304l 不锈钢粉末

概述

304L 不锈钢粉是一种低碳奥氏体铬镍不锈钢粉。它具有优异的耐腐蚀性、良好的成型性和焊接性，广泛用于粉末冶金应用。

L "表示与 304 标准等级相比碳含量较低。低碳可最大限度地减少碳化物析出，最大限度地提高耐腐蚀性。对于不需要钼合金的非关键应用领域，粉末冶金 304L 可作为 316L 的经济型替代品。

本文深入介绍了 304L 不锈钢粉末的成分、特性、加工、应用、规格、供应商、成本和其他技术细节。

组成

304L 不锈钢粉的标称成分如下：

表：304L 不锈钢粉末的典型成分

铬和镍是主要的合金元素。铬具有抗腐蚀性和抗氧化性。镍能增强延展性、韧性和可焊性。

锰和硅提高了强度。碳含量保持在极低水平，以达到最佳耐腐蚀性。硫、磷和氮等杂质被降至最低。

属性

304L 不锈钢粉末在退火状态下的主要特性如下：

表格304L 不锈钢粉末的特性

304L 兼具多种特性，因此应用范围非常广泛。奥氏体微结构具有延展性、韧性和非磁性。304L 具有出色的耐腐蚀性，可与 316L 不锈钢媲美。

通过选择超低碳粉末，可以避免碳化物析出，从而最大限度地提高关键应用中的耐腐蚀性。通过冷加工可以提高强度和硬度。

应用

304L 不锈钢粉末的典型应用包括

• 食品加工设备
• 制药工具
• 化工厂组件
• 建筑面板、栏杆
• 医疗器械和植入物
• 船用五金件、配件、紧固件
• 消费品、电器
• 粉末冶金机械零件
• 3D 打印粉末

与 316L 相比，304L 在高腐蚀性环境中不需要钼合金时，可提供具有成本效益的耐腐蚀性。304L 还具有出色的抛光性和非磁性，适合用于建筑包层和五金部件。

与机械加工相比，粉末冶金通常用于大批量生产 304L 小型精密零件。增材制造利用 304L 粉末制造原型、模具和各行业的最终使用部件。

粉末制造

304L 不锈钢粉末通过气体雾化或水雾化工艺进行商业生产。

在 气体雾化在此过程中，高压惰性气体流将熔融金属分解成细小的液滴，产生球形粉末，是增材制造和 MIM 的理想选择。粒度分布可通过工艺参数进行控制。

水雾化 使用高压水射流将金属流分解成细小颗粒。这会产生不规则的卫星颗粒形状。这种粉末需要经过后处理才能进行增材制造。

等离子雾化 有时用于在受控惰性气氛中利用金属等离子流生产球形洁净粉末。这可确保高纯度和流动性。

粉末规格

304L 不锈钢粉末在市场上有各种尺寸范围、形态和质量等级的产品。以下是一些典型的粉末规格：

表：304L 不锈钢粉末规格

在增材制造中，小于 45 μm 的颗粒尺寸是捕捉精细特征的首选。球形颗粒具有良好的流动性。表观密度与粉末包装效率相关。

高纯度、低氧和可控的水分含量确保了优质的烧结性能。气体雾化粉末可为关键应用提供最佳规格。

标准和等级

304L 不锈钢粉符合以下标准：

• ASTM A240 - 铬和铬镍不锈钢板、薄板和钢带标准
• ASTM A313 - 不锈钢弹簧钢丝标准
• ASTM A314 - 不锈钢弯丝标准
• AMS 5501 - 低碳不锈钢棒材、线材、锻件和管材
• AMS 5647 - 雾化不锈钢粉末，304L

同等学历包括

• UNS S30403
• Werkstoff No.
• SUS 304L
• SS2348

可根据 ASTM 规范采购粉末，也可针对特定应用定制粉末成分。超低碳和单一压制粉末可提供最佳性能。

成本分析

气体雾化材料的 304L 不锈钢粉末价格在每公斤 $15-30 之间。水雾化粉末更便宜，为 $8-15/公斤，但球形度较低。

价格根据订单量、粒度范围、粉末形态、纯度水平以及制造商/分销商的利润率而有所不同。

对于成品零件，304L 占 MIM 零件成本的 30-60%，具体取决于零件尺寸和复杂程度。大批量生产的小零件所占材料成本比例较低。

粉末储存和处理

为防止污染并保持粉末特性，304L 不锈钢粉末应按以下方式储存和处理：

• 存放在密封容器中，并置于阴凉、干燥的环境中
• 使用惰性气体吹扫或真空以防止吸潮
• 远离火花、火焰和火源
• 研磨所有粉末处理和传输设备
• 避免与油、油脂、油漆等污染物接触。
• 在处理粉末时使用个人防护设备--口罩、手套、护目镜

粉末溢出应立即使用无火花工具和 HEPA 真空吸尘器进行清理。粉末对湿气和空气暴露有一定的敏感性。妥善存放是关键。

金属注射成型

304L 广泛用于利用粉末冶金技术进行小型复杂零件的金属注射成型。主要考虑因素包括

• 原料： 60-68% 粉末装载，多组分粘合剂系统
• 成型： 注射量大、注射速度快、保压压力高
• 拆订： 先溶剂排胶后热排胶
• 烧结 在氢气或真空气氛中为 1350-1400°C
• 辅助业务： 机械加工、激光打标、钝化、电抛光

MIM 服务局已为高性能 304L 零件制定了最佳实践，其烧结性能接近锻造材料。

AM 设计

对于使用 304L 不锈钢粉末的增材制造，主要设计准则包括

• 壁厚保持在 1 毫米以上
• 使用角度大于 45° 的自支撑几何结构
• 包括排水孔，用于清除未熔化的粉末
• 观察建筑朝向对属性的影响
• 设计配合部件时考虑 20-25% 收缩率
• 包括 0.5-1 毫米的关键配合加工余量
• 减少需要支撑的悬挑、桥梁和精细细节

质量控制

对 304L 不锈钢粉末进行的质量控制测试包括

• 化学分析 - 通过 ICP 和 OES 验证成分
• 粒度分析 - 激光衍射粒度分析仪
• 粉末形态 - 扫描电镜高倍率成像
• 表观密度和抽头密度 - 霍尔流量计法
• 粉末流速 - 霍尔流量计漏斗法
• 点火损失 - ASTM E sin 重力炉
• 水分分析 - 卡尔费休滴定法、LECO 分析法

烧结 MIM 零件的测试包括

• 尺寸公差 - 坐标测量机检测
• 密度 - 阿基米德法
• 微观结构 - 光学显微镜、图像分析
• 机械测试 - 硬度、拉伸、疲劳、夏比冲击

健康与安全

与大多数不锈钢粉末和部件一样，只要处理得当，304L 对健康的危害很小：

• 处理粉末时要穿戴个人防护设备--口罩、手套、护目镜
• 避免皮肤接触，以防过敏
• 使用 HEPA 过滤真空吸尘器清理灰尘和粉末
• 避免吸入任何焊接或熔化烟雾
• 根据当地环境法规进行处置
• 打磨或加工烧结部件时，确保充分通风并提供呼吸防护

304L 不需要特殊的处理预防措施。只要采用合理的程序，它对工人和环境的危害就会降到最低。

常见问题

1. 304 和 304L 不锈钢粉有什么区别？

   304L 的含碳量（<0.03%）比 304（<0.08%）低，耐腐蚀性更好，尤其是在焊接时。304 更为常见。

2. 304L 粉末是否需要可控气氛？

   不一定，但用惰性气体密封容器储存可以防止氧化和污染。

3. 哪种粒度最适合 AM？

   15-45 微米是粉末床熔融 AM 的典型尺寸，可提供良好的流动性和高分辨率。也可使用 45-100 微米的较大尺寸。

4. 304L 是否用于金属 3D 打印？

   是的，304L 广泛用于粉末床和定向能沉积三维打印，以制造原型、模具和最终使用部件。

5. 是什么原因导致粉末氧化并失去可重复使用性？

   暴露在空气/湿气中会导致表面氧化。使用干燥剂和脱氧剂进行适当的密封储存可以防止氧化。

6. 304L 是否需要在激光烧结后进行固溶退火？

   是的，在 1050-1150°C 的温度下消除应力并快速冷却，有助于恢复快速凝固后的延展性和韧性。

7. 烧结 MIM 304L 零件的光洁度如何？

   最初的 Ra 值约为 3-6 微米。抛光和蚀刻可达到 0.5 微米以下。电镀也能使表面光滑。

8. 304L MIM 零件的公差有多大？

   典型的公差为 ±0.1-0.3%，但高精度元件的公差可能低于 ±0.1%。

9. 为什么 304L 比 304 不锈钢更受欢迎？

   较低的碳含量使 304L 具有更好的耐腐蚀性，尤其是在焊接时，可减少敏化现象。它已成为主流牌号。

10. 304L 与 304 粉末的成本差异有多大？

    由于碳含量较低，10-30% 的成本通常高于 304L。价格还取决于订购数量。