Порошок из нержавеющей стали 316L

Обзор

Порошок из нержавеющей стали 316L - это тип порошка из нержавеющей стали, который содержит молибден и имеет низкое содержание углерода. Это аустенитная хромоникелевая нержавеющая сталь, обладающая высокой прочностью и отличными антикоррозийными свойствами. Порошок 316L широко используется для 3D-печати или аддитивного производства в таких отраслях, как аэрокосмическая, медицинская, автомобильная и общая промышленность.

К основным свойствам и характеристикам порошка 316L относятся:

Состав: Железо, хром, никель, молибден, марганец, кремний, углерод, фосфор, сера

Форма частиц: Сферическая форма, высокая текучесть

Размер частиц: 15-45 микрон, возможны субмикронные размеры

Плотность: Приблизительно 7,9 г/куб. см

Температура плавления: 1381-1400°C

Ключевые особенности: Коррозионная стойкость, жаропрочность, свариваемость, прочность, биосовместимость

Общепринятые торговые названия: 316L, 1.4404, 1.4435

Порошок 316L можно использовать для печати прочных и долговечных деталей со сложной геометрией с помощью различных процессов 3D-печати, таких как селективное лазерное спекание (SLS), прямое лазерное спекание металлов (DMLS), электронно-лучевое плавление (EBM), струйное нанесение связующего и др.

Типы порошков 316L

Существует несколько основных типов порошков из нержавеющей стали 316L:

Порошок 316L с газовым распылением

• Производится с помощью процесса распыления в инертном газе
• Сферические частицы с гладкой поверхностью
• Легко растекается, плотно упаковывается для печати
• Хорошая распределяемость и уплотнение
• Широко используется для лазерной и связующей струйной 3D-печати

Атомизированный водой порошок 316L

• Изготовлен с использованием струй воды под высоким давлением
• Неправильная форма частиц
• Пористая поверхность, высокое содержание кислорода
• Более низкая стоимость по сравнению с порошком, распыляемым газом
• Используется в основном для прессования и спекания

Порошок 316L с плазменным распылением

• Изготовлено с помощью плазменного распыления
• Очень сферические частицы
• Контролируемый гранулометрический состав
• Используется в критически важных приложениях, требующих высокой плотности
• Дорогой по сравнению с другими методами распыления

Переработанный порошок 316L

• Неиспользованный порошок из 3D-конструкторов
• Может содержать частицы разных форм и размеров
• Требуется дополнительное просеивание и обработка
• Более дешевый вариант для некритичных приложений
• Опасения по поводу загрязнения от предыдущих построек

Состав порошка 316L

Нержавеющая сталь 316L приобретает свою коррозионную стойкость благодаря хрому и молибдену, легированным железом. Вот элементный состав порошка 316L:

Элемент	Композиционный ряд
Железо (Fe)	Баланс
Хром (Cr)	16-18%
Никель (Ni)	10-14%
Молибден (Mo)	2-3%
Марганец (Mn)	≤ 2%
Кремний (Si)	≤ 1%
Углерод (C)	≤ 0,03%
Фосфор (P)	≤ 0,045%
Сера (S)	≤ 0,03%

Низкое содержание углерода уменьшает выпадение карбидов при сварке и повышает коррозионную стойкость. Добавление молибдена повышает стойкость к точечной и щелевой коррозии в хлоридных средах.

Состав соответствует национальным и международным стандартам, таким как UNS S31603, W.Nr 1.4404, AISI 316L и ISO 5832-1. Также возможно изготовление сплавов на заказ по специальным требованиям.

Основные свойства и характеристики

Порошок 316L обладает уникальным сочетанием выдающихся свойств, что делает его пригодным для использования в различных критических, высокопроизводительных областях промышленности.

Коррозионная стойкость Отличная устойчивость к точечной коррозии, щелевой коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением в кислотах, щелочах, солях и органических химических веществах

Механические свойства Высокий предел прочности на растяжение и текучесть в сочетании с хорошей пластичностью и ударной вязкостью

Термостойкость Выдерживает непрерывную эксплуатацию до ~900°C и периодическое воздействие выше для определенных применений

Свариваемость Легко сваривается и менее подвержен сенсибилизации во время сварки по сравнению с нестабилизированными сортами

Биологическая совместимость Нетоксичность и высокая биосовместимость для использования в медицинских имплантатах и устройствах

Вот таблица, в которой сравниваются основные свойства порошка 316 и 316L:

Недвижимость	316 Порошок	Порошок 316L
Плотность (г/см3)	7.9	7.9
Температура плавления (°C)	1375-1400	1381-1400
Предельная прочность на разрыв (МПа)	≥ 515	≥ 485
Предел текучести (МПа)	≥ 170	≥ 170
Удлинение (%)	≥ 40	≥ 35
Модуль упругости (ГПа)	193	193
Теплопроводность (Вт/м-К)	16.2	16.2
Тепловое расширение (мкм/м-°C)	15-16.5	15-16.5
Коррозионная стойкость	Очень хорошо	Отличный
Эквивалентное число сопротивления питтингу (PREN)	24-26	25-27
Магнитная проницаемость	Немагнитный	Немагнитный
Биологическая совместимость	Хороший	Отличный

Более высокая коррозионная стойкость порошка 316L объясняется более высоким содержанием PREN и меньшим содержанием углерода по сравнению с порошком 316. 316L также обладает лучшей биологической совместимостью и предпочтительно используется для постоянных имплантатов в человеческом теле.

Области применения порошка 316L

Некоторые из распространенных областей применения порошка 316L включают в себя:

Аддитивное производство SLS/DMLS/EBM печать металлических деталей конечного использования в аэрокосмической, медицинской, автомобильной промышленности, производстве инструментов и т.д.

Биомедицинские имплантаты Производство имплантатов, таких как коленные и тазобедренные протезы, спинные стержни, стоматологические приспособления и т.д.

Оборудование для пищевой промышленности Клапаны, фитинги, крепеж, детали машин для пищевой и фармацевтической промышленности

Химическая промышленность
Рабочие колеса насосов, корпуса, корпуса клапанов и другие смачиваемые компоненты

Применение на море
Валы, фитинги, муфты, фланцы, гребные винты, используемые в морской среде

316L обеспечивает исключительную производительность в этом широком спектре применений благодаря своей исключительной коррозионной стойкости в сочетании с высокой прочностью.

Вот примеры некоторых деталей из 316L, напечатанных с помощью аддитивного производства:

Промышленность	Типичные детали AM
Аэрокосмическая промышленность	Лопатки турбины, кронштейны, рабочие колеса
Автомобильная промышленность	Нестандартные крепежи, датчики, легкие детали шасси
Медицина	Хирургические инструменты, протезы, имплантаты
Инструментальная оснастка	Пресс-формы для литья под давлением, экструзионные фильеры, оснастка и приспособления

Технические характеристики порошка 316L

Порошок 316L, используемый для AM, должен соответствовать следующим спецификациям или превосходить их:

Распределение частиц по размерам

Размер (мкм)	Распределение (%)
20-63	≥ 95
15-45	Оптимальный

Кажущаяся плотность Обычно 4,0-4,8 г/куб. см.

Скорость потока
Расходомер Холла > 15 сек/50 г

Химический состав В соответствии с вышеупомянутыми спецификациями марки 316L

Микроструктура
Полностью аустенитная, отсутствие стрингеров и сателлитов

Форма частиц Преимущественно сферическая морфология

Текстура поверхности Гладкая поверхность частиц

Содержание кислорода В основном <1000 ppm

Намагниченность насыщения < 3,1 эму/г

Надежные производители порошка 316L выпускают материал, который соответствует или превосходит эти спецификации для АМ. Каждая партия поставляется с сертификатом анализа, полученным в результате независимых испытаний.

Поставщики порошка 316L

К числу ведущих мировых поставщиков порошка из нержавеющей стали 316L относятся:

Компания	Производственная мощность	Стоимость за кг
Sandvik Osprey	200 млн тонн в год	$50-90
Столярная присадка	Пользовательское	$75-150
Praxair	100 млн тонн в год	$40-80
Höganäs	500 млн тонн в год	$30-60
Порошок CNPC	1000 тонн в год	$25-50

Нестандартные сплавы с особым распределением частиц по размерам или более жестким химическим контролем могут стоить на 20-50% дороже, чем стандартные порошковые композиции 316L.

Что касается цен, то порошок 316L, распыляемый газом и пригодный для AM, обычно стоит в пределах $30-150 за кг в зависимости от качества, размера партии и географического региона. Сорта, распыляемые водой и плазмой, занимают нижнюю и верхнюю границы этого диапазона.