304l-Edelstahl-Pulver

Übersicht

304L-Edelstahlpulver ist ein austenitisches Chrom-Nickel-Edelstahlpulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Es bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, gute Formbarkeit und Schweißbarkeit und wird häufig für pulvermetallurgische Anwendungen verwendet.

Das "L" steht für einen geringeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zur Standardqualität 304. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert die Ausscheidung von Karbiden und maximiert die Korrosionsbeständigkeit. Die pulvermetallurgische Sorte 304L ist eine kostengünstige Alternative zu 316L für unkritische Anwendungen, bei denen keine Molybdänlegierung erforderlich ist.

Dieser Artikel gibt einen ausführlichen Überblick über Edelstahlpulver 304L und behandelt Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Kosten und andere technische Details.

Zusammensetzung

Die nominale Zusammensetzung von Edelstahlpulver 304L ist unten aufgeführt:

Tabelle: Typische Zusammensetzung von Pulver aus rostfreiem Stahl 304L

Element	Gewicht %
Chrom (Cr)	18-20
Nickel (Ni)	8-10.5
Mangan (Mn)	<2
Silizium (Si)	<1
Kohlenstoff (C)	<0.03
Schwefel (S)	<0.03
Phosphor (P)	<0.045
Stickstoff (N)	<0.1
Eisen (Fe)	Bilanz

 

Chrom und Nickel sind die wichtigsten Legierungselemente. Chrom sorgt für Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Nickel verbessert die Duktilität, Zähigkeit und Schweißbarkeit.

Mangan und Silizium erhöhen die Festigkeit. Für eine optimale Korrosionsbeständigkeit wird der Kohlenstoffgehalt sehr niedrig gehalten. Schwefel, Phosphor und Stickstoff sind Verunreinigungen, die auf ein Minimum reduziert werden.

Eigenschaften

Die wichtigsten Eigenschaften von Edelstahlpulver 304L im geglühten Zustand sind nachstehend aufgeführt:

Tabelle: Eigenschaften von rostfreiem Stahlpulver 304L

Eigentum	Wert
Dichte	7,9-8,1 g/cm3
Endgültige Zugfestigkeit	505-620 MPa
Streckgrenze	205-275 MPa
Dehnung	≥40%
Härte	≤92 HRB
Elastizitätsmodul	190-210 GPa
Schmelzpunkt	1400-1450°C
Wärmeleitfähigkeit	16 W/m-K
Elektrischer spezifischer Widerstand	0,072 μΩ-cm

 

Die Kombination von Eigenschaften macht 304L für eine breite Palette von Anwendungen sehr nützlich. Die austenitische Mikrostruktur bietet Duktilität, Zähigkeit und nicht-magnetisches Verhalten. 304L hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, die mit der von Edelstahl 316L vergleichbar ist.

Durch die Auswahl von Pulvern mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt kann die Ausscheidung von Karbiden vermieden werden, um die Korrosionsbeständigkeit in kritischen Anwendungen zu maximieren. Festigkeit und Härte können durch Kaltumformung erhöht werden.

Anwendungen

Typische Anwendungen für 304L-Edelstahlpulver sind:

• Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung
• Pharmazeutische Werkzeuge
• Chemische Anlagenkomponenten
• Architektonische Paneele, Geländer
• Medizinische Instrumente und Implantate
• Hardware für die Schifffahrt, Beschläge, Befestigungselemente
• Konsumgüter, Haushaltsgeräte
• Mechanische Teile aus Pulvermetallurgie
• 3D-Druck-Pulver

304L bietet im Vergleich zu 316L eine kostengünstige Korrosionsbeständigkeit, wenn eine Molybdänlegierung für hochkorrosive Umgebungen nicht erforderlich ist. Die hervorragende Polierbarkeit und die nichtmagnetischen Eigenschaften von 304L eignen sich auch für architektonische Verkleidungen und Hardwarekomponenten.

Die Pulvermetallurgie wird üblicherweise zur Herstellung kleiner Präzisionsteile aus 304L in großen Mengen im Gegensatz zur maschinellen Bearbeitung verwendet. Bei der additiven Fertigung wird 304L-Pulver für Prototypen, Werkzeuge und Endverbraucherkomponenten in verschiedenen Branchen verwendet.

Pulverherstellung

304L-Edelstahlpulver wird kommerziell durch Gas- oder Wasserzerstäubung hergestellt.

Unter GaszerstäubungEin Hochdruck-Inertgasstrom zerlegt die Metallschmelze in feine Tröpfchen und erzeugt kugelförmige Pulver, die sich ideal für die additive Fertigung und MIM eignen. Die Partikelgrößenverteilung wird über die Prozessparameter gesteuert.

Wasserzerstäubung verwendet Hochdruckwasserstrahlen, um den Metallstrom in feine Partikel aufzubrechen. Dadurch entstehen unregelmäßige, satellitenartige Partikelformen. Das Pulver muss für die additive Fertigung nachbehandelt werden.

Plasma-Zerstäubung wird manchmal zur Herstellung von sehr kugelförmigen, sauberen Pulvern aus einem Metallplasmastrom in einer kontrollierten inerten Atmosphäre verwendet. Dies gewährleistet eine hohe Reinheit und Fließfähigkeit.

Pulverspezifikationen

Edelstahlpulver 304L ist im Handel in verschiedenen Größenbereichen, Morphologien und Qualitätsstufen erhältlich. Einige typische Pulverspezifikationen sind unten aufgeführt:

Tabelle: Spezifikationen für 304L-Edelstahlpulver

Attribut	Einzelheiten
Partikelgrößen	15-45 μm, 10-100 μm
Morphologie	kugelförmig, unregelmäßig
Scheinbare Dichte	2,5-4,5 g/cm3
Dichte des Gewindebohrers	4-5 g/cm3
Hall-Durchflussmenge	<30 s/50g
Reinheit	>99,5%
Sauerstoffgehalt	<2000 ppm
Feuchtigkeitsgehalt	<0,2%

 

Kleinere Partikelgrößen unter 45 μm werden für die Erfassung feiner Merkmale in der additiven Fertigung bevorzugt. Sphärische Partikel bieten eine gute Fließfähigkeit. Die scheinbare Dichte korreliert mit der Effizienz der Pulverpackung.

Hoher Reinheitsgrad, niedriger Sauerstoffgehalt und kontrollierter Feuchtigkeitsgehalt gewährleisten hochwertige Sintereigenschaften. Gasverdüstes Pulver bietet die besten Spezifikationen für kritische Anwendungen.

Normen und Benotungen

304L Edelstahlpulver entspricht den folgenden Normen:

• ASTM A240 - Norm für rostfreie Chrom- und Chrom-Nickel-Stahlplatten, -bleche und -bänder
• ASTM A313 - Norm für Federdraht aus rostfreiem Stahl
• ASTM A314 - Norm für gebogenen Draht aus rostfreiem Stahl
• AMS 5501 - Stabstahl, Draht, Schmiedestücke und Rohre aus nichtrostendem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
• AMS 5647 - Pulver aus rostfreiem Stahl, zerstäubt, 304L

Zu den gleichwertigen Noten gehören:

• UNS S30403
• Werkstoff Nr. 1.4306
• SUS 304L
• SS2348

Das Pulver kann nach ASTM-Spezifikationen oder in kundenspezifischer Zusammensetzung für bestimmte Anwendungen beschafft werden. Pulver mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt und einfach gepresste Pulver bieten optimale Eigenschaften.

Kostenanalyse

304L-Edelstahlpulver kostet zwischen $15-30 pro kg für gaszerstäubtes Material. Wasserverdüstes Pulver ist mit $8-15/kg billiger, hat aber weniger Sphärizität.

Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Partikelgrößenbereich, Pulvermorphologie, Reinheitsgrad und Gewinnspanne des Herstellers/Vertreibers.

Bei Fertigteilen macht 304L 30-60% der Kosten für MIM-Komponenten aus, je nach Größe und Komplexität der Teile. Kleine Teile in großen Mengen haben einen geringeren Anteil an den Materialkosten.

Lagerung und Handhabung von Pulvern

Um Verunreinigungen zu vermeiden und die Pulvereigenschaften zu erhalten, sollte Edelstahlpulver 304L wie folgt gelagert und gehandhabt werden:

• In verschlossenen Behältern in einer kühlen, trockenen Umgebung aufbewahren
• Verwenden Sie eine Inertgasspülung oder ein Vakuum, um die Aufnahme von Feuchtigkeit zu verhindern.
• Von Funken, Flammen und Zündquellen fernhalten
• Erden aller Geräte für die Handhabung und den Transport von Pulver
• Vermeiden Sie den Kontakt mit Verunreinigungen wie Öl, Fett, Lacken usw.
• PSA verwenden - Maske, Handschuhe, Augenschutz beim Umgang mit Pulver

Verschüttetes Pulver sollte umgehend mit funkenfreien Werkzeugen und HEPA-Saugern gereinigt werden. Pulver sind mäßig empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Lufteinwirkung. Richtige Lagerung ist entscheidend.

Metall-Spritzgießen

304L wird häufig für das Metall-Spritzgießen kleiner, komplexer Teile verwendet, die die Pulvermetallurgie nutzen. Zu den wichtigsten Überlegungen gehören:

• Ausgangsmaterial: 60-68% Pulverladung mit Mehrkomponenten-Bindemittelsystem
• Gießen: Hohe Schussgröße, schnelle Einspritzgeschwindigkeit, hoher Nachdruck
• Entbinden: Lösungsmittel-Entbinderung gefolgt von thermischer Entbinderung
• Sintern: 1350-1400°C in Wasserstoff- oder Vakuumatmosphäre
• Sekundäre Operationen: Spanende Bearbeitung, Lasermarkierung, Passivierung, Elektropolieren

MIM-Servicebüros haben bewährte Verfahren für 304L-Hochleistungsteile entwickelt, deren Eigenschaften im gesinterten Zustand denen von Knetmaterial nahe kommen.

Entwurf für AM

Für die additive Fertigung unter Verwendung von 304L-Edelstahlpulver gelten folgende wichtige Konstruktionsrichtlinien:

• Wandstärken über 1 mm beibehalten
• Selbsttragende Geometrien mit Winkeln über 45° verwenden
• Mit Abflusslöchern zum Entfernen von ungeschmolzenem Pulver
• Beobachten Sie die Auswirkungen der Gebäudeausrichtung auf die Eigenschaften
• Berücksichtigen Sie die Schrumpfung von 20-25% bei der Konstruktion von Gegenstücken.
• Berücksichtigen Sie Bearbeitungszugaben von 0,5-1 mm für kritische Passungen
• Überhänge, Brücken und feine Details, die Stützen erfordern, sollten reduziert werden.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle von Edelstahlpulver 304L umfasst folgende Tests:

• Chemische Analyse - ICP und OES zur Überprüfung der Zusammensetzung
• Partikelgrößenanalyse - Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysator
• Pulvermorphologie - REM-Bildgebung bei hoher Vergrößerung
• Scheinbare Dichte und Abstichdichte - Hall-Durchflussmessverfahren
• Durchflussmenge des Pulvers - Hall-Durchflussmesser-Trichter-Methode
• Glühverlust - ASTM E sin Gravitationsofen
• Feuchtigkeitsanalyse - Karl-Fischer-Titration, LECO-Analyse

Bei gesinterten MIM-Teilen umfasst die Prüfung Folgendes:

• Maßtoleranzen - CMM-Prüfung
• Dichte - Archimedes-Methode
• Mikrostruktur - Optische Mikroskopie, Bildanalyse
• Mechanische Prüfungen - Härte, Zugfestigkeit, Ermüdung, Charpy-Schlagprüfung

Gesundheit und Sicherheit

Wie die meisten Pulver und Teile aus rostfreiem Stahl stellt auch 304L bei sachgemäßer Handhabung nur ein geringes Gesundheitsrisiko dar:

• Beim Umgang mit Pulver PSA tragen - Maske, Handschuhe, Schutzbrille
• Vermeiden Sie Hautkontakt, um eine Sensibilisierung zu verhindern.
• Verwenden Sie einen HEPA-gefilterten Staubsauger zum Aufsaugen von Staub und Pulver
• Vermeiden Sie das Einatmen von Schweiß- oder Schmelzdämpfen
• Gemäß den örtlichen Umweltvorschriften entsorgen
• Beim Schleifen oder Bearbeiten von Sinterteilen für ausreichende Belüftung und Atemschutz sorgen

Für 304L sind keine besonderen Entsorgungsvorkehrungen erforderlich. Bei ordnungsgemäßen Verfahren stellt es eine minimale Gefahr für Arbeitnehmer und die Umwelt dar.

FAQ

1. Was ist der Unterschied zwischen Edelstahlpulver 304 und 304L?

   304L hat einen geringeren Kohlenstoffgehalt (<0,03%) als 304 (<0,08%), was zu einer besseren Korrosionsbeständigkeit führt, insbesondere beim Schweißen. 304 ist weiter verbreitet.

2. Ist für 304L-Pulver eine kontrollierte Atmosphäre erforderlich?

   Nicht unbedingt, aber die Lagerung in versiegelten Behältern mit Inertgas verhindert Oxidation und Kontamination.

3. Welche Partikelgröße ist für AM am besten geeignet?

   15-45 Mikrometer sind typisch für das Pulverbettschmelzverfahren AM, um einen guten Fluss und eine hohe Auflösung zu gewährleisten. Größere Größen von 45-100 Mikron werden ebenfalls verwendet.

4. Wird 304L für den 3D-Druck von Metall verwendet?

   Ja, 304L wird häufig für den 3D-Druck im Pulverbett und mit gerichteter Energieabscheidung zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Endverbrauchsteilen verwendet.

5. Wodurch oxidiert das Pulver und verliert seine Wiederverwendbarkeit?

   Die Einwirkung von Luft/Feuchtigkeit führt zur Oxidation der Oberfläche. Eine ordnungsgemäße versiegelte Lagerung mit Trockenmittel und Sauerstoffabsorbern verhindert dies.

6. Muss 304L nach dem Lasersintern in einer Lösung geglüht werden?

   Ja, das Spannungsarmglühen bei 1050-1150 °C und die schnelle Abkühlung tragen zur Wiederherstellung der Duktilität und Zähigkeit nach der schnellen Erstarrung bei.

7. Welche Oberflächengüte ist bei gesinterten MIM 304L-Teilen zu erwarten?

   Anfangs etwa Ra 3-6 Mikrometer. Durch Polieren und Ätzen können weniger als 0,5 Mikrometer erreicht werden. Die Beschichtung ergibt ebenfalls eine glatte Oberfläche.

8. Welche Toleranz kann mit 304L MIM-Teilen erreicht werden?

   Typisch sind ±0,1-0,3%, aber bei Hochpräzisionsbauteilen sind Toleranzen unter ±0,1% möglich.

9. Warum wird Edelstahl 304L gegenüber Edelstahl 304 bevorzugt?

   Der niedrigere Kohlenstoffgehalt verleiht 304L eine bessere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Schweißarbeiten, und verringert die Sensibilisierung. Es ist die vorherrschende Sorte geworden.

10. Wie hoch ist der Kostenaufschlag für 304L im Vergleich zu 304-Pulver?

    Typischerweise 10-30% höhere Kosten für 304L aufgrund der niedrigeren Kohlenstoffzusammensetzung. Der Preis hängt auch von den bestellten Mengen ab.