Порошок из нержавеющей стали AerMet100

Порошок нержавеющей стали AerMet100 — это высокоэффективный порошкообразный сплав, разработанный для приложений аддитивного производства, требующих высокой прочности и усталостной прочности. К основным характеристикам этого материала относятся следующее:

• Превосходные прочность и твердость — AerMet100 обладает превосходной прочностью с пределом прочности на разрыв более 200 кси и твердостью в диапазоне от 30 до 36 HRC.
• Хорошая пластичность. Несмотря на высокую прочность, материал AerMet100 все же сохраняет приличную пластичность и ударную вязкость. Значения удлинения более 10%.
• Отличная стойкость к усталости и утомлению — Предел усталости сплава AerMet100 очень высок и составляет около 50 % от прочности на растяжение. Это обеспечивает надежность компонентов, подвергаемых циклическим нагрузкам.
• Сопротивление ползучести - AerMet100 противостоит деформациям под нагрузкой при высоких температурах до 700¡«C, что делает его пригодным для работы при повышенных температурах.
• Коррозионная стойкость — Состав из нержавеющей стали обеспечивает коррозионную и окислительную стойкость для эксплуатации в тяжелых условиях.
• Свариваемость. Низкое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость с использованием стандартных методов сварки плавлением.
• Эффективность затрат - сплав AerMet100 больше доступен по цене, чем другие экзотические сплавы с аналогичными свойствами.

Благодаря этой исключительной сбалансированности свойств AerMet100 подходит для использования в самых требовательных областях аэрокосмической отрасли, нефтегазовой промышленности, автомобилестроения и промышленного производства. Детали из порошка AerMet100 имеют высокую удельную прочность, долговечность и надежность при эксплуатационных нагрузках.

Состав порошка нержавеющей стали AerMet100

AerMet100 имеет состав мартенситной нержавеющей стали с добавлениями кобальта, никеля и молибдена для прочности и твердости. Номинальный состав приведен ниже:

Элемент	Весовые %
Железо (Fe)	Баланс
Хром (Cr)	15.0 – 17.0
Никель (Ni)	7.0 – 10.0
Кобальт (Co)	8.0 – 10.0
Молибден (Mo)	4.0 – 5.0
Марганец (Mn)	< 1,0
Кремний (Si)	< 1,0
Углерод (C)	<0,03

Основные легирующие элементы и их действие:

• Хром?- Обеспечивает устойчивость к коррозии и окислению
• Никель?- Повышение прочности и сопротивления разрыву
• Кобальт-твердый раствор, увеличивает прочность
• Молибден?- упрочняющий твёрдый раствор, повышает прочность и жаропрочность
• Марганец & Кремний?- Раскислители для улучшения податливости порошка к формованию
• Углерода?- Снижение для улучшения свариваемости

Сочетание этих элементов придает нержавеющей стали AerMet100 ее уникальный набор свойств.

Свойства порошка из нержавеющей стали AerMet100

AerMet100 показывает следующие физические и механические свойства в исходных условиях AM и после термической обработки:

Имущество	Исполнено	Термически обработано
Плотность	7,9 г/см³	7,9 г/см³
Пористость	< 1%	< 1%
Шероховатость поверхности (Ra)	15-25 мкм	15-25 мкм
Твердость	30-35 HRC	34-38 HRC
Прочность на растяжение	170-190	190-220 кг/см2
Предел текучести (смещение на 0,2%)	160-180 кси	180-210 кси
Удлинение	8-13%	10-15%
Метод сечений	15-25%	15-25%
Модуль упругости	27—30 Msi	29-32 Мси
CTE (70-400¡«C)	11–12 px/мм²	11–12 px/мм²
Электропроводимость	25-30% IACS	25-30% IACS

Свойства делают AerMet100 пригодным для высокопрочных конструктивных компонентов, аэрокосмических креплений, скважинных инструментов, клапанов и насосов, а также других критических деталей, где первостепенное значение имеет сопротивление усталости.

Применение порошка нержавеющей стали AerMet100

Уникальные свойства AerMet100 делают этот сплав отличным выбором для следующих применений:

Аэрокосмическая отрасль

• Конструктивные кронштейны, шпангоуты, элементы фюзеляжа
• Детали шасси, компоненты крыльев, оперение
• Опоры двигателя, компоненты выхлопа
• Лопатки турбин, рабочие колеса, детали компрессоров
• Высокопрочные соединительные элементы, болты, гайки, заклепки

Нефть и газ

• Нижние буровые инструменты и компоненты
• Детали обсадной головки, клапаны, насосы
• Резервуары под давлением, трубная арматура
• Подводные/береговые конструкционные элементы

Автомобильный

• Компоненты энергетической установки
• Детали приводных систем, такие как шестерни, валы
• Структурные распорки, шасси, компоненты
• Высокоэффективные компоненты для гонок

Промышленный

• Подверженные износу и ударной нагрузке детали робототехники
• Штампы, пресс-формы, инструмент
• Детали для работы с жидкостями, такие как клапаны и насосы
• Другие компоненты с высокой циклической нагрузкой

Превосходная усталостная прочность материала AerMet100 делает его идеальной заменой для компонентов, которые традиционно изготавливались из титановых или никелевых сплавов. Кроме того, высокая твердость обеспечивает хорошую износостойкость.

Спецификации порошковой нержавеющей стали AerMet100

Порошковые изделия AerMet100 соответствуют следующим спецификациям:

Спецификация	Сорт/сплав
AMS 7245	AerMet100
Америк. стандарт ASTM F3056	AlloySpec 23A
DIN 17224	X3NiCoMoAl 15-7-3

Типичные распределения размеров частиц для обработки при помощи аддитивного производства:

Размер частиц	Дистрибуция
15-53 Ã×	98%
<106 Ã×ì	99%

Химический состав должен соответствовать допустимым диапазонам для таких элементов, как Cr, Ni, Co, Mo, C и т. д., как указано в спецификации AMS 7245 для сплава AerMet100.

Механические свойства должны соответствовать или превышать минимальные значения твердости, прочности на растяжение, предела текучести, удлинения и уменьшения площади, указанные в стандарте AMS 7245.

Неразрушающее тестирование, такое как проверка окрашенной проникающей жидкостью или методом магнитных частиц, не должно обнаруживать критических дефектов или изъянов. Порошок должен иметь хорошую текучесть и не проявлять тенденций к образованию комков.

Поставщики и цены на порошок из нержавеющей стали AerMet100

Порошок аэрокосмического сплава AerMet100 поставляют следующие основные поставщики:

Поставщик	Обозначение продукта	Ценовой диапазон за кг
Carpenter Additive	CarTech AerMet100	$85-110
Хёган?с	Digital Metal DM100	$90-120
Praxair	TRU100	$80-100
Sandvik Osprey	Osprey Met 100	$75-95

Цены варьируются в зависимости от объема заказа, размера лота, регионального дистрибьютора и других скидок. Меньшие объемы для исследований могут стоить дороже, чем объемы для массового производства.

Хранение и обработка

В целях поддержания качества порошка AerMet100 для применения в АМ используются следующие рекомендации по хранению и обращению:

• Храните закрытые контейнеры в прохладном сухом месте вдали от влаги и источников загрязнения
• Избегайте продолжительного воздействия порошка на высокую влажность (>60% относительной влажности)
• Перед вскрытием контейнера дайте порошку принять комнатную температуру во избежание конденсации
• Заполнять и насыпать порошок в инертных средах с возможно низким содержанием кислорода
• Используйте оборудование и принадлежности для работы с порошком из совместимых материалов, для того чтобы избежать загрязнения
• Ограничить повторное использование порошка максимум до 2–3 циклов, чтобы предотвратить ухудшение свойств
• Проведение испытаний использованного порошка, чтобы убедиться в том, что он все еще отвечает всем требованиям к повторному использованию

Правильное хранение и осторожное обращение являются ключом к тому, чтобы предотвратить окисление порошка, загрязнение или изменение в текучести.

Меры предосторожности

• Надевайте СИЗ при обращении с порошком — перчатки, респираторную маску, защитные очки
• Во избежание возможных аллергических реакций избегайте попадания на кожу
• Предотвратить длительное вдыхание мелкой пыли
• Обеспечьте достаточную вентиляцию и улавливание пыли во время обработки
• Используйте неискрящие инструменты для отпуска и перемещения порошка
• Рекомендуется инертное газовое одеяло для обработки порошка
• Следуйте всем применимым рекомендациям по безопасности (SDS)
• Утилизируйте в соответствии с действующим нормативным актами и обеспечить надёжную утилизацию

Порошковые сплавы AerMet100, как правило, не являются опасными материалами, но при их хранении, обращении и обработке рекомендуется соблюдать основные правила безопасности.

Инспекция и тестирование

Чтобы обеспечить соответствие порошка AerMet100 спецификациям, можно использовать следующие процедуры проверки и тестирования:

Метод испытаний	Свойство проверено
Визуальный осмотр	Склонность к течению порошка, контаминация
Скани́рующая электро́нная микроскопи́я	Распределение размеров частиц и морфология
Энерго-диcперсионная рентгеновская спектроскопия	Химия и загрязнения сплава
Рентгеновская дифракция	Текущие фазы, загрязнение
Расходомер Холла	Скорость потока порошка
Кажущаяся плотность	Плотность засыпки порошка
Испытание уплотнения насыпью	Текучесть порошка
Гранулометрический анализ	Распределение размеров частиц по ASTM B214
Химический анализ	Состав согласно AMS 7245: оксиды
Измерение плотности	Плотность порошка против AMS 7245

Механические испытания печатаемых образцов в соответствии с AMS 7245 подтверждают соответствие свойств готовых изделий требованиям. Методы испытаний включают определение твердости, разрывной прочности, ударной вязкости по Шарпи, усталость при высоком числе циклов, усталость при низком числе циклов, разрыв при ползучести, вязкость разрушения, коррозионную стойкость и т. д.

Сравнение порошков из нержавеющей стали AerMet100 с аналогичными материалами

Сравнение AerMet100 и других высокопрочных мартенситных нержавеющих сталей выглядит следующим образом:

Сплав	Сила	Пластичность	Свариваемость	Цена
AerMet100	Очень высокий	Умеренный	Справедливо	Умеренный
17-4PH	Высок	Низкий	Бедный	Низкий
Сделано на заказ	Очень высокий	Низкий	Бедный	Высок
316L	Умеренный	Высок	Отличный	Низкий
Инконель 718	Высок	Высок	Умеренный	Очень высокий

Преимущества AerMet100:

• Выше прочности, чем 17-4PH и 316L
• Лучшая гибкость, чем у Custom 465, для более высокой ударопрочности
• Легче свариваемый, чем сплавы с упрочнением осадком
• Более низкая стоимость, чем Inconel 718

Ограничения AerMet100:

• Низкая пластичность/хрупкость по сравнению с аустенитной сталью 316L
• Худшая свариваемость в сравнении с 316L
• Дороже, чем 17-4PH или 316L
• Более прочный, чем Custom 465 при старении.

В целом, AerMet100 обеспечивает оптимальное сочетание прочности, пластичности, свариваемости и себестоимости для высокопроизводительных деталей, произведенных с помощью процессов АМ.

Часто задаваемые вопросы

В: Каковы основные преимущества сплава AerMet100?

A: Основным преимуществом AerMet100 является его высокая прочность и твердость в сочетании с хорошей пластичностью, превосходной устойчивостью к усталости, ползучести и коррозии и умеренной стоимостью. Это делает материал отлично подходящим для критически важных применений в качестве материала для аддитивного производства.

Q: Какая термическая обработка применяется к AerMet100?

A: Типичная термическая обработка включает 1-2 часа обработки в растворе при температуре 1040-1080 °C с последующим охлаждением на воздухе или в печи до комнатной температуры, затем старение в течение 4 часов при 480 °C для достижения оптимальной прочности и твердости.

Вопрос. Какие методы сварки могут быть использованы для соединения деталей AerMet100?

A: для AerMet100 рекомендуются методы сварки плавлением, такие как GTAW, GMAW и PAW, чтобы избежать растрескивания и свести к минимуму деформацию. Также рекомендуется низкий тепловой ввод и проковка сварных швов. Пайка также может дать хорошие соединения.

В: Как AerMet100 сравнивается с мартенситными сталями для AM?

A: У AerMet100 более высокая пластичность, но немного более низкая прочность, чем у мартенситных сталей, таких как 18Ni300 или 18Ni350. Мартенситные стали плохо свариваются. AerMet100 является хорошей бюджетной альтернативой мартенситным сталям.

Q: Можно ли обрабатывать AerMet100 после обработки AM?

О: Да, постобработка AerMet100 после АМ возможна, но нужно учитывать эффекты наклепа. Рекомендуются низкие режущие силы, использование карбидного инструмента и достаточного количества СОЖ. После обширной обработки резанием может потребоваться отжиг.

Вопрос: Какой размер частиц порошка AerMet100 является оптимальным для аддитивного производства?

A: Рекомендуемый диапазон размеров частиц для AM составляет от 15 до 45 Ã×m. Более тонкие порошки улучшают разрешение, но могут негативно повлиять на текучесть. Более грубые порошки размером более 53 Ã×m могут привести к дефектам печати. Оптимальным значением обычно является диапазон 25-35 Ã×m.