Порошок из нержавеющей стали 300М

300М имеет высокое содержание никеля и хрома, что придает ей отличную коррозионную стойкость, сравнимую с нержавеющей сталью 304 и 316. Состав контролируется в узких диапазонах, как показано ниже:

Порошковая композиция из нержавеющей стали 300М

Элемент	Композиционный ряд
Углерод (C)	0,05% макс.
Кремний (Si)	1,0% макс.
Марганец (Mn)	2,0% макс.
Фосфор (P)	0,03% макс.
Сера (S)	0,01% макс.
Хром (Cr)	24.0-26.0%
Никель (Ni)	19.0-22.0%
Молибден (Mo)	4.0-5.0%
Азот (N)	0.10-0.16%
Железо (Fe)	Баланс

Такие ключевые легирующие элементы, как хром, никель и молибден, придают нержавеющей стали 300М уникальные свойства. Высокое содержание хрома обеспечивает превосходную стойкость к коррозии и окислению. Никель еще больше повышает эту стойкость, делая сталь более устойчивой к восстановительным кислотам. Молибден повышает стойкость к точечной и щелевой коррозии в хлоридах.

Азот также добавляется для стабилизации аустенитной структуры и повышения прочности за счет упрочнения твердым раствором. Углерод ограничивается для минимизации выпадения карбидов. В результате получается универсальный порошок коррозионно-стойкой стали, идеально подходящий для аддитивного производства.

Свойства порошка из нержавеющей стали 300М

Нержавеющая сталь 300М обладает отличным сочетанием высокой прочности и пластичности, а также превосходной коррозионной стойкостью. Ниже приведены некоторые ключевые свойства:

Свойства порошка из нержавеющей стали 300М

Недвижимость	Значение
Плотность	7,9 г/см3
Температура плавления	1370°C (2500°F)
Теплопроводность	12 Вт/м-К
Электрическое сопротивление	72 мкΩ-см
Модуль упругости	200 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.29
Прочность на разрыв	165ksi (1140 МПа)
Предел текучести	140ksi (965 МПа)
Удлинение	35%

Аустенитная структура придает стали 300М повышенную вязкость и пластичность по сравнению с мартенситными марками. Она также делает сталь немагнитной. Материал обладает хорошей прочностью при температурах до 600°С и может использоваться при криогенных температурах. Коррозионная стойкость сопоставима с маркой 316L. Износостойкость ниже, чем у мартенситных марок, но обрабатываемость отличная.

В целом 300M обладает исключительным балансом прочности, пластичности, вязкости разрушения и коррозионной стойкости, что позволяет использовать его в сложных аддитивных производствах в таких отраслях, как аэрокосмическая, химическая, нефтегазовая и др.

Применение порошка из нержавеющей стали 300М

К числу типичных областей применения порошка из нержавеющей стали 300М относятся:

Применение порошка из нержавеющей стали 300М

Промышленность	Общие приложения
Аэрокосмическая промышленность	Компоненты двигателя, конструктивные элементы, шасси
Автомобильная промышленность	Корпуса клапанов, детали насосов, компоненты турбокомпрессоров
Медицина	Имплантаты, протезы, хирургические инструменты
Химическая	Насосы, клапаны, трубопроводная арматура
Нефть и газ	Скважинный инструмент, устьевые детали, морские компоненты
Промышленность	Оборудование для пищевой промышленности, прессовые плиты, штампы и пресс-формы
Потребитель	Корпуса часов, ювелирные изделия, изделия декоративно-прикладного искусства

Отличная коррозионная стойкость позволяет 300M выдерживать жесткие условия эксплуатации в таких отраслях промышленности, как нефтегазовая, химическая, борьба с загрязнением окружающей среды и т.д., где детали подвергаются воздействию кислот, щелочей, солей или хлоридов.

В аэрокосмической отрасли она обеспечивает высокую прочность для снижения массы в сочетании с хорошей ползучестью и усталостной прочностью при повышенных температурах. Аустенитная структура обеспечивает превосходную вязкость разрушения.

В медицине, например, при изготовлении имплантатов и хирургических инструментов, хорошая биосовместимость и высокая прочность нержавеющей стали 300М являются преимуществом. Для потребительских товаров привлекательный внешний вид и возможность полировки до зеркального блеска делают ее пригодной для декоративного применения.

Аддитивное производство позволяет изготавливать детали со сложной геометрией и внутренними свойствами, которые невозможны при традиционных способах изготовления. Это расширяет свободу проектирования и спектр применения порошка из нержавеющей стали 300М.

Технические характеристики порошка из нержавеющей стали 300М

Порошок 300М выпускается в различных типоразмерах, морфологиях и смесях, предназначенных для различных процессов аддитивного производства. Ниже приведены некоторые основные характеристики:

Технические характеристики порошка из нержавеющей стали 300М

Параметр	Типовые значения
Форма частиц	Сферические, спутниковые, неправильные
Размер частиц	15-45 мкм, 15-53 мкм, 53-150 мкм
Кажущаяся плотность	2,5-4,5 г/см3
Плотность отвода	3,5-4,5 г/см3
Расход	15-25 с/50 г
Содержание углерода	< 0,05 wt%
Содержание кислорода	< 0,15 wt%
Содержание азота	0,10-0,16 wt%
Содержание водорода	< 0,0015 wt%

• Сферические порошки легко растекаются и обладают хорошей текучестью для равномерного нанесения слоев. Они идеально подходят для процессов SLS/DMLS.
• Неравномерная и сателлитная морфология обеспечивает лучшую плотность упаковки для струйного нанесения связующего.
• Для получения лучшего разрешения и качества поверхности предпочтительны частицы меньшего размера (~20 мкм).
• Более крупные размеры (~45-150 мкм) улучшают подачу порошка и уменьшают заклинивание дозатора.

-Химия, особенно таких интерстициальных элементов, как C, N, O, H, контролируется во избежание испарения и образования пористости в процессе печати.

Для минимизации окисления и захвата водорода при распылении могут использоваться такие газы, как азот и аргон. Легирующие элементы подбираются таким образом, чтобы компенсировать потери паров в процессе обработки.

Поставщики порошка из нержавеющей стали 300М

Порошок 300М предлагается рядом ведущих поставщиков материалов для аддитивного производства металлов:

Поставщики порошка из нержавеющей стали 300М

Компания	Фирменные наименования	Доступные размеры частиц
Sandvik	Osprey 300M	15-45 мкм, 53-150 мкм
Столярная присадка	300М-18, 300М-28	15-53 мкм
Praxair	TruForm 300M	15-45 мкм
Решения SLM	300M	15-45 мкм
EOS	Нержавеющая сталь 300М	20-50 мкм
Технология LPW	LF300M	15-45 мкм

Основные производители порошков используют газовое распыление для получения сферического порошка 300М, пригодного для процессов лазерного сплавления в порошковом слое, таких как селективное лазерное плавление (SLM) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS).

Другие нишевые поставщики предлагают порошок 300М, распыляемый водой и плазмой, с более неравномерной морфологией и более низкой стоимостью. Они ориентированы на применение в струйной обработке связующих.

В целом порошок 300М можно легко приобрести по всему миру у поставщиков материалов для металлической АМ, что обеспечивает надежную цепочку поставок для конечных пользователей.

Порошковые затраты на нержавеющую сталь 300М

Порошок 300М стоит дороже, чем более распространенные марки, такие как нержавеющая сталь 316L, благодаря своему специализированному составу с высоким содержанием никеля, хрома и молибдена. Ниже приведены некоторые типичные диапазоны цен:

Порошковые затраты на нержавеющую сталь 300М

Степень порошкообразности	Морфология	Диапазон цен
300M предварительно легированный	Сферическая	$60-100 за кг
300M водоатомизированный	Нерегулярный	$30-60 за кг

• Предварительно легированные сферические порошки, изготовленные методом газового распыления, стоят дороже из-за более высокой себестоимости и лучшего качества.
• Водоатомизированные или плазменноатомизированные неравномерные порошки дешевле, но имеют более высокое содержание кислорода.
• Более крупные частицы (>45 мкм) имеют более низкую цену за счет более высокого выхода при производстве.
• Небольшие объемы и индивидуальные смеси стоят дороже. При оптовых заказах можно договориться о более выгодных ценах.
• Смешанные порошки элементов могут обеспечить экономию средств, но имеют более низкие характеристики по сравнению с предварительными сплавами.
• Переработанные порошки на ~20-30% дешевле, но имеют ограниченное повторное использование.

Общая стоимость порошка 300М составляет $30-100 за кг в зависимости от марки, качества, морфологии, диапазона размеров, объема заказа и цен поставщиков. Стоимость снижается с ростом конкуренции и развитием технологий распыления.

Порошковая обработка нержавеющей стали 300М

С порошком 300М следует обращаться осторожно, чтобы избежать загрязнения или смешивания с другими материалами. Ниже приведены некоторые рекомендации:

Порошковая обработка нержавеющей стали 300М

• Хранить невскрытые контейнеры в сухой инертной среде для предотвращения окисления и набирания влаги.
• Открытые контейнеры помещают в перчаточные боксы, заполненные аргоном для предотвращения воздействия воздуха
• Для предотвращения перекрестного загрязнения используйте инструменты и контейнеры, предназначенные только для 300M
• Избегайте контакта с железом или углеродом для предотвращения изменения состава
• Точное измерение массы порошка перед повторным использованием для контроля соотношения компонентов смеси
• Просеивание порошков перед повторным использованием для разрушения агломератов и удаления крупных частиц
• Не засыпайте порошок непосредственно в основной контейнер во избежание смешивания нового и использованного порошка
• Тщательная очистка оборудования между партиями для предотвращения перекрестного загрязнения

Правильная обработка и хранение позволяют сохранить состав, морфологию, текучесть и свойства порошка для повторного использования. Загрязнение может негативно повлиять на свойства материала или привести к дефектам печати.

Порошковый склад из нержавеющей стали 300М

Порошок 300М следует хранить в следующих условиях:

Порошковый склад из нержавеющей стали 300М

• Хранить в оригинальной герметичной упаковке до готовности к использованию
• Для длительного хранения используйте герметизацию инертным газом или вакуумную упаковку
• Хранить в сухом прохладном месте, вдали от прямых солнечных лучей
• Температура окружающей среды в диапазоне 10-25°C является идеальной для хранения
• Избегайте перепадов температуры и влажности, которые могут привести к образованию конденсата
• При вскрытии контейнеров используйте влагопоглощающие пакеты для поглощения влаги
• Ограничить время хранения до 6-12 месяцев для предварительно легированных порошков во избежание окисления
• Ротация запасов по системе "первый пришел - первый ушел" (FIFO)

Для предотвращения разрушения порошка под воздействием влаги, кислорода и других факторов окружающей среды очень важно правильное хранение. Для обеспечения максимального срока хранения следуйте рекомендациям производителя.

300M Порошковая безопасность из нержавеющей стали

Порошок 300М требует таких же мер предосторожности при обращении, как и другие мелкодисперсные порошки из нержавеющей стали:

300M Порошковая безопасность из нержавеющей стали

• При работе с ним используйте соответствующие СИЗ - перчатки, респираторы, средства защиты глаз
• Не допускать вдыхания порошковой пыли - использовать вентиляцию и маски
• Избегайте контакта с кожей во избежание сенсибилизации - используйте перчатки
• Использовать искробезопасные инструменты и вакуумные системы, предназначенные для работы с горючей пылью
• Перчаточные боксы для инертных газов обеспечивают защиту при работе с ними
• Рекомендуется использовать взрывозащищенное освещение и электрооборудование
• Соблюдайте меры предосторожности, указанные в SDS, и используйте указанные СИЗ при обработке
• Поддержание чистоты во избежание накопления частиц и минимизации рисков
• Использование систем пылеулавливания и процедур уборки помещений для снижения опасности образования горючей пыли

Мелкодисперсные порошки представляют собой опасность, например, сенсибилизации при длительном воздействии и взрывоопасности при накоплении пыли. В связи с этим необходимо обеспечить информированность, обучение и безопасные методы работы.

Порошковая печать на нержавеющей стали 300M

300М требует оптимизированных параметров печати с учетом особенностей сплава:

Параметры печати на нержавеющей стали 300М

• Мощность/плотность энергии лазера: 150-220 Вт, 50-90 Дж/мм3
• Скорости сканирования: 600-1200 мм/с
• Расстояние между люками: 80-120 мкм
• Толщина слоя: 20-50 мкм
• Противоточный аргон предпочтительнее азота
• Уровень кислорода ниже 1000 ppm предотвращает окисление
• Предварительный нагрев до 80-150°C снижает остаточные напряжения
• Обязательна термическая обработка для предотвращения растрескивания

Ключевыми моментами являются минимизация тепловых напряжений и предотвращение горячего растрескивания для достижения высокой плотности отпечатков. Для оптимизации под конкретные модели принтеров требуется определенная настройка параметров.

Постобработка порошка из нержавеющей стали 300М

Типичные методы постобработки деталей 300М включают в себя:

Постобработка деталей из нержавеющей стали 300М

• Удаление опор с помощью электроэрозионной или пескоструйной обработки
• Снятие напряжения при температуре 1065-1120°C в течение 1-2 часов для предотвращения растрескивания
• Горячее изостатическое прессование (HIP) для устранения внутренних пустот и повышения усталостной прочности
• Термообработка при 900-950°C для повышения твердости/прочности
• Шлифовка, дробеструйная обработка, шлифовка, полировка для улучшения качества поверхности
• Пассивирование в азотной кислоте для удаления теплового оттенка и повышения коррозионной стойкости
• Дробеструйное упрочнение для создания сжимающих напряжений и повышения усталостной долговечности
• Покрытия типа PVD, CVD могут обеспечивать износостойкость/коррозионную стойкость или уникальный внешний вид

Для достижения требуемых свойств материала, точности размеров, качества поверхности и эстетики часто требуется многоступенчатая обработка. Процесс зависит от требований, предъявляемых к изделию.

Контроль качества порошка из нержавеющей стали 300М

Для обеспечения качества порошка и печатных деталей необходимо проводить всесторонние испытания:

Испытание порошка из нержавеющей стали 300М

Тест	Подробности
Химический анализ	ICP-OES, ICP-MS, мокрая химия, искровое ОЭС
Распределение частиц по размерам	Лазерная дифракция, ситовой анализ
Морфология	СЭМ-изображение, микроскопия
Плотность порошка	Волюметр Скотта, расходомер Холла
Расход	Расходомер Холла
Анализ влажности	Термогравиметрический анализ

Испытание деталей из нержавеющей стали 300М

Тест	Подробности
Плотность	Архимеда, пикнометрия гелия
Шероховатость поверхности	Профилометр, интерферометрия
Твердость	Роквелл, Виккерс, Бринелль
Прочность на разрыв	ASTM E8
Микроструктура	Оптическая микроскопия, анализ изображений
Склеивание слоев	Электронная микроскопия, красящий пенетрант
Пористость	Рентгеновская томография, анализ изображений
Дефекты поверхности	Пенетрантные испытания, микроскопия

Всестороннее тестирование в соответствии с промышленными стандартами обеспечивает стабильное качество порошка и производительность печатных деталей. Это позволяет свести к минимуму количество дефектов и предотвратить выход деталей из строя в процессе эксплуатации.

Преимущества порошка из нержавеющей стали 300М

К числу преимуществ использования порошка 300М для аддитивного производства относятся:

• Отличная коррозионная стойкость, сравнимая с нержавеющей сталью 316L
• Высокая прочность при хорошей пластичности и вязкости разрушения
• Может быть легко обработана с помощью лазерного наплавления порошкового слоя, струйного нанесения связующего и т.д.
• Высокая точность размеров и качество обработки поверхности печатных деталей
• Хорошо работает в жестких условиях и при повышенных температурах
• Возможность получения сложных геометрических форм, невозможных при использовании традиционных методов
• Детали могут подвергаться термической обработке для придания им необходимых свойств, таких как твердость, прочность и т.д.
• Обеспечивает гибкость конструкции, не ограниченную типичными производственными ограничениями
• Экономия материала, энергии и затрат по сравнению с субтрактивными методами
• Широкий ассортимент от ведущих поставщиков обеспечивает надежность поставок материалов

Сочетание выдающихся свойств материала, высокой технологичности и возможности индивидуальной настройки делает сплав 300М идеальным сплавом для критически важных компонентов АМ-технологий в различных отраслях промышленности.

Ограничения по применению порошка из нержавеющей стали 300М

300M также имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать:

• Дороже, чем обычные сплавы, такие как нержавеющая сталь 316L или 17-4PH
• Требуются оптимизированные параметры обработки с учетом особенностей сплава
• Чувствительность к загрязнению при неправильном обращении с порошком
• Необходимость горячего изостатического прессования (ГИП) для устранения внутренних пустот
• Более низкая износостойкость по сравнению с порошками мартенситных нержавеющих сталей
• Требуются операции последующей обработки и отделки
• Высокие термические напряжения могут привести к образованию трещин; обязательна термическая обработка
• В процессе обработки может происходить окисление и поглощение азота
• Для предотвращения деформации деталей во время печати могут потребоваться опоры
• Ограниченное число поставщиков по сравнению с более распространенными сплавами

Специализированный состав, высокая стоимость и необходимость контролируемых условий обработки ограничивают его применение только в критических областях, где характеристики оправдывают более высокую стоимость.

Порошок из нержавеющей стали 300M vs 316L vs 17-4PH

Как 300М сравнивается с другими популярными порошками для нержавеющей стали, такими как 316L и 17-4PH?

Сравнение порошков из нержавеющей стали

Сплав	Состав	Свойства	Приложения
300M	Высокое содержание Ni, Cr, Mo	Отличная коррозионная стойкость, хорошая пластичность и вязкость, высокая прочность до 600°C	Аэрокосмическая, нефтегазовая, химическая, высокотемпературная промышленность
316L	Средние Ni, Cr	Отличная коррозионная стойкость, легко сваривается, хорошая биологическая совместимость	Морская техника, медицинские имплантаты, пищевая промышленность
17-4PH	Средние Ni, Cr + Cu	Высокая твердость и прочность, хорошая коррозионная стойкость, возможность термообработки	Авиакосмическая промышленность, оснастка, автомобилестроение, пресс-формы для пластмасс

300M обеспечивает наилучшее сочетание коррозионной стойкости и полезной прочности при повышенных температурах. 17-4PH предпочтительнее для применения в следующих областях

Порошок из нержавеющей стали 300М - специализированный материал, используемый в порошковой металлургии и аддитивном производстве. Эта высоколегированная аустенитная нержавеющая сталь обладает отличной коррозионной стойкостью и высокими прочностными характеристиками.

Порошок 300М может быть использован для создания сложных металлических деталей с применением современных технологий производства, таких как селективное лазерное спекание (SLS), прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и струйное нанесение связующего. Мелкие сферические порошки легко растекаются и равномерно спекаются, образуя плотные детали.

Здесь представлены дополнительные материалы, продолжающие сравнение порошков из нержавеющей стали 300М, 316L и 17-4PH:

Подробное сравнение

• 300М обладает более высокой прочностью на растяжение, чем 316L, и меньшей пластичностью. Он сохраняет прочность при температуре до 600°C лучше, чем 316L.
• Наилучшей универсальной коррозионной стойкостью обладает 316L, за ней следуют 300M и 17-4PH. 300М противостоит точечной и щелевой коррозии лучше, чем 316L.
• 17-4PH достигает наибольшей твердости после термообработки, но имеет меньшую вязкость, чем 300М и 316L.
• 300M имеет более высокое содержание никеля, чем 316L и 17-4PH, что повышает коррозионную стойкость. 17-4PH содержит медь для упрочнения осаждением.
• 300M используется в специализированных областях, требующих прочности при повышенных температурах, например, в аэрокосмических компонентах. 316L широко используется в коррозионных средах в тех отраслях промышленности, где высокая прочность не является критичной.
• 17-4PH подходит для применения в областях, требующих высокой твердости, таких как пресс-формы, оснастка и износостойкие детали для автомобильной и бытовой промышленности.
• Порошки 300М и 17-4PH дороже, чем обычный порошок 316L. 17-4PH относительно легче обрабатывается лазерным спеканием, чем 300M.
• Все три марки легко свариваются в отожженном/растворенном состоянии. 17-4PH требует обработки старением после сварки для восстановления свойств.
• 300M требует термической обработки для снятия напряжения после печати для предотвращения растрескивания. 17-4PH обычно подвергается термической обработке H900 после изготовления для получения оптимальных свойств.

Таким образом, 300М заполняет нишу между общей коррозионной стойкостью 316L и высокой прочностью/твердостью мартенситного сплава 17-4PH. Она обеспечивает наилучшие свойства при повышенных температурах, необходимые для аэрокосмических применений.

Вопросы по порошковой нержавеющей стали 300М

Вот некоторые часто задаваемые вопросы о порошковой нержавеющей стали 300М:

Порошковая нержавеющая сталь 300М Вопросы и ответы

Вопрос: Какой размер частиц лучше всего подходит для печати на нержавеющей стали 300М?

Ответ: Для SLM/DMLS рекомендуется 15-45 мкм. Более крупные размеры 45-100 мкм улучшают текучесть, но снижают разрешение.

Вопрос: Какова типичная плотность, достигаемая для деталей размером 300 М, напечатанных методом лазерного порошкового наплавления?

Ответ: Печатная плотность свыше 99% достижима при оптимизированных параметрах. HIP помогает устранить внутренние пустоты.

Вопрос: Какова типичная шероховатость поверхности деталей, отпечатанных по технологии 300М?

О: Типичной является шероховатость поверхности Ra около 10-15 мкм, которая может быть снижена до менее 1 мкм путем полировки.

Вопрос: Требует ли 300М какой-либо термической обработки после обработки?

О: Да, рекомендуется снятие напряжения при температуре 1065-1120°C для предотвращения растрескивания с последующим охлаждением при скорости <50°C/час.

Вопрос: Каковы типичные области применения деталей 300М, напечатанных методом струйной печати?

О: Твердость и коррозионная стойкость обычно используются для изготовления деталей инструмента, оснастки, приспособлений, пресс-форм для литья пластмасс.

Вопрос: Как следует хранить неиспользованный порошок 300М для повторного использования?

A: В сухом герметичном контейнере в инертной атмосфере при температуре 10-25°C до 1 года. Хранить вдали от загрязнений железом.

Вопрос: Можно ли термически обработать 300М для повышения его твердости?

О: Да, старение при 900-950°C может повысить твердость до 38 HRC, аналогично закалке осаждением.

Здесь рассмотрены некоторые ключевые вопросы о порошке 300М. Пожалуйста, обращайтесь по любым другим конкретным вопросам.

Заключение

Таким образом, порошок из нержавеющей стали 300М обеспечивает исключительное сочетание высокой прочности, хорошей пластичности, отличных свойств при повышенных температурах и коррозионной стойкости, не имеющее аналогов среди других сплавов. Она идеально подходит для изготовления критически важных деталей в аэрокосмической, нефтегазовой и химической промышленности, напечатанных с использованием новейших технологий аддитивного производства.

Для достижения оптимальных свойств материала необходимо соблюдать осторожность при хранении, обработке и переработке. Испытания и контроль качества также необходимы на всех этапах. Более высокая стоимость ограничивает его применение нишей, где характеристики оправдывают цену, превышающую стоимость обычных сплавов.

По мере развития технологии AM и будущего снижения стоимости специализированные сплавы, такие как 300М, будут находить все более широкое применение в различных отраслях промышленности, желающих воспользоваться их уникальными свойствами и создать компоненты с максимальной производительностью.