio?- Deossidanti per migliorare la lavorabilità della polvere
• Carbonio?- Tenere basso per una migliore saldabilità

La combinazione di questi elementi conferisce all’acciaio inossidabile AerMet100 il suo set unico di proprietà.

Proprietà della polvere in acciaio inossidabile AerMet100

AerMet100 presenta le seguenti proprietà fisiche e meccaniche in condizioni "as-built" AM e trattate termicamente:

Proprietà	As-Built	Trattamento termico
Densità	7,9 g/cc	7,9 g/cc
Porosità	< 1 %	< 1 %
Rugosità superficiale (Ra)	15-25 ×m	15-25 ×m
Durezza	30-35 HRC	34-38 HRC
Resistenza alla trazione	170 190 ksi	190-220 ksi
Resistenza allo snervamento (Offset dello 0,2%)	160-180 ksi	180-210 ksi
Allungamento	8-13%	10-15%
Riduzione dell'area	15-25%	15-25%
Modulo di elasticità	27-30 mesi	Msi 29-32
CTE (70-400¡«C)	11-12 A/m/m¡«C	11-12 A/m/m¡«C
Conduttività	25-30% IACS	25-30% IACS

Le proprietà rendono AerMet100 idoneo per componenti strutturali ad alta resistenza, fissaggi aerospaziali, utensili di perforazione, valvole e pompe e altre parti critiche dove la resistenza all'affaticamento è di primaria importanza.

Applicazioni con polvere di acciaio inossidabile AerMet100

Le particolari proprietà dell'AerMet100 ne rendono l'installazione una scelta eccellente per le seguenti applicazioni:

Aerospaziale

• Staffaggi strutturali, bretelle, componenti della fusoliera
• Parti del carrello di atterraggio, componenti alari, impennaggi
• Supporti motore, componenti di scarico
• Pale di turbina, giranti, componenti compressore
• Fissaggi di alta resistenza, bulloni, dadi, rivetti

Petrolio e gas

• Utensili e componenti per perforazione da foro a fondo
• Parti di teste di pozzo, valvole, pompe
• Serbatoi a pressione, raccordi per tubi
• Parti strutturali subacquee/offshore

Automotive

• Componenti di generazione di energia
• Parti di sistemi di trasmissione come ingranaggi e alberi
• Tiranti strutturali, componenti del telaio
• Componenti da corsa ad alte prestazioni

Industriale

• Parti di robotica soggetti ad usura ed impatto
• Stampi, matrici, utensili
• Parti per la movimentazione di fluidi come valvole e pompe
• Altri componenti caricati ad alto ciclo

L'eccellente resistenza a fatica di AerMet100 lo rende un sostituto ideale per componenti tradizionalmente realizzati in titanio o leghe di nichel. L'elevata durezza garantisce anche una buona resistenza all'usura.

Specifiche della polvere di acciaio inossidabile AerMet100

I prodotti in polvere AerMet100 soddisfano le seguenti specifiche:

Specificazione	Grado/Lega
AMS 7245	AerMet100
ASTM F3056	AlloySpec 23A
DIN 17224	X3NiCoMoAl 15-7-3

Distributioni delle dimensioni tipiche per l'elaborazione AM:

Dimensione particellare	Distribuzione
15-53 × m	98%
<106 Ã×m	99%

La composizione chimica deve rispettare gli intervalli consentiti per elementi quali Cr, Ni, Co, Mo, C, ecc. come delineato nelle specifiche AMS 7245 per la lega Aermet100.

Le proprietà meccaniche devono soddisfare o superare i valori minimi per durezza, resistenza alla trazione, resistenza allo snervamento, allungamento e riduzione percentuale di area indicati in AMS 7245.

I controlli non distruttivi, come il penetrante colorato o l'ispezione con particelle magnetiche, non devono mostrare difetti o sbavature critiche. La polvere deve avere una buona scorrevolezza e non presentare grumi.

Fornitori e prezzi di polvere di acciaio inossidabile AerMet100

La polvere di AerMet100 è disponibile presso i seguenti fornitori principali:

Fornitore	Nome del prodotto	Fascia di prezzo al kg
Additive Carpenter	CarTech AerMet100	$85-110
Håkon	Digital Metal DM100	$90-120
Praxair	TRU100	$80-100
Sandvik Osprey	Osprey Met 100	$75-95

I prezzi variano in base al volume degli ordini, alla dimensione dei lotti, al distributore regionale e ad altri sconti. Piccole quantità di ricerca potrebbero costare di più dei volumi di produzione in blocco.

Archiviazione e gestione

Per mantenere la qualità della polvere AerMet100 per l'utilizzo AM, si applicano i seguenti indirizzi per la conservazione e la gestione:

• Conservare i contenitori sigillati in un luogo fresco, asciutto e lontano da umidità e fonti di contaminazione
• Evitare di esporre la polvere a elevata umidità (>60% RH) per un periodo prolungato
• Lasciare che la polvere si equilibri alla temperatura ambiente prima di aprire il contenitore per impedire la formazione di condensa
• Versare e trasferire polvere in ambienti inerti a basso contenuto di ossigeno, se possibile
• Utilizzare attrezzature per la movimentazione di polveri e accessori realizzati con materiali compatibili per prevenire la contaminazione
• Limita il riutilizzo della polvere a 2-3 cicli al massimo per evitare il degrado delle proprietà
• Effettuare le prove della polvere usata per garantire che soddisfi ancora tutte le specifiche per il riutilizzo

Una corretta conservazione e una gestione attenta sono la chiave per prevenire l'ossidazione della polvere, la contaminazione o i cambiamenti di scorrevolezza.

Informazioni sulla sicurezza

• Indossare dpi quando si maneggia la polvere: guanti, maschera di respirazione, occhiali protettivi
• Per evitare possibili reazioni allergiche evitare il contatto con la pelle
• Evitare di inalare polveri sottili per lunghi periodi
• Assicurare una adeguata ventilazione e raccolta della polvere durante la lavorazione
• Utilizzare utensili che non creano scintille per distribuire e gestire la polvere
• Si raccomanda di inertizzare con gas inerte la copertura per la movimentazione della polvere
• Osservare tutte le linee guida del foglio dati di sicurezza (SDS) applicabili
• Smaltire secondo le normative locali e garantire il contenimento

Le polveri in lega AerMet100 in genere non sono materiali pericolosi, ma è consigliabile seguire le pratiche di base di sicurezza durante la conservazione, la gestione e la lavorazione.

Ispezione e test

Per garantire che la polvere AerMet100 sia conforme alle specifiche, è possibile utilizzare le seguenti procedure di controllo e collaudo:

Metodo di Test	Proprietà verificata
Ispezione visiva	Scorrimento della polvere, contaminazione
Microscopia elettronica a scansione	Distribuzione granulometrica e morfologia
Spettroscopia di raggi X con energia dispersiva	Chimica delle leghe, contaminazione
Diffrazione dei raggi X	Fasi presenti, contaminazione
Misuratore di portata a sbarra	Portata in polvere
Densità apparente	Densità di impaccamento di polvere
Test di densità del tap	Scorrimento della polvere
Analisi granulometrica	Distribuzione granulometrica secondo ASTM B214
Analisi chimica	Composizione per AMS 7245, ossidi
Misura di densità	Densità della polvere vs AMS 7245

I test meccanici su provini stampati secondo l'AMS 7245 convalidano che le proprietà finali delle parti soddisfano i requisiti. I metodi di prova includono la durezza, la trazione, l'urto Charpy, la fatica ad alto numero di cicli, la fatica a basso numero di cicli, la rottura per creep, la tenacità alla frattura, la corrosione, ecc.

Confronto tra le polveri di acciaio inossidabile AerMet100 e materiali simili

AerMet100 si confronta con altri acciai inossidabili martensitici ad alta resistenza come segue:

Lega	Forza	Ducilità	Saldabilità	Costi
AerMet100	Elevatissimo	Moderato	Fiera	Moderato
17-4PH	Elevato	Scarso	Scarso	Scarso
Personalizzato 465	Elevatissimo	Scarso	Scarso	Elevato
316L	Moderato	Elevato	Eccellente	Scarso
Inconel 718	Elevato	Elevato	Moderato	Elevatissimo

Vantaggi di AerMet100:

• Resistenza maggiore rispetto alla 17-4PH e alla 316L
• Migliore duttilità di Custom 465 per maggiore resistenza all'impatto
• Più saldabili di leghe indurite con precipitati
• Costo inferiore all'Inconel 718

Limiti di AerMet100:

• Minore duttilità/tenacia alla frattura rispetto all'austenitico 316L
• Saldatura di qualità inferiore al 316L
• Costo elevato rispetto a 17-4PH oppure 316L
• Resistenza minore di Custom 465 in stato di invecchiamento di picco

Nel complesso, AerMet100 fornisce una combinazione ottimale di resistenza, duttilità, saldabilità e costo per componenti ad alte prestazioni realizzati mediante processi di produzione additiva.

FAQ

Q: Quali sono i principali vantaggi della lega AerMet100?

I principali vantaggi di AerMet100 sono l’elevata resistenza e durezza unita a un’ottima duttilità, eccellente resistenza alla fatica, resistenza allo scorrimento plastico, resistenza alla corrosione e costo moderato. Questo lo rende ben adatto per applicazioni AM critiche.

D: Quale trattamento termico è utilizzato per AerMet100?

A: Un tipico trattamento termico consiste in 1-2 ore di mantenimento in soluzione a 1040-1080 °C seguito da raffreddamento in aria o in forno a temperatura ambiente, quindi invecchiamento a 480 °C per 4 ore per raggiungere la massima resistenza e durezza.

Q: Che processo di saldatura può essere usato per unire le parti di AerMet100?

A: Per evitare fessurazioni e minimizzare la distorsione, per AerMet100 si consigliano metodi di saldatura a fusione quali GTAW, GMAW e PAW. Viene inoltre suggerita saldatura con basso apporto termico e martellatura delle saldature. Anche la brasatura può produrre buone giunzioni.

D: Come si confronta AerMet100 con gli acciai maraging per la fabbricazione additiva?

A: L'AerMet100 ha una maggiore duttilità ma una resistenza leggermente inferiore rispetto agli acciai maraging come 18Ni300 o 18Ni350. Gli acciai maraging hanno una scarsa saldabilità. L'AerMet100 è una buona alternativa a basso costo al maraging.

D: AerMet100 può essere lavorato dopo la lavorazione AM?

A: Sì, AerMet100 può essere lavorato dopo la produzione additiva, ma bisogna prestare attenzione a tenere conto degli effetti di indurimento da lavoro. Si consigliano bassi sforzi di taglio, utensili in carburo e un'adeguata refrigerazione. Dopo una lavorazione estesa potrebbe essere necessaria la ricottura.

D: Qual è la gamma di dimensione delle particelle della polvere AerMet100 ottimale per la FA?

A: La gamma di dimensioni delle particelle consigliate per la FA è 15-45 Ã×m. Polveri più fini migliorano la risoluzione ma possono influire negativamente sulla fluidità. Polveri più grossolane al di sopra di 53 Ã×m possono causare difetti di stampa. Il punto ottimale tipico è 25-35 Ã×m.