Acero martensítico envejecido 300 Polvo

El polvo de acero martensítico envejecido 300 es una aleación de acero en polvo que suele contener aproximadamente 18% de níquel, 8,5% de cobalto, 3% de molibdeno, 0,6% de titanio y trazas de aluminio. Se caracteriza por una gran resistencia y tenacidad, así como por una buena soldabilidad.

Visión general

El polvo de acero martensítico envejecido 300 tiene las siguientes características fundamentales:

• Acero martensítico envejecido de alta resistencia en polvo
• Alcanza niveles de resistencia de 300 ksi (2068 MPa) y superiores
• Mantiene una buena tenacidad a la fractura en comparación con otras aleaciones de alta resistencia
• La composición permite que el tratamiento térmico produzca una resistencia óptima
• La pulvimetalurgia permite fabricar piezas complejas
• Se utiliza en el sector aeroespacial, en herramientas y en otras aplicaciones críticas

Propiedades clave:

• Muy alto límite elástico y resistencia a la tracción
• Buena resistencia a la fractura
• Excelente estabilidad dimensional
• Facilidad de mecanizado antes del tratamiento de envejecimiento
• Buena soldabilidad en estado envejecido
• Resistente al agrietamiento por corrosión bajo tensión

Composición

La composición nominal del polvo de acero martensítico envejecido 300 es:

Los elementos de aleación clave, como el níquel, el cobalto y el molibdeno, proporcionan el refuerzo de la matriz necesario para alcanzar niveles de resistencia ultraelevados. El titanio es una adición crucial para el control del tamaño del grano. El aluminio mejora el proceso de envejecimiento.

Propiedades

Las propiedades obtenidas tras un tratamiento térmico adecuado del polvo de acero martensítico envejecido 300 son:

Los niveles de resistencia ultraelevados se consiguen mediante el refuerzo por solución sólida y el tratamiento térmico para permitir el endurecimiento por precipitación. También conserva una tenacidad a la fractura comparativamente buena. Estas propiedades lo hacen muy adecuado para componentes críticos de la industria aeroespacial y otras industrias exigentes.

Tratamiento térmico

El proceso de tratamiento térmico suele implicar:

1. Solución Tratamiento: Calentamiento a 1100°F (593°C) durante 1 hora y enfriamiento con aire/enfriamiento con aceite. Produce un estado reblandecido que facilita el mecanizado.
2. Tratamiento del envejecimiento: Calentar a 230 - 650°C (450 - 1200°F) durante 1 - 6 horas y enfriar a temperatura ambiente. Permite el endurecimiento por precipitación para alcanzar una alta resistencia total.

El envejecimiento a temperaturas más bajas da como resultado una mayor resistencia a la tracción, pero menores valores de alargamiento. El tratamiento térmico puede modificarse en función de las propiedades mecánicas requeridas.

Aplicaciones

Las aplicaciones típicas del polvo de acero martensítico envejecido 300 incluyen:

• Componentes aeroespaciales y aeronáuticos
• Equipamiento militar
• Carcasas de motores de cohetes
• Álabes de turbina
• Utillaje industrial
• Recipientes a presión
• Bielas
• Engranajes
• Levas
• Cierres y muelles

Permite un rendimiento fiable bajo altas tensiones dinámicas con pesos más ligeros en comparación con otros materiales aeroespaciales. Los componentes incluyen piezas estructurales críticas y elementos de motor y transmisión. El enfoque pulvimetalúrgico facilita la fabricación de formas complejas o irregulares.

Proveedores y precios

Algunos de los principales proveedores de polvo de acero martensítico envejecido 300 son:

Los precios pueden variar entre $45 - $60 por kg en función del volumen del pedido, el procesamiento adicional, los plazos de entrega y factores regionales. Generalmente se vende en pequeños lotes para usos de fabricación aditiva. Los precios de grandes cantidades pueden negociarse con los proveedores.

Normas

Actualmente no existen especificaciones formales para la composición y las propiedades del polvo de acero martensítico envejecido 300, ya que está diseñado principalmente para la fabricación aditiva y no para la fundición/forja convencional.

Sin embargo, los proveedores se ajustan a las normas establecidas para el grado 300 maraging forjado en cuanto a límites de composición y consecución de los niveles de resistencia previstos mediante un tratamiento térmico adecuado. También se ajustan las normas de ensayo.

Comparación con alternativas

Vs. Acero martensítico envejecido grado 250:

• Maraging 300 tiene 12-15% mayor resistencia
• Maraging 250 es ligeramente más duro
• Maraging 300 es más caro

Vs. Aceros inoxidables:

• Resistencia entre 5 y 7 veces superior a la de los aceros inoxidables endurecidos por precipitación.
• Mejor tenacidad a la fractura que la mayoría de los grados inoxidables
• Más caro que los aceros inoxidables.

Vs. Aceros para herramientas de carpintería:

• Resistencia 2-3 veces superior a la de los aceros para herramientas trabajados en frío
• Resistencia mucho mayor, especialmente en las secciones más grandes
• Mayor estabilidad dimensional durante el tratamiento térmico
• Difícil de esmerilar o pulir en comparación con los aceros para herramientas

Limitaciones

• Polvo de aleación caro
• Requiere un tratamiento térmico controlado
• El tamaño de la sección es limitado para aplicaciones críticas
• No es fácil de soldar o unir tras el tratamiento de envejecimiento
• Baja resistencia a la oxidación y a la corrosión

Mayor resistencia a la corrosión puede conseguirse añadiendo cromo 1-3% para producir tipos de acero inoxidable martensítico envejecido.

Preguntas frecuentes

P: ¿Para qué se utiliza el acero martensítico envejecido?

R: Los aceros martensíticos ofrecen una resistencia muy alta junto con una buena tenacidad a la fractura, lo que los hace idóneos para componentes que soportan cargas estáticas y dinámicas críticas en los sectores aeroespacial, de defensa, deportes de motor, utillaje y otras industrias exigentes.

P: ¿Por qué es tan resistente el acero martensítico envejecido?

R: Los aceros martensíticos tienen una resistencia ultraelevada debido al endurecimiento por precipitación mediante tratamiento térmico de una composición de aleación que contiene elementos clave como níquel, cobalto, molibdeno y titanio. Esto facilita una transformación en la estructura molecular para hacerlo extremadamente duro y resistente al movimiento de dislocación.

P: ¿Qué es el acero martensítico envejecido pulvimetalúrgico?

R: Se refiere a la producción de componentes a partir de polvo de acero martensítico envejecido mediante métodos de fabricación aditiva como la fusión de lecho de polvo por láser, el chorro de aglutinante o la deposición de energía dirigida. Esto permite una mayor libertad de diseño en comparación con la forja y el mecanizado convencionales. El resultado son propiedades equivalentes o mejores tras el tratamiento térmico.

P: ¿Es quebradizo el acero martensítico envejecido?

R: No, a diferencia de otros aceros de resistencia ultra alta, los grados martensíticos conservan una tenacidad a la fractura y una resistencia a la propagación de grietas comparativamente buenas. Sin embargo, el tamaño de la sección es limitado para aplicaciones críticas. Con un tratamiento de envejecimiento óptimo, ofrecen un buen equilibrio entre resistencia, ductilidad y tenacidad al impacto.

P: ¿Se puede soldar acero martensítico envejecido?

R: Los aceros martensíticos en estado recocido/solucionado pueden soldarse con métodos convencionales o en estado sólido. Pero la soldadura en estado templado es más difícil y requiere procedimientos especializados. Los componentes unidos pueden necesitar tratamientos térmicos de re-solución y re-envejecimiento para restaurar las propiedades.

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