300M 不锈钢粉

300M 不锈钢粉是粉末冶金和增材制造应用中的一种专用材料。这种高合金奥氏体不锈钢具有出色的耐腐蚀性和高强度特性。

300M 粉末可用于使用先进的制造技术制造复杂的金属部件,例如 选择性激光烧结 (SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)和粘合剂喷射。细小的球形粉末易于扩散,烧结均匀,可生产出致密的零件。

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目录

300M 的镍和铬含量较高,因此具有与 304 和 316 不锈钢相当的出色耐腐蚀性。其成分控制在很小的范围内,如下所示:

300M 不锈钢粉末成分

要素 组成范围
碳 (C) 0.05% 最大值
硅 (Si) 最大 1.0%
锰 (Mn) 2.0% 最大值
磷 (P) 0.03% 最大值
硫 (S) 0.01% 最大值
铬 (Cr) 24.0-26.0%
镍 (Ni) 19.0-22.0%
钼(Mo) 4.0-5.0%
氮 (N) 0.10-0.16%
铁(Fe) 平衡

铬、镍和钼等关键合金元素赋予了 300M 不锈钢独特的性能。高含量的铬可提供出色的耐腐蚀性和抗氧化性。镍使钢更耐还原酸,从而进一步增强了耐腐蚀性。钼提高了在氯化物中的抗点蚀和缝隙腐蚀性能。

此外还添加氮元素,以稳定奥氏体结构,并通过固溶强化提高强度。碳含量受到限制,以尽量减少碳化物的析出。最终,这种多功能耐腐蚀钢粉成为增材制造的理想材料。

300M 不锈钢粉末特性

300M 不锈钢集高强度、良好的延展性和出色的耐腐蚀性于一身。一些关键特性概述如下:

300M 不锈钢粉末特性

物业 价值
密度 7.9 克/立方厘米
熔点 1370°c (2500°f)
导热性 12 W/m-K
电阻率 72 μΩ-cm
弹性模量 200 GPa
泊松比 0.29
拉伸强度 165ksi (1140 兆帕)
屈服强度 140ksi (965 兆帕)
伸长率 35%

与马氏体钢相比,奥氏体结构赋予 300M 更高的韧性和延展性。奥氏体结构还使钢具有非磁性。该材料在 600°C 以下具有良好的强度,可用于低温环境。耐腐蚀性与 316L 级相当。耐磨性低于马氏体钢,但机加工性能极佳。

总体而言,300M 在强度、延展性、断裂韧性和耐腐蚀性方面具有优异的平衡性,适合航空航天、化学加工、石油和天然气等行业要求苛刻的快速成型制造应用。

300M 不锈钢粉末应用

300M 不锈钢粉末的一些典型用途和应用包括

300M 不锈钢粉末应用

行业 常见应用
航空航天 发动机部件、结构部件、起落架
汽车 阀体、泵部件、涡轮增压器部件
医疗 植入物、假肢、手术器械
化学 泵、阀门、管件
石油和天然气 井下工具、井口部件、近海部件
工业 食品加工设备、压板、冲模和模具
消费者 表壳、珠宝、装饰艺术品

出色的耐腐蚀性能使 300M 能够承受石油和天然气、化学加工、污染控制等行业中部件暴露于酸、碱、盐或氯化物的恶劣工作环境。

在航空航天应用中,它具有高强度以减轻重量,同时在高温下具有良好的抗蠕变和抗疲劳性能。奥氏体结构具有出色的断裂韧性。

在植入物和手术工具等医疗用途中,300M 不锈钢具有良好的生物相容性和高强度。在消费品方面,300M 不锈钢具有美观的外观和镜面抛光能力,适合装饰性应用。

通过快速成型技术,可以生产出具有复杂几何形状和内部特征的部件,这是传统制造工艺无法实现的。这扩大了 300M 不锈钢粉末的设计自由度和应用范围。

300M 不锈钢粉规格

300M 粉末具有不同的尺寸范围、形态和混合物,可用于各种增材制造工艺。以下是一些主要规格:

300M 不锈钢粉规格

参数 典型值
粒子形状 球形、卫星、不规则
颗粒大小 15-45 μm、15-53 μm、53-150 μm
表观密度 2.5-4.5 克/立方厘米
水龙头密度 3.5-4.5 克/立方厘米
流量 15-25 秒/50 克
碳含量 < 0.05 wt%
氧气含量 < 0.15 wt%
氮含量 0.10-0.16 wt%
氢含量 < 0.0015 wt%
  • 球形粉末易于扩散,具有良好的流动性,可实现均匀的层沉积。它们是 SLS/DMLS 工艺的理想选择。
  • 不规则和卫星形态为粘合剂喷射提供了更好的堆积密度。
  • 为了获得更好的分辨率和表面光洁度,最好使用较小的颗粒尺寸(约 20 微米)。
  • 较大的尺寸(~45-150 μm)可提高粉末流动性,减少重涂机堵塞。

-控制化学性质,尤其是 C、N、O、H 等间隙元素的化学性质,以避免在印刷过程中出现气化和孔隙问题。

雾化过程中可使用氮气和氩气等气体,以尽量减少氧化和氢气析出。调整合金元素以补偿加工过程中的蒸汽损失。

300M 不锈钢粉供应商

多家领先的金属添加制造材料供应商都提供 300M 粉末:

300M 不锈钢粉供应商

公司名称 品牌名称 可提供的颗粒尺寸
山特维克 鱼鹰 300M 15-45 μm,53-150 μm
木匠添加剂 300m-18, 300m-28 15-53 μm
普莱克斯 TruForm 300M 15-45 μm
SLM 解决方案 300M 15-45 μm
EOS 不锈钢 300M 20-50 μm
LPW 技术 LF300M 15-45 μm

主要的粉末生产商使用气体雾化技术制造球形 300M 粉末,适用于选择性激光熔融 (SLM) 和直接金属激光烧结 (DMLS) 等激光粉末床熔融工艺。

其他利基供应商提供的水雾化和等离子雾化 300M 粉末形态更不规则,成本更低。这些产品主要面向粘合剂喷射应用。

总之,300M 粉末可从全球金属 AM 材料供应商处随时获得,从而确保为最终用户提供可靠的供应链。

300M 不锈钢粉末成本

300M 粉末的成本高于 316L 不锈钢等常见牌号,这是因为它的特殊成分含有大量镍、铬和钼。以下是一些典型的价格范围:

300M 不锈钢粉末成本

粉末级 形态学 价格范围
300M 预合金化 球形 每公斤 $60-100
300M 水原子化 不规则 每公斤 $30-60
  • 通过气体雾化技术制造的预合金球形粉末成本较高,因为生产成本较高,但质量更好。
  • 水雾化或等离子雾化的不规则粉末更便宜,但含氧量更高。
  • 较大的颗粒尺寸(大于 45 μm)由于在制造过程中产量较高,因此价格较低。
  • 小批量和定制混合物成本较高。批量订购可以获得更优惠的价格。
  • 混合元素粉末可以节约成本,但性能低于预合金。
  • 回收粉末的成本约为 20-30%,但重复利用率有限。

根据等级、质量、形态、尺寸范围、订单量和供应商定价,300M 粉末的总体成本为每公斤 $30-100。随着竞争的加剧和雾化技术的进步,成本正在下降。

300M 不锈钢粉末处理设备

300M 粉末应小心处理,避免污染或与其他材料混合。下文提供了一些指导原则:

300M 不锈钢粉末处理设备

  • 将未开封的容器存放在干燥、惰性环境中,以防止氧化和受潮。
  • 在装有氩气的手套箱内打开容器,防止接触空气
  • 使用 300M 专用工具和容器,防止交叉污染
  • 避免与铁或碳接触,以防成分发生变化
  • 重复使用前准确测量粉末重量,以控制混合比例
  • 在粉末再次使用前进行筛分,以破碎团块并去除大颗粒
  • 不要将粉末直接倒回主容器中,以防止新旧粉末混合
  • 在处理批次之间彻底清洁设备,防止交叉污染

适当的处理和储存有助于保持粉末的成分、形态、流动性和再利用特性。污染会对材料性能产生负面影响或导致印刷缺陷。

300M 不锈钢粉末仓库

300M 粉末应在以下条件下储存:

300M 不锈钢粉末仓库

  • 保存在原装密封容器中,待用
  • 使用惰性气体密封或真空包装进行长期储存
  • 存放在阴凉、干燥的地方,避免阳光直射
  • 环境温度在 10-25°C 之间是理想的储存温度
  • 避免可能导致冷凝的温度波动和湿度
  • 打开容器时使用干燥剂袋吸收湿气
  • 预合金化粉末的储存时间限制为 6-12 个月,以避免氧化
  • 使用先进先出(FIFO)系统轮换存货

适当的储存对于防止粉末因潮湿、氧气或其他环境因素而长期降解至关重要。请遵循制造商的建议,以达到最长的保质期。

300M 不锈钢粉末安全

300M 粉末的处理方法与其他精细不锈钢粉末类似:

300M 不锈钢粉末安全

  • 在处理过程中使用适当的个人防护设备 - 手套、呼吸器、护目镜
  • 避免吸入粉尘 - 使用通风设备和口罩
  • 避免皮肤接触以防过敏 - 使用手套
  • 使用专为可燃粉尘设计的防火花工具和吸尘系统
  • 惰性气体手套箱可在操作过程中提供保护
  • 建议使用防爆照明和电气设备
  • 在加工过程中遵循 SDS 规定的预防措施,并穿戴所提及的个人防护设备
  • 保持清洁,避免颗粒堆积,将风险降至最低
  • 使用集尘系统和内务管理程序降低可燃粉尘危害

细微粉末会带来风险,如长时间接触会引起过敏,粉尘积聚会造成爆炸危险。提高认识、培训和安全操作至关重要。

300M 不锈钢粉末印刷

300M 需要针对合金定制优化的印刷参数:

300M 不锈钢印刷参数

  • 激光功率/能量密度:150-220 W,50-90 J/mm3
  • 扫描速度600-1200 毫米/秒
  • 舱口间距:80-120 μm
  • 层厚:20-50 微米
  • 逆流氩气优于氮气
  • 氧气含量低于 1000 ppm 可防止氧化
  • 预热至 80-150°C 可减少残余应力
  • 必须进行应力消除热处理以防止开裂

主要考虑因素包括尽量减少热应力和避免热裂纹问题,以实现高密度打印。需要对参数进行一定程度的调整,以便针对特定打印机型号进行优化。

300M 不锈钢粉末后处理

300M 零件的典型后处理方法包括

300M 不锈钢部件后处理

  • 使用电火花加工或喷砂去除支撑物
  • 在 1065-1120°C 下消除应力 1-2 小时,以防止开裂
  • 热等静压 (HIP),消除内部空隙,提高疲劳强度
  • 在 900-950°C 下进行热处理,以调整硬度/强度
  • 打磨、喷砂、研磨、抛光,以提高表面光洁度
  • 在硝酸中进行钝化处理,以去除热色调并增强耐腐蚀性能
  • 通过喷丸强化产生压应力,提高疲劳寿命
  • PVD 和 CVD 等涂层可提供耐磨/耐腐蚀性能或独特外观

为了达到理想的材料性能、尺寸精度、表面质量和美观效果,通常需要进行多步精加工。工艺取决于应用要求。

300M 不锈钢粉末质量控制

应进行广泛的测试,以确保粉末和印刷部件的质量:

300M 不锈钢粉末测试

测试 详细信息
化学分析 ICP-OES、ICP-MS、湿化学、火花 OES
粒径分布 激光衍射、筛分分析
形态学 SEM 成像、显微镜
粉末密度 斯科特体积流量计、霍尔流量计
流量 霍尔流量计
水分分析 热重分析

300M 不锈钢部件测试

测试 详细信息
密度 阿基米德,氦气气相几何学
表面粗糙度 轮廓仪、干涉仪
硬度 洛氏硬度、维氏硬度、布氏硬度
拉伸强度 ASTM E8
微观结构 光学显微镜、图像分析
层粘接 电子显微镜、染料渗透
孔隙率 X 射线断层扫描,图像分析
表面缺陷 渗透检测、显微镜

按照工业标准进行的全面测试可确保粉末质量和印刷部件性能的一致性。它能最大限度地减少缺陷,防止部件在使用中出现故障。

300M 不锈钢粉的优势

使用 300M 粉末进行增材制造的一些优势包括

  • 卓越的耐腐蚀性可与 316L 不锈钢媲美
  • 强度高,具有良好的延展性和断裂韧性
  • 可使用激光粉末床熔融、粘合剂喷射等方法轻松加工。
  • 印刷部件具有良好的尺寸精度和表面光洁度
  • 在恶劣环境和高温下性能良好
  • 可生成传统方法无法实现的复杂几何形状
  • 部件可以进行热处理,以定制硬度、强度等性能。
  • 提供不受典型制造限制的设计灵活性
  • 与减法相比,可节省材料、能源和成本
  • 可从主要供应商处广泛获得,确保可靠的材料供应

出色的材料特性、先进的可制造性和可定制性使 300M 成为各行业关键任务 AM 组件的理想合金。

300M 不锈钢粉的局限性

300M 还需要考虑一些限制因素:

  • 比 316L 或 17-4PH 不锈钢等普通合金昂贵
  • 需要针对合金优化加工参数
  • 对粉末处理不当造成的污染敏感
  • 需要热等静压 (HIP) 来消除内部空隙
  • 耐磨性低于马氏体不锈钢粉末
  • 需要进行后处理和精加工
  • 高热应力可导致开裂;必须进行热处理
  • 加工过程中可能发生氧化和氮吸收
  • 部件可能需要支撑,以避免在打印过程中变形
  • 与更常见的合金相比,供应商数量有限

其特殊的成分、高昂的成本以及对加工条件的控制要求,使其只能用于性能优异、成本较高的关键应用领域。

300M vs 316L vs 17-4PH 不锈钢粉末

与 316L 和 17-4PH 等其他常用不锈钢粉相比,300M 的性能如何?

不锈钢粉末比较

合金 组成 属性 应用
300M 高镍、铬、钼 优异的耐腐蚀性、良好的延展性和韧性、600°C 以下的高强度 航空航天、石油和天然气、化工、高温用途
316L 中 Ni、Cr 优异的耐腐蚀性、易焊接性、良好的生物相容性 船舶硬件、医疗植入物、食品加工
17-4PH 中 Ni、Cr + Cu 硬度和强度高,耐腐蚀性好,可热处理 航空航天、模具、汽车、塑料模具

300M 提供了耐腐蚀性和高温下有效强度的最佳组合。在以下应用中,17-4PH 是首选

300M 不锈钢粉是粉末冶金和增材制造应用中的一种专用材料。这种高合金奥氏体不锈钢具有出色的耐腐蚀性和高强度特性。

300M 粉末可用于使用选择性激光烧结 (SLS)、直接金属激光烧结 (DMLS) 和粘合剂喷射等先进制造技术制造复杂的金属部件。细小的球形粉末易于扩散,烧结均匀,可生产出致密的部件。

以下内容继续对 300M、316L 和 17-4PH 不锈钢粉末进行比较:

详细比较

  • 300M 的拉伸强度比 316L 高,延展性较低。与 316L 相比,它在 600°C 以下仍能保持较好的强度。
  • 316L 具有最佳的全面耐腐蚀性,其次是 300M 和 17-4PH。300M 的抗点蚀和缝隙腐蚀能力优于 316L。
  • 17-4PH 热处理后的硬度最高,但韧性低于 300M 和 316L。
  • 300M 的镍含量高于 316L 和 17-4PH,从而提高了耐腐蚀性。17-4PH 含有用于沉淀硬化的铜。
  • 300M 用于需要高温强度的特殊应用,如航空航天部件。316L 广泛应用于对高强度要求不高的各行业腐蚀性环境中。
  • 17-4PH 适用于需要高硬度的应用,如汽车和消费品用模具、工具和耐磨部件。
  • 300M 和 17-4PH 粉末比普通 316L 粉末贵。与 300M 相比,17-4PH 更容易通过激光烧结加工。
  • 这三种材料在退火/溶解状态下都很容易焊接。17-4PH 需要在焊接后进行时效处理以恢复性能。
  • 300M 需要在印刷后进行应力消除热处理,以防止开裂。17-4PH 通常在制造后进行 H900 热处理,以获得最佳性能。

总之,300M 填补了 316L 的通用耐腐蚀性和马氏体 17-4PH 的高强度/硬度之间的空白。它具有对航空航天应用至关重要的最佳高温性能。

300M 不锈钢粉末问题

以下是一些有关 300M 不锈钢粉末的常见问题:

300M 不锈钢粉末常见问题解答

问:哪种粒度最适合印刷 300M 不锈钢?

答:SLM/DMLS 建议使用 15-45 微米。45-100 微米的较大尺寸可提高流动性,但会降低分辨率。

问:通过激光粉末床熔融技术打印的 300M 零件的典型密度是多少?

答:通过优化参数,印刷密度可超过 99%。HIP 有助于消除内部空隙。

问:印刷 300M 零件的表面粗糙度一般是多少?

答:典型的表面粗糙度约为 10-15 微米 Ra,通过抛光可降至 1 微米以下。

问:300M 是否需要任何后处理热处理?

答:是的,建议在 1065-1120°C 的温度下进行应力消除以防止开裂,然后以 <50°C/hr 的温度冷却。

问:粘合剂喷印 300M 零件有哪些典型应用?

答:工具组件、夹具、固定装置、注塑模具等常见应用都能从硬度和耐腐蚀性中受益。

问:未使用过的 300M 火药应如何储存以备再用?

答:在 10-25°C 的干燥、惰性气体密封容器中最多可保存 1 年。存放时应远离铁污染。

问:能否对 300M 进行热处理以提高其硬度?

答:是的,900-950°C 的时效可将硬度提高到 38 HRC,类似于沉淀硬化牌号。

以上是有关 300M 粉末的一些关键问题。如有任何其他具体问题,请联系我们。

结论

总之,300M 不锈钢粉末具有其他合金无法比拟的高强度、良好的延展性、优异的高温性能和耐腐蚀性能。它是使用最新增材制造技术打印的关键航空航天、油气和化工部件的理想材料。

在储存、处理和加工过程中必须小心谨慎,以达到最佳的材料特性。测试和质量控制在各个阶段也是必不可少的。较高的成本限制了其在特殊应用领域的使用,因为在这些应用领域中,其性能证明其价格高于普通合金。

随着 AM 技术的日益成熟和未来成本的降低,300M 等特种合金将在各行各业得到更广泛的应用,这些行业希望从其独特的性能中获益,并定制部件以实现最高性能。