Acero martensítico envejecido 350 Polvo
El polvo de acero martensítico envejecido 350 es un polvo de acero martensítico endurecible por precipitación diseñado para la fabricación aditiva, especialmente para aplicaciones que requieren una gran dureza y resistencia junto con una buena ductilidad. Es conocido por su altísima resistencia gracias a una mezcla única de molibdeno, cobalto, níquel, aluminio, titanio y otros elementos de aleación.
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Índice
Visión general
Acero martensítico envejecido 350 polvo es un polvo de acero martensítico endurecible por precipitación diseñado para la fabricación aditiva, especialmente para aplicaciones que requieren una gran dureza y resistencia junto con una buena ductilidad. Es conocido por su altísima resistencia gracias a una mezcla única de molibdeno, cobalto, níquel, aluminio, titanio y otros elementos de aleación.
Los aceros martensíticos son únicos por su bajo contenido en carbono y su mayor disponibilidad de níquel-aluminio-molibdeno. Los bajos niveles de carbono evitan la segregación o la precipitación de carburos, mientras que la fuerte aleación promueve el endurecimiento por envejecimiento dentro de la matriz de martensita a partir de la precipitación de fases intermetálicas.
Propiedades clave del acero martensítico envejecido 350 en polvo:
- Muy alto límite elástico y resistencia a la rotura
- Buena ductilidad y tenacidad
- Excelente resistencia a la fractura
- Gran dureza
- Resistente al envejecimiento excesivo y a los cambios dimensionales a temperaturas moderadamente altas
- Buena soldabilidad
- Tratable térmicamente para adaptar las propiedades
- Buena mecanizabilidad y pulibilidad
El acero martensítico envejecido 350 se utiliza en los sectores aeroespacial, de aviación, defensa, petróleo y gas, deportes de motor, utillaje, moldes y componentes de matrices. Permite a los ingenieros reducir el peso manteniendo las prestaciones y la durabilidad.
La designación "350" se refiere a una resistencia última a la tracción de 350 ksi o 2400 MPa tras el tratamiento de envejecimiento. También existen variantes de mayor resistencia, como el acero martensítico envejecido 300 y el acero martensítico envejecido 550.
Composición
El polvo de acero martensítico 350 suele tener la siguiente composición:
Acero martensítico envejecido 350 Composición del polvo
Elemento de aleación | Peso % |
---|---|
Níquel (Ni) | 17-19 |
Cobalto (Co) | 8-9 |
Molibdeno (Mo) | 4-5 |
Titanio (Ti) | 0.6-0.8 |
Aluminio (Al) | 0.05-0.15 |
Carbono (C) | ≤ 0.03 |
Manganeso (Mn) | ≤ 0.1 |
Fósforo (P) | ≤ 0.01 |
Azufre (S) | ≤ 0.01 |
Silicio (Si) | ≤ 0.1 |
Hierro (Fe) | Saldo |
La resistencia de los aceros martensíticos procede de los precipitados intermetálicos que se forman durante el tratamiento de envejecimiento, no de los carburos de carbono. De ahí que el nivel de carbono se mantenga deliberadamente bajo.
El titanio es fundamental para producir los precipitados endurecedores Ni3Ti. El aluminio optimiza la actividad del titanio formando precipitados de Ni3(Al,Ti). El alto contenido en níquel y cobalto se reparte con más fuerza durante el enfriamiento y mejora la cinética del endurecimiento por envejecimiento.
El molibdeno refuerza la solución sólida. Las impurezas como el silicio, el manganeso, el fósforo y el azufre se reducen al mínimo, ya que pueden reducir la tenacidad a la fractura.
Propiedades
Propiedades físicas y mecánicas del acero martensítico envejecido 350 en polvo
Propiedad | Descripción |
---|---|
Densidad | 8 g/cm3 |
Punto de fusión | 1400°C ± 30°C |
Conductividad térmica | 10-12 W/m.K |
Módulo de elasticidad | 190-210 GPa |
Relación de Poisson | 0.28-0.30 |
Resistividad eléctrica | 0,80 microhm-cm |
Coeficiente de dilatación térmica | 10-11 x 10-6 /K |
Dureza | 40-52 HRC, 400-550 HB |
Propiedades mecánicas típicas de las piezas as-built
Propiedades | Acero martensítico envejecido 350 |
---|---|
Resistencia a la tracción | 235 ksi (1600 MPa) |
Resistencia a la tracción | 290-330 ksi (2000-2275 MPa) |
Alargamiento a la rotura | 3-8% |
Reducción de la superficie | 30-35% |
Propiedades mecánicas típicas - Tratamiento térmico y envejecimiento
Propiedades | Acero martensítico envejecido 350 |
---|---|
Resistencia a la tracción | 280-300 ksi (1930-2070 MPa) |
Resistencia a la tracción | 340-350 ksi (2350-2400 MPa) |
Alargamiento a la rotura | 8-13% |
Reducción de la superficie | 8-15% |
Resistencia a la fractura | 75-100 MPa√m |
Dureza | 50-52 HRC, 475-525 HB |
Las extraordinarias resistencias ultraelevadas se consiguen mediante un tratamiento térmico adicional y ciclos de envejecimiento que favorecen el endurecimiento por precipitación.
La temperatura y el tiempo de envejecimiento adecuados son fundamentales para alcanzar el nivel deseado de endurecimiento por envejecimiento: un envejecimiento excesivo puede provocar reducciones de la resistencia y la dureza.
Además de su resistencia, las piezas de acero martensítico envejecido también presentan una buena ductilidad, tenacidad a la fractura y resistencia a la rotura en comparación con otras aleaciones aeroespaciales. La relación resistencia-peso es excepcionalmente alta.
Aplicaciones
La incomparable relación resistencia-peso del acero martensítico envejecido 350 lo hace adecuado para:
Acero martensítico envejecido 350 Polvo Aplicaciones
Sectores | Piezas y componentes |
---|---|
Aeroespacial | Componentes del tren de aterrizaje, actuadores, accesorios, fijaciones, engranajes |
Aviónica | Cajas y carcasas reforzadas |
Defensa | Artillería, cañones, casquillos de munición, óptica |
Deportes de motor | Suspensión, mecanismos de dirección |
Automoción | Herramientas de precisión, moldes de inyección |
Herramientas y troqueles | Matrices de conformado, matrices de prensado, moldes, matrices de fundición |
Petróleo y gas | Válvulas, bombas, cables |
Las 350 piezas de acero martensítico envejecido, ligeras pero excepcionalmente resistentes, permiten un ahorro de peso crítico sin sacrificar la durabilidad extrema necesaria bajo cargas de trabajo dinámicas.
El tratamiento térmico permite adaptar las propiedades del acero martensítico envejecido a diferentes aplicaciones: dureza moderadamente alta para resistir el desgaste, límite elástico máximo para usos de carga o balísticos, o resistencia y ductilidad equilibradas.
La impresión 3D permite incorporar geometrías complejas, como celosías y canales de refrigeración, a las piezas de acero martensítico envejecido para reducir aún más el peso sin perder rigidez ni rendimiento. Esto es cada vez más valorado por sectores como el aeroespacial y el automovilístico.
Especificaciones, grados y normas
Especificaciones materiales
Especificación | Descripción |
---|---|
AMS 6514 | Barras, forja y palanquilla de aceros recocidos y endurecidos por precipitación |
MIL-S-46850 | Acero martensítico envejecido de alta resistencia para piezas de trenes de aterrizaje de aeronaves |
ASTM A564 / A564M | Especificación normalizada para aceros martensíticos |
AMS 2759 / 2759M | Chapas de acero recocido y endurecido por precipitación |
MIL-S-16216K | Especificación militar para chapas de acero martensítico envejecido |
Grados disponibles
Grado | Resistencia nominal a la tracción |
---|---|
Acero martensítico envejecido 200 | 200 ksi (1380 MPa) |
Acero martensítico envejecido 250 | 250 ksi (1720 MPa) |
Acero martensítico envejecido 350 | 350 ksi (2400 MPa) |
Acero martensítico envejecido 550 | 550 ksi (3790 MPa) |
El grado indica la resistencia nominal a la tracción alcanzada tras el tratamiento térmico y el envejecimiento. También existen otras variantes como el acero martensítico envejecido 300 (2110 MPa) para aplicaciones específicas.
Normas del sector
- AMS 2772 - Tratamiento térmico de aceros martensíticos
- AMS 2773 - Retroceso de aceros martensíticos
- AMS 2774 - Endurecimiento por envejecimiento de aceros martensíticos
- SAE AMS 7001 - Inspección ultrasónica de acero martensítico envejecido
- SAE AMS 2655 - Inspección por partículas magnéticas del acero martensítico envejecido
Estas normas ayudan a los productores y usuarios finales a procesar y comprobar la calidad de los materiales y componentes de acero martensítico envejecido.
Acero martensítico envejecido 350 Proveedores de polvo
Acero martensítico envejecido 350 Fabricantes de polvo
Empresa | Descripción |
---|---|
Tecnología LPW | Proveedor líder de polvo metálico para la industria AM |
Sandvik Osprey | Reputado fabricante de polvos de aleaciones especiales |
Erasteel | Productor de aceros blandos e inoxidables de alto rendimiento |
Aditivo para carpinteros | Principal productor de polvos de aleación a medida |
Praxair | Suministra polvos metálicos avanzados al sector aeroespacial |
AP&C | Especializada en polvos metálicos atomizados con gas y agua |
Precios indicativos
Forma del producto | Precios |
---|---|
Acero martensítico envejecido 350 Polvo | $115-145 por kg |
Alambre de acero martensítico envejecido 350 | $165-215 por kg |
Los precios varían en función de las cantidades pedidas, los plazos de entrega, los controles de calidad y los servicios de valor añadido prestados por el fabricante. Los pedidos al por mayor suelen beneficiarse de descuentos de los proveedores de polvo.
Servicios de valor añadido
- Tamizado y clasificación
- Desarrollo de mezclas y aleaciones personalizadas
Procesamiento del polvo de acero martensítico envejecido
Los polvos de acero martensítico envejecido poseen una buena fluidez y densidad de empaquetamiento, lo que los hace adecuados para la fabricación aditiva por chorro de ligante y fusión de lecho de polvo con láser.
Es necesario optimizar los parámetros para conseguir impresiones de alta densidad con las propiedades mecánicas deseadas.
Parámetros de impresión
Parámetro | Alcance típico | Papel |
---|---|---|
Grosor de la capa | 20-50 μm | Las capas más finas mejoran la resolución |
Potencia del láser | 100-400 W | Fusión de partículas para su consolidación |
Velocidad de exploración | 100-1000 mm/s | Equilibrio entre densidad y edificabilidad |
Distancia entre escotillas | 80-150 μm | Escotillas superpuestas para densificación |
Temperatura del lecho de polvo | 100-150°C | Minimiza las tensiones residuales |
Tratamiento térmico
El solubilizado seguido de un tratamiento de envejecimiento es vital para conseguir una resistencia ultraelevada en el acero martensítico envejecido 350.
Programa típico de tratamiento térmico
- Recocido en solución - Calentar a 820-830°C durante 1 hora y enfriar al aire
- Endurecimiento por precipitación - Envejecimiento a 480°C durante 6 horas y enfriamiento al aire hasta temperatura ambiente.
Las temperaturas y la duración pueden ajustarse ligeramente en función del tamaño de las piezas y de las limitaciones del horno.
La mayoría de las piezas de acero martensítico envejecido requieren un mecanizado adicional mediante procesos como el fresado o el torneado CNC para alcanzar los requisitos de tolerancia y acabado superficial que exigen las aplicaciones finales, especialmente en sectores como el aeroespacial.
Comparación con otros materiales
Comparación con los aceros inoxidables
Parámetro | Acero martensítico envejecido 350 | Aceros inoxidables |
---|---|---|
Densidad | Más alto | 7,7-8 g/cm3 |
Fuerza | 2-3 veces superior | Hasta 1000 MPa |
Soldabilidad | Comparable | Excelente |
Resistencia a la corrosión | Baja | Extremadamente alto |
Coste | 5-10 veces más caro | Menor coste por kg |
Aunque carece de resistencia a la corrosión, el acero martensítico envejecido ofrece una resistencia muy superior a la de todas las series de aceros inoxidables, incluidas las superaleaciones Inconel. Esto lo hace ideal para componentes estructurales.
Comparación con aleaciones de aluminio y titanio
Parámetro | Acero martensítico envejecido 350 | Aleaciones Al/Ti |
---|---|---|
Densidad | Similar/Superior | ~4,5/7,8 g/cm3 |
Fuerza | Hasta 2 veces mayor | 330-1100 MPa |
Ductilidad | Baja | Hasta 25% de elongación |
Rigidez | Más alto | Rigidez moderada |
Coste | Similar/Inferior | Precios comparables |
Los aceros martensíticos compiten con la relación resistencia-peso del aluminio y el titanio de calidad aeronáutica, pero evitan problemas como el agrietamiento y la distorsión propios de estas aleaciones más ligeras. Su mayor módulo elástico también lo hace más rígido.
Comparación con otros aceros
Parámetro | Acero martensítico envejecido 350 | Chapas/aceros para herramientas |
---|---|---|
Resistencia a la tracción | 1,5-2 veces superior | Hasta 300 ksi |
Dureza | Mejor | Tenacidad variable |
Dureza | 1,5-2 veces superior | Hasta 54 HRc |
Maquinabilidad y pulibilidad | Mejor | Más desgaste de la herramienta |
El polvo de acero martensítico envejecido supera a las variedades estándar de aceros para moldes y herramientas en términos de dureza, tracción y límite elástico alcanzables. Esto es útil para herramientas de corte que necesitan dureza en caliente.
Casos prácticos de aplicaciones
Soportes aeroespaciales
- Soportes 350 de acero martensítico envejecido creados con AM para montar el sistema de radar
- Reducción de peso 30% respecto a las piezas tradicionales de acero inoxidable 316L
- Mantiene la rigidez en las regiones delgadas mediante la optimización de la topología
Caja de cambios para coches de carreras
- Carcasa completa de la caja de cambios en H impresa en 3D
- Soporta vibraciones, presiones y temperaturas extremas durante las carreras
- 70% más ligero que la carcasa de aluminio fundido
- Reducción de los tiempos por vuelta y aumento de la eficiencia del combustible
Herramientas de moldeo por inyección
- Insertos de acero martensítico envejecido 350 para moldeo por inyección de plástico
- UltiMaker sPro 230 utilizado para imprimir los insertos de las herramientas
- Reducción del plazo de entrega de 26 a 2 semanas
- Las plaquitas 60% duraron más que las de acero para herramientas
Proyectiles de artillería
- Construcción de obuses de acero martensítico envejecido mediante fusión por láser en lecho de polvo
- Conseguido 30% aumento de la velocidad de salida gracias al aligeramiento de peso
- Soportó tensiones de disparo superiores a 50.000 psi
- Reducción de la dispersión y mejora de la precisión
Herramientas criogénicas para pasadores
- Insertos, localizadores, dispositivos de sujeción impresos en acero martensítico envejecido
- Optimizado para condiciones bajo cero de hasta -150°C
- Manejo de tensiones térmicas durante la soldadura criogénica de aluminio
- Aumento de la vida útil de las herramientas en 8 veces con respecto a las piezas de acero para herramientas
Estos ejemplos de aplicación ponen de relieve las ventajas de acero maraging 350 polvo como la resistencia extrema de las piezas, la reducción del peso, la flexibilidad de diseño, la personalización de las piezas y la mejora del rendimiento en entornos operativos difíciles.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
- Resistencia excepcional a la tracción y al límite elástico
- Elevada relación resistencia/peso
- Tratable térmicamente para adaptar las propiedades
- Buena resistencia a la fractura
- Estabilidad dimensional a temperaturas más elevadas
- Excelente mecanizabilidad y pulibilidad
- Las piezas se pueden soldar y reparar
Limitaciones
- Más caros que los aceros estándar
- Menor resistencia a la corrosión
- Propenso a agrietarse si no se procesa correctamente
- Requiere tratamiento posterior y acabado
- Difícil de reciclar tras su uso
- Disponibilidad comercial y experiencia limitadas
Perspectivas de futuro
El acero martensítico envejecido se utiliza cada vez más en los sectores aeroespacial, de defensa, deportes de motor, utillaje y otros sectores que precisan materiales metálicos de gran resistencia.
Los avances en el postprocesado y la garantía de calidad prometen aumentar los índices de adopción al mejorar la calidad y la fiabilidad de la pieza final.
Las nuevas técnicas de fabricación por pulverización y condensación también pretenden aumentar la rentabilidad y la sostenibilidad medioambiental de la AM basada en polvo de acero martensítico envejecido.
Los elevados costes iniciales, los largos plazos de entrega y las limitaciones de propiedad han obstaculizado hasta ahora una implantación más generalizada. Pero los continuos avances metalúrgicos, las mejoras en la cadena de suministro y los esfuerzos de normalización pretenden hacer que los aceros martensíticos sean también más accesibles para las pequeñas y medianas empresas.
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