Proszek ze stali nierdzewnej AerMet100

AerMet100 stainless steel powder to wysokowydajny proszek ze stopu przeznaczony do zastosowań w produkcji przyrostowej wymagających dużej wytrzymałości i odporności zmęczeniowej. Do najważniejszych właściwości materiału należą:

• Wysoka wytrzymałość i twardość — AerMet100 zapewnia niezrównaną wytrzymałość z wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą ponad 200 ksi i twardością w zakresie od 30 do 36 HRC.
• Dobra ciągliwość — Pomimo wysokiej wytrzymałości, AerMet100 nadal zachowuje odpowiednią ciągliwość i odporność na uderzenia. Wartości wydłużenia wynoszą ponad 10%.
• Doskonała odporność na zmęczenie - Granica zmęczeniowa materiału AerMet100 jest bardzo wysoka i wynosi ok. 50% wytrzymałości na rozciąganie. Umożliwia to produkcję trwałych elementów narażonych na cykliczne naprężenia.
• Odporność na pełzanie – AerMet100 opiera się odkształceniom pod wpływem obciążenia w wysokich temperaturach aż do 700¡«C, dzięki czemu nadaje się do zastosowań mających miejsce w podwyższonych temperaturach.
• Odporność na korozję – skład stali nierdzewnej zapewnia odporność na korozję i utlenienie, dzięki czemu może być stosowana w trudnych warunkach.
• Spawalność — Niska zawartość węgla umożliwia swobodne spawanie przy użyciu standardowych metod spajania z topieniem.
• Opłacalność – AerMet100 jest tańszy niż inne egzotyczne stopy o podobnych właściwościach.

Ta wyjątkowa równowaga właściwości sprawia, że AerMet100 nadaje się do wymagających zastosowań w przemyśle lotniczym, wydobywczym, motoryzacyjnym i przemyśle ciężkim. Części wykonane z proszku AerMet100 cechuje wysoki stosunek wytrzymałości do masy, wytrzymałość i niezawodność w normalnych warunkach roboczych.

Skład proszku ze stali nierdzewnej AerMet100

AerMet100 ma skład martenzytycznej stali nierdzewnej z dodatkami kobaltu, niklu i molibdenu w celu zwiększenia wytrzymałości i twardości. Nominalny skład podano poniżej:

Element	Waga %
Żelazo (Fe)	Równowaga
Chrom (Cr)	15.0 – 17.0
Nikiel (Ni)	7.0 – 10.0
Kobalt (Co)	8.0 – 10.0
Molybden (Mo)	4.0 – 5.0
Mangan (Mn)	< 1,0
Krzem (Si)	< 1,0
Węgiel (C)	< 0.03

Główne domieszki stopowe i ich działanie:

• Chrom?- Zapewnia odporność na korozję i utlenianie
• Nikiel?- Zwiększa twardość i ciągliwość
• Kobalt? - Wzmacnia stałe roztwory, zwiększa wytrzymałość
• Molybdän?- Utrwalacz w roztworze stałym, zwiększa wytrzymałość i odporność na pełzanie
• Mangan & Krzem?- Deoksydatory do poprawy produkcji proszku
• Węgiel?- Trzymane nisko dla lepszej spawalności

Połączenie tych pierwiastków sprawia, że stal nierdzewna AerMet100 posiada wyjątkowe właściwości.

Właściwości proszku ze stali nierdzewnej AerMet100

AerMet100 exhibits following physical and mechanical properties in as-built AM and heat treated conditions:

Nieruchomość	As-Built	Poddane obróbce cieplnej
Gęstość	7,9 g/cm³	7,9 g/cm³
Porowatość	< 1 %	< 1 %
Chropowatość powierzchni (Ra)	15–25µm	15–25µm
Twardość	30-35 HRC	34-38 HRC
Odporność na rozciąganie	170-190 ksi	190–220 ksi
Napięcie granicy plastyczności (odpowiednio 0,2%)	160-180 ksi	180-210 ksi
Wydłużenie	8-13%	10-15%
Redukcja pola	15-25%	15-25%
Moduł sprężystości	27-30 Mmsi	29-32 Msi
CTE (70-400º C)	11-12 ×m/m¡«C	11-12 ×m/m¡«C
Przewodność	25-30% IACS	25-30% IACS

Właściwości czynią AerMet100 odpowiednim materiałem dla elementów konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości, elementów mocujących do zastosowań w przemyśle lotniczym, narzędzi do pracy w otworach wiertniczych, zaworów i pomp, a także innych kluczowych części, dla których odporność na zmęczenie materiałowe jest najważniejsza.

Zastosowanie proszkowego stopu nierdzewnego AerMet100

Wyjątkowe właściwości AerMet100 sprawiają, że jest on doskonałym wyborem do następujących zastosowań:

Astronautyka

• Konsole konstrukcyjne, zastrzały, elementy kadłubów
• Części podwozia, elementy skrzydeł, stateczniki
• Mocowania silnika, elementy układu wydechowego
• Łopatki turbin, wirniki, części sprężarek
• Łączniki wysokowytrzymałości, śruby, nakrętki, nity

Ropa i Gaz

• Narzędzia wiertnicze do odwiertów i ich części
• Części odwiertu, zawory, pompy
• Aparaty ciśnieniowe, armatura rurowa
• Elementy konstrukcyjne podwodne/zanurzone

Motoryzacja

• Elementy wytworów mocy
• Części układów napędowych jak koła zębate, wały
• Rozpórki konstrukcyjne, elementy konstrukcji podwozia
• Wysokowydajne części do wyścigów

Przemysłowy

• Części robotów narażone na zużycie i udary
• Matryce, formy, narzędzia
• Części do obsługi cieczy, takie jak zawory i pompy
• Inne podzespoły mocno obciążone dużymi cyklami

Znakomita wytrzymałość zmęczeniowa materiału AerMet100 sprawia, że nadaje się on idealnie na zamiennik dla tradycyjnie wytwarzanych z tytanu lub stopów niklu komponentów. Wysoka twardość zapewnia również dobrą odporność na zużycie.

Specyfikacja proszku ze stali nierdzewnej AerMet100

Produkty z proszku AerMet100 spełniają poniższe specyfikacje:

Specyfikacja	Gatunek/Stop
AMS 7245	AerMet100
ASTM F3056	AlloySpec 23A
DIN 17224	X3NiCoMoAl 15-7-3

Typowe rozkłady wielkości dla przetwarzania AM:

Wielkość cząstek	Dystrybucja
15-53 xm	98%
<106 µm	99%

Skład chemiczny musi być zgodny z dopuszczalnym zakresem pierwiastków, takich jak Cr, Ni, Co, Mo, C, itp. zgodnie ze specyfikacją AMS 7245 dla stopu AerMet100.

Właściwości mechaniczne powinny powtarzać lub przekraczać wartości minimalne dla twardości, wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności, wydłużenia i przewężenia podane w normie AMS 7245.

Nieniszczące badanie jak sprawdzanie penetracji barwnikiem lub badanie cząstek magnetycznych nie powinno ujawnić żadnych krytycznych wad lub uszkodzeń. Proszek powinien dobrze się rozprowadzać i nie wykazywać tendencji do zlepiania się.

Dostawcy proszku ze stali nierdzewnej AerMet100 i ceny

Proszek AerMet100 jest dostępny u następujących głównych dostawców:

Dostawca	Oznaczenie produktu	Przedział cenowy za kg
Carpenter Additive	CarTech AerMet100	$85-110
Hagans	Digital Metal DM100	$90-120
Praxair	TRU100	$80-100
Sandvik Osprey	Osprey Met 100	$75-95

Ceny wahają się w zależności od wielkości zamówienia, rozmiarów partii, dystrybutora regionalnego i innych rabatów. Mniejsze ilości badawcze mogą kosztować więcej niż wielkie ilości produkcyjne.

Przechowywanie i obsługa

W celu utrzymania jakości proszku AerMet100 do zastosowań w druku 3D, należy przestrzegać następujących wskazówek dotyczących przechowywania i obsługi:

• Przechowywać zamknięte zasobniki w chłodnym i suchym miejscu, z dala od wilgoci i źródeł zanieczyszczenia
• Unikaj wystawiania proszku na działanie wysokiej wilgotności (>60% RH) przez dłuższy czas
• Przed otwarciem pojemnika pozwól proszkowi dostosować się do temperatury pokojowej, aby zapobiec kondensacji
• Odlewać i przenosić proszek w środowiskach obojętnych, jeśli to możliwe, z niską zawartością tlenu
• Stosuj urządzenia do postępowania z proszkami i ich wyposażenie wykonane z kompatybilnych materiałów, aby zapobiec zanieczyszczeniu
• Ogranicz ponowne użycie proszku maksymalnie do 2–3 cykli, aby zapobiec pogorszeniu właściwości
• Przeprowadź badanie użytego proszku, aby upewnić się, że spełnia on nadal wszystkie specyfikacje dotyczące ponownego wykorzystania

Odpowiednie przechowywanie i ostrożne obchodzenie są kluczowe, gdy chcemy zapobiec utlenianiu, zanieczyszczeniu lub zmianom sypkości proszku.

Informacje dotyczące bezpieczeństwa

• Korzystaj z ŚOI podczas pracy z proszkiem – rękawice, maska ochronna, gogle
• Unikaj kontaktu ze skórą, aby zapobiec ewentualnej reakcji alergicznej
• Unikać wdychania drobnych drobin przez dłuższy czas
• Zapewnij odpowiednią wentylację, a także filtrację zapewniającą usuwanie pyłu w czasie pracy
• Korzystaj z narzędzi nieiskrzących podczas dozowania i obchodzenia się z proszkami
• Do proszkowego obchodzenia zalecana jest kocowanie gazem obojętnym
• Przestrzegać wszystkich obowiązujących zaleceń arkusza danych bezpieczeństwa (SDS)
• Należy pozbyć się jej zgodnie z miejscowymi przepisami i zapewnić zamknięcie

Sproszkowane stopy AerMet100 nie są materiałem niebezpiecznym, jednak podczas przechowywania, obróbki i przetwarzania zaleca się stosowanie podstawowych zasad bezpieczeństwa.

Inspekcja i badania

Aby zagwarantować, że proszek AerMet100 spełnia specyfikacje, można zastosować następujące procedury kontroli i testowania:

Metoda badawcza	Nieruchomość zweryfikowana
Wizualna inspekcja	Przepływ proszku, zanieczyszczenie
Mikroskopia skaningowa	Rozkład wielkości cząstek i morfologia
Energodyspersyjna spektroskopia rentgenowska	Chemia stopów, zanieczyszczenie
Dyfrakcja Rentgena	Obecne fazy, zanieczyszczenia
Przepływomierz halowy	Wskaźnik przepływu proszku
Gęstość Nasypowa	Gęstość napełnienia proszku
Test gęstości stukowej	Płynność proszków
Analiza sitowa	Rozkład rozmiarów cząstek wg normy ASTM B214
Analiza chemiczna	Skład na podstawie normy AMS 7245, tlenki
Pomiary gęstości	Gęstość proszku wg AMS 7245

Badania mechaniczne odcisków zgodnie z AMS 7245 potwierdzają, że właściwości części ostatecznych spełniają wymagania. Metody badania obejmują twardość, rozciąganie, uderzenia Charpy, zmęczenie wysokocyklowe, zmęczenie małocyklowe, pękanie pełzające, odporność na pękanie, korozję itp.

Porównanie proszku ze stali nierdzewnej AerMet100 z podobnymi materiałami

AerMet100 w porównaniu do innych wysokowytrzymałych martenzytycznych stali nierdzewnych prezentuje się następująco:

Stop	Siła	Kowalność	Zdatność spawalnicza	Koszt
AerMet100	Bardzo wysokie	Średnia	Uczciwa	Średnia
17-4PH	Wysoki	Niski	Biedny	Niski
Custom 465	Bardzo wysokie	Niski	Biedny	Wysoki
316L	Średnia	Wysoki	Wyśmienicie	Niski
Inconel 718	Wysoki	Wysoki	Średnia	Bardzo wysokie

Zalety AerMet100:

• Wyższa wytrzymałość niż 17-4PH i 316L
• Wyższa ciągliwość niż Custom 465 zapewniająca większą odporność na uderzenia
• Lepiej spawalne niż stopy utwardzane wydzieleniowo
• Niższy koszt niż Inconel 718

Ograniczenia AerMet100:

• Mniejsza ciągliwość / odporność na pękanie niż austenityczna 316L.
• Gorsza spawalność niż 316L
• Koszty wyższe niż przypadku 17-4PH lub 316L
• Mniejsza wytrzymałość niż Custom 465 w stanie maksymalnej starości

Ogólnie rzecz biorąc, AerMet100 zapewnia optymalną kombinację wytrzymałości, plastyczności, spawalności i kosztów w przypadku części o wysokiej wydajności wytwarzanych w procesach AM.

FAQ

Q: Jakie są kluczowe korzyści płynące ze stopu AerMet100?

A: Główne korzyści wynikające ze stosowania AerMet100 to wysoka wytrzymałość i twardość, w połączeniu z dobrą plastycznością, doskonałą odpornością na zmęczenie, pełzanie, korozję oraz umiarkowanym kosztem. Dzięki temu jest on bardzo dobry do krytycznych zastosowań addytywnych.

Q: Jaka obróbka cieplna jest stosowana w przypadku AerMet100?

A: Typowa obróbka cieplna 1-2 godziny rozpuszczania w temperaturze 1040-1080¡«C, a następnie chłodzenie na powietrzu lub w piecu do temperatury pokojowej. Po tym utwardzanie cieplne w 480¡«C przez 4 godziny, aby uzyskać optymalną wytrzymałość i twardość.

Jaka technika spawania może być zastosowana do połączenia elementów AerMet100?

A: Zaleca się stosowanie metod spawania łukowego, takich jak GTAW, GMAW i PAW, aby uniknąć pęknięć i zminimalizować odkształcenia. Sugeruje się również niskie ciepło wejściowe i obróbkę młotkiem spawów. Lutowanie może również dawać dobre spoiny.

P: Jak AerMet100 wypada w porównaniu do stali martenzytycznych przy formowaniu addytywnym?

A: AerMet100 ma większą plastyczność, ale nieco mniejszą wytrzymałość niż stale utwardzane wydzieleniowo, takie jak 18Ni300 lub 18Ni350. Stale utwardzane wydzieleniowo mają słabe właściwości spawalnicze. AerMet100 jest dobrą, tańszą alternatywą dla stali utwardzanych wydzieleniowo.

P: Czy AerMet100 można obrobić maszynowo po przetworzeniu AM?

Odp.: Tak, AerMet 100 można obrabiać skrawaniem po AM, ale należy zwrócić uwagę na utwardzanie wskutek obróbki. Zalecane jest stosowanie niskich sił skrawania, narzędzi węglikowych i odpowiedniej chłodziwowody. Po obróbce skrawaniem mogą być wymagane wyżarzanie.

P: Jaki zakres wielkości cząstek sproszkowanego AerMet100 jest optymalny do AM?

A: Zalecany zakres wielkości cząstek dla AM wynosi 15–45 Ã×m. Drobniejsze proszki poprawiają rozdzielczość, ale mogą mieć negatywny wpływ na zdolność płynięcia. Grubsze proszki o średnicy powyżej 53 Ã×m mogą powodować defekty druku. Typowy zakres optymalny wynosi 25–35 Ã×m.