304l Roestvrij staalpoeder

Overzicht

304L roestvrij staalpoeder is een austenitisch chroom-nikkel roestvrij staalpoeder met een lage koolstofinhoud. Het biedt uitstekende corrosieweerstand, goede vervormbaarheid en lasbaarheid, en wordt veel gebruikt voor poedermetallurgietoepassingen.

De £¦L£ª staat voor een lager koolstofgehalte in vergelijking met 304 standaardkwaliteit. De lage koolstof minimaliseert carbide neerslag en maximaliseert de weerstand tegen corrosie. Poedermetallurgie 304L biedt een kosteneffectief alternatief voor 316L voor niet-kritische toepassingen die geen molybdeen legering nodig hebben.

Dit artikel biedt een diepgaande blik op 304L roestvast staal poeder met betrekking tot samenstelling, eigenschappen, verwerking, toepassingen, specificaties, leveranciers, kosten en andere technische details.

Compositie

De nominale samenstelling van 304L roestvrij staalpoeder staat hieronder:

Tabel: Typische samenstelling van 304L roestvrij staalpoeder

Element	Gewichts %
Chroom (Cr)	18-20
Nikkel (Ni)	8-10.5
Mangaan (Mn)	<2
Silicium (Si)	<1
Koolstof (C)	<0.03
Zwavel (S)	<0.03
Fosfor (P)	<0.045
Stikstof (N)	<0.1
IJzer (Fe)	Balans

 

Chroom en nikkel zijn de belangrijkste legeringselementen. Chroom biedt weerstand tegen corrosie en oxidatie. Nikkel verbetert de ductiliteit, taaiheid en lasbaarheid.

Mangaan en silicium verhogen de sterkte. Koolstof wordt zeer laag gehouden voor optimale corrosiebestendigheid. Zwavel, fosfor en stikstof zijn onzuiverheden die tot een minimum worden beperkt.

Eigenschappen

De belangrijkste eigenschappen van 304L roestvast staal poeder in de gegloeide toestand zijn hieronder weergegeven:

Tabel: Eigenschappen van 304L roestvrij staalpoeder

Onroerend goed	Waarde
Dichtheid	7,9-8,1 g/cm3
Ultieme treksterkte	505-620 MPa
Rekgrens	205-275 MPa
Verlenging	40%
Hardheid	P92 HRB
Elasticiteitsmodulus	190-210 GPa
Smeltpunt	1400-1450 ¡«C
Thermische geleidbaarheid	16 W/m-K
Elektrische resistiviteit	0,072 Ã×´Î-cm

 

De combinatie van eigenschappen maken 304L zeer nuttig voor een breed scala van toepassingen. De austenitische microstructuur biedt ductiliteit, taaiheid en niet-magnetisch gedrag. 304L heeft een uitstekende corrosieweerstand vergelijkbaar met 316L roestvrij staal.

Door poeder met ultralaag koolstofgehalte te kiezen, kan carbideprecipitatie worden vermeden om de corrosieweerstand in kritieke toepassingen te maximaliseren. Sterkte en hardheid kunnen worden verhoogd door koud bewerken.

TOEPASSINGEN

Typische toepassingen voor 304L roestvrijstalen poeder zijn onder andere:

• Apparatuur voor voedselverwerking
• Farmaceutische gereedschappen
• Onderdelen van chemische installaties
• Architecturale panelen, leuningen
• Medische instrumenten en implantaten
• Scheepsbeslag, fittingen, bevestigingsmiddelen
• Consumentenproducten, apparaten
• Poedermetallurgie mechanische onderdelen
• 3D printpoeders

304L biedt kosteneffectieve weerstand tegen corrosie ten opzichte van 316L wanneer molybdeen legering niet nodig is voor zeer corrosieve omgevingen. De uitstekende polishability en niet-magnetische eigenschappen ook geschikt 304L voor architecturale bekleding en hardware componenten.

Poedermetallurgie wordt vaak gebruikt om kleine precisie onderdelen te produceren van 304L bij hoge volumes in plaats van machinale bewerking. Additive manufacturing maakt gebruik van 304L poeder voor prototypes, tooling en eindgebruik componenten in verschillende industrieën.

Poeder Productie

304L roestvrij staal poeder wordt commercieel vervaardigd via gas atomisatie of water atomisatie processen.

In gasverstuivingEen inerte gasstroom onder hoge druk desintegreert het gesmolten metaal in fijne druppeltjes, waardoor bolvormige poeders ontstaan die ideaal zijn voor additieve productie en MIM. De verdeling van de deeltjesgrootte wordt geregeld via procesparameters.

Verstuiven van water gebruikt waterstralen onder hoge druk om de metaalstroom op te breken in fijne deeltjes. Dit genereert onregelmatige, satellietvormige deeltjes. Het poeder moet nabehandeld worden voor additieve productie.

Plasmaverneveling wordt soms gebruikt om zeer sferische, schone poeders te produceren uit een metaalplasmastroom in een gecontroleerde inerte atmosfeer. Dit zorgt voor een hoge zuiverheid en vloeibaarheid.

Poeder Specificaties

304L roestvrij staal poeder is commercieel verkrijgbaar in verschillende grootte bereiken, morfologieën, en kwaliteitsniveaus. Enkele typische poederspecificaties staan hieronder:

Tabel: 304L roestvast staal poederspecificaties

Attribuut	Details
Deeltjesgrootte	15-45 Ã×m, 10-100 Ã×m
Morfologie	Sferisch, onregelmatig
Schijnbare dichtheid	2,5-4,5 g/cm3
Tapdichtheid	4-5 g/cm3
Halflow	<30 s/50g
Zuiverheid	>99,5%
Zuurstofgehalte	<2000 ppm
Vochtgehalte	<0,2 %

 

Kleinere deeltjesgroottes onder 45 Ã×m hebben de voorkeur voor het vastleggen van fijne kenmerken in additieve productie. Bolvormige deeltjes zorgen voor een goede vloeibaarheid. Schijnbare dichtheid correleert met poederdichtheid.

Hoge zuiverheid, laag zuurstofgehalte en gecontroleerde vochtniveaus zorgen voor hoogwaardige gesinterde eigenschappen. Gasverneveld poeder biedt de beste specificaties voor kritische toepassingen.

Normen en cijfers

304L roestvrij staalpoeder voldoet aan de volgende normen:

• ASTM A240 - Standaard voor chroom en chroomnikkel roestvrijstalen plaat, blad en band
• ASTM A313 - Standaard voor roestvrij staaldraad
• ASTM A314 - Standaard voor gebogen roestvrij staaldraad
• AMS 5501 - Roestvrij stalen staven, draad, smeedwerk, buizen met laag koolstofgehalte
• AMS 5647 - Roestvrij staalpoeder, verstoven, 304L

Gelijkwaardige cijfers zijn onder andere:

• UNS S30403
• Werkstofnr. 1.4306
• SUS 304L
• SS2348

Poeder kan worden geleverd volgens ASTM-specificaties of samenstelling op maat voor specifieke toepassingen. Poeders met ultralaag koolstofgehalte en enkelvoudige persing bieden optimale eigenschappen.

Kostenanalyse

304L roestvrij staal poeder kost tussen $15-30 per kg voor gas geatomiseerd materiaal. Waterverneveld poeder is goedkoper met $8-15/kg maar heeft minder bolvorm.

Prijzen variëren op basis van bestelvolume, deeltjesgroottebereik, poedermorfologie, zuiverheidsniveaus en marges van fabrikant/distributeur.

Voor afgewerkte onderdelen, 304L goed voor 30-60% van MIM component kosten, afhankelijk van de grootte van het onderdeel en de complexiteit. Kleine onderdelen in grote volumes hebben een lager aandeel in de materiaalkosten.

Opslag en verwerking van poeder

Om verontreiniging te voorkomen en de poedereigenschappen te behouden, moet 304L roestvast staalpoeder als volgt worden opgeslagen en gehanteerd:

• Bewaren in afgesloten verpakkingen in een koele, droge omgeving
• Gebruik purgen met inert gas of vacuüm om vochtopname te voorkomen
• Verwijderd houden van vonken, vlammen en ontstekingsbronnen
• Alle apparatuur voor poederverwerking en -overdracht slijpen
• Vermijd contact met verontreinigingen zoals olie, vet, verf, enz.
• Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE) - masker, handschoenen, oogbescherming bij het werken met poeder.

Gemorst poeder moet onmiddellijk worden gereinigd met vonkvrij gereedschap en HEPA-stofzuigen. Poeders zijn matig gevoelig voor blootstelling aan vocht en lucht. Een juiste opslag is essentieel.

Metaalspuitgieten

304L wordt veel gebruikt voor metalen spuitgieten van kleine, complexe onderdelen hefboomwerking poedermetallurgie. Belangrijke overwegingen zijn onder andere:

• Grondstoffen:60-68% poederbelading met meercomponentenbindmiddelsysteem
• Vormen:Hoge schotgrootte, snelle injectiesnelheid, hoge houddruk.
• Ontbinden:Oplosmiddelontbinding gevolgd door thermische ontbinding
• Sinteren:1350-1400¡"C in waterstof- of vacuümatmosfeer
• Secundaire operaties:Bewerking, lasermarkeren, passiveren, elektrolytisch polijsten

MIM service bureaus hebben vastgesteld best practices voor hoogwaardige 304L onderdelen met als gesinterde eigenschappen benaderen gesmeed materiaal.

Ontwerp voor AM

Voor additieve productie met 304L roestvrijstalen poeder zijn de belangrijkste ontwerprichtlijnen onder andere:

• Handhaaf wanddiktes van meer dan 1 mm
• Gebruik zelfdragende geometrieën met hoeken boven 45¡".
• Inclusief afvoergaatjes om ongesmolten poeder te verwijderen
• Observeer de effecten van bouworiëntatie op eigenschappen
• Houd rekening met 20-25% krimp bij het ontwerpen van aansluitende onderdelen.
• Inclusief bewerkingstoeslagen van 0,5-1 mm voor kritieke passingen
• Verminder overstekken, bruggen, fijne details die steunen vereisen

Kwaliteitscontrole

Kwaliteitscontroletesten op 304L roestvrij staal in poedervorm zijn onder andere:

• Chemische analyse - ICP en OES om samenstelling te verifiëren
• Deeltjesgrootte analyse - Laserdiffractie deeltjesgrootte analyser
• Poeder morfologie - SEM beeldvorming bij hoge vergrotingen
• Schijnbare dichtheid en kraan dichtheid - Hall stromingsmeter methode
• Poederstroom - Hall flowmeter trechter methode
• Verlies bij gloeien - ASTM E sin zwaartekrachtoven
• Vochtanalyse - Karl Fischer titratie, LECO-analyse

Voor gesinterde MIM-onderdelen omvat het testen:

• Maattoleranties - CMM-inspectie
• Dichtheid - Archimedesmethode
• Microstructuur - Optische microscopie, beeldanalyse
• Mechanische testen - hardheid, trek, vermoeidheid, Charpy impact

Gezondheid en veiligheid

Net als de meeste roestvaststalen poeders en onderdelen vormt 304L weinig gezondheidsrisico bij een juiste hantering:

• Draag persoonlijke beschermingsmiddelen bij het werken met poeder - masker, handschoenen, veiligheidsbril
• Vermijd contact met de huid om overgevoeligheid te voorkomen
• Gebruik een stofzuiger met HEPA-filter om stof en poeder op te ruimen
• Vermijd het inademen van las- of smeltdampen
• Verwijderen volgens plaatselijke milieuvoorschriften
• Zorg voor voldoende ventilatie en ademhalingsbescherming bij het slijpen of bewerken van gesinterde onderdelen.

Geen speciale verwijderingsvoorzorgsmaatregelen zijn nodig voor 304L. Met de juiste procedures vormt het een minimaal gevaar voor werknemers en het milieu.

FAQ

1. Wat is het verschil tussen 304 en 304L roestvrijstalen poeder?

   304L heeft een lager koolstofgehalte (<0,03%) dan 304 (<0,08%) voor een betere corrosiebestendigheid, vooral bij het lassen. 304 komt vaker voor.

2. Heeft 304L poeder een gecontroleerde atmosfeer nodig?

   Niet noodzakelijk, maar opslag in afgesloten containers met inert gas voorkomt oxidatie en besmetting.

3. Welke deeltjesgrootte is het beste voor AM?

   15-45 micron is typisch voor poederbedfusie AM om een goede stroming en hoge resolutie te verkrijgen. Grotere maten van 45-100 micron worden ook gebruikt.

4. Wordt 304L gebruikt voor metaal 3D printen?

   Ja, 304L wordt veel gebruikt voor poederbed en directed energy deposition 3D-printen om prototypes, gereedschappen en onderdelen voor eindgebruik te maken.

5. Waardoor oxideert poeder en verliest het zijn herbruikbaarheid?

   Blootstelling aan lucht/vochtigheid veroorzaakt oxidatie van het oppervlak. Een goede afgesloten opslag met droogmiddel en zuurstofabsorbers voorkomt dit.

6. Moet 304L na het lasersinteren gloeien?

   Ja, spanningsontlasting bij 1050-1150¡"C en snel afkoelen helpt de vervormbaarheid en taaiheid te herstellen na het snelle stollen.

7. Welke afwerking kan worden verwacht op as-gesinterde MIM 304L onderdelen?

   Aanvankelijk rond Ra 3-6 micron. Met polijsten en etsen kun je onder de 0,5 micron komen. Plateren geeft ook een gladde afwerking.

8. Welke tolerantie kan worden bereikt met 304L MIM onderdelen?

   ©I0,1-0,3% is gebruikelijk, maar toleranties onder ©I0,1% zijn mogelijk voor onderdelen met een hoge precisie.

9. Waarom heeft 304L de voorkeur boven 304 roestvrij staal?

   Het lagere koolstofgehalte geeft 304L een betere corrosieweerstand, vooral voor lasverbindingen, waardoor het minder gevoelig wordt. Het is de dominante kwaliteit geworden.

10. Wat is de meerprijs voor 304L vs. 304 poeder?

    Typisch 10-30% hogere kosten voor 304L vanwege de lagere koolstofsamenstelling. De prijs is ook afhankelijk van de bestelde hoeveelheden.