AerMet100 Poudre d'acier inoxydable

La poudre d'acier inoxydable AerMet100 est une poudre d'alliage haute performance conçue pour les applications de fabrication additive nécessitant une grande solidité et une grande résistance à la fatigue. Les principales caractéristiques de ce matériau sont les suivantes

• Résistance et dureté élevées - L'AerMet100 présente une excellente résistance, avec une résistance à la traction supérieure à 200 ksi et une dureté comprise entre 30 et 36 HRC.
• Bonne ductilité - Malgré sa haute résistance, l'AerMet100 conserve une bonne ductilité et une bonne résistance aux chocs. Les valeurs d'allongement sont supérieures à 10%.
• Excellente résistance à la fatigue - La limite de fatigue de l'AerMet100 est très élevée, à environ 50% de la résistance à la traction. Cela permet d'obtenir des composants durables exposés à des contraintes cycliques.
• Résistance au fluage - L'AerMet100 résiste à la déformation sous charge à des températures élevées allant jusqu'à 700°C, ce qui le rend apte à être utilisé à des températures élevées.
• Résistance à la corrosion - La composition de l'acier inoxydable offre une résistance à la corrosion et à l'oxydation pour une utilisation dans des environnements difficiles.
• Soudabilité - La faible teneur en carbone permet une bonne soudabilité à l'aide de méthodes de soudage par fusion standard.
• Rentabilité - L'AerMet100 est plus abordable que d'autres alliages exotiques aux propriétés similaires.

Cet équilibre exceptionnel des propriétés fait que l'AerMet100 convient aux applications exigeantes dans les secteurs de l'aérospatiale, du pétrole et du gaz, de l'automobile et de l'industrie. Les pièces fabriquées à partir de la poudre AerMet100 présentent un rapport résistance/poids élevé, une grande durabilité et une grande fiabilité sous les charges d'exploitation.

Composition de la poudre d'acier inoxydable AerMet100

L'AerMet100 est un acier inoxydable martensitique auquel ont été ajoutés du cobalt, du nickel et du molybdène pour en améliorer la résistance et la dureté. La composition nominale est indiquée ci-dessous :

Élément	Poids %
Fer (Fe)	Équilibre
Chrome (Cr)	15.0 – 17.0
Nickel (Ni)	7.0 – 10.0
Cobalt (Co)	8.0 – 10.0
Molybdène (Mo)	4.0 – 5.0
Manganèse (Mn)	< 1.0
Silicium (Si)	< 1.0
Carbone (C)	< 0.03

Les principaux éléments d'alliage et leurs effets sont les suivants :

• Chrome - Résistance à la corrosion et à l'oxydation
• Nickel - Augmente la ténacité et la ductilité
• Cobalt - Renforçateur de solution solide, augmente la résistance
• Molybdène - Renforçateur en solution solide, augmente la solidité et la résistance au fluage
• Manganèse et silicium - Des désoxydants pour améliorer la fabrication des poudres
• Carbone - Faible niveau d'humidité pour une meilleure soudabilité

La combinaison de ces éléments confère à l'acier inoxydable AerMet100 un ensemble unique de propriétés.

Propriétés de la poudre d'acier inoxydable AerMet100

L'AerMet100 présente les propriétés physiques et mécaniques suivantes dans les conditions de fabrication AM et de traitement thermique :

Propriété	Tel que construit	Traitement thermique
Densité	7,9 g/cc	7,9 g/cc
Porosité	< 1%	< 1%
Rugosité de la surface (Ra)	15-25 μm	15-25 μm
Dureté	30-35 HRC	34-38 HRC
Résistance à la traction	170-190 ksi	190-220 ksi
Limite d'élasticité (décalage de 0,2%)	160-180 ksi	180-210 ksi
Élongation	8-13%	10-15%
Réduction de la surface	15-25%	15-25%
Module d'élasticité	27-30 Msi	29-32 Msi
CTE (70-400°C)	11-12 μm/m°C	11-12 μm/m°C
Conductivité	25-30% IACS	25-30% IACS

Ces propriétés font de l'AerMet100 un matériau adapté aux composants structurels à haute résistance, aux fixations aérospatiales, aux outils de forage, aux vannes et aux pompes, ainsi qu'à d'autres pièces critiques pour lesquelles la résistance à la fatigue est primordiale.

Applications de la poudre d'acier inoxydable AerMet100

Les propriétés uniques de l'AerMet100 en font un excellent choix pour les applications suivantes :

Aérospatiale

• Supports structurels, renforts, éléments de fuselage
• Pièces de train d'atterrissage, composants d'ailes, empennage
• Supports de moteur, composants d'échappement
• Aubes de turbines, roues, pièces de compresseurs
• Attaches à haute résistance, boulons, écrous, rivets

Pétrole et gaz

• Outils et composants de forage de fond
• Pièces pour têtes de puits, vannes, pompes
• Appareils à pression, raccords de tuyauterie
• Pièces structurelles sous-marines/offshore

Automobile

• Composants pour la production d'électricité
• Pièces des systèmes d'entraînement telles que les engrenages, les arbres
• Renforts structurels, composants du châssis
• Composants de course haute performance

Industriel

• Pièces robotiques soumises à l'usure et aux chocs
• Matrices, moules, outillage
• Pièces pour la manipulation des fluides, telles que les vannes et les pompes
• Autres composants à cycle élevé

L'excellente résistance à la fatigue de l'AerMet100 en fait un substitut idéal aux composants traditionnellement fabriqués en titane ou en alliages de nickel. Sa grande dureté lui confère également une bonne résistance à l'usure.

Spécifications de la poudre d'acier inoxydable AerMet100

Les produits en poudre AerMet100 répondent aux spécifications suivantes :

Spécifications	Grade/Alliage
AMS 7245	AerMet100
ASTM F3056	AlloySpec 23A
DIN 17224	X3NiCoMoAl 15-7-3

Les distributions de taille typiques pour le traitement AM sont les suivantes

Taille des particules	Distribution
15-53 μm	98%
<106 μm	99%

La composition chimique doit être conforme aux fourchettes autorisées pour les éléments tels que Cr, Ni, Co, Mo, C, etc., comme indiqué dans la spécification AMS 7245 pour l'alliage AerMet100.

Les propriétés mécaniques doivent être conformes ou supérieures aux valeurs minimales de dureté, de résistance à la traction, de limite d'élasticité, d'allongement et de réduction de la surface indiquées dans l'AMS 7245.

Les essais non destructifs, tels que le ressuage ou le contrôle magnétoscopique, ne doivent pas révéler de défauts critiques. La poudre doit avoir une bonne fluidité et ne pas s'agglutiner.

AerMet100 Poudre d'acier inoxydable Fournisseurs et prix

La poudre AerMet100 est disponible auprès des principaux fournisseurs suivants :

Fournisseur	Désignation du produit	Fourchette de prix par kg
Additif pour charpentier	CarTech AerMet100	$85-110
Höganäs	Métal numérique DM100	$90-120
Praxair	TRU100	$80-100
Sandvik Osprey	Osprey Met 100	$75-95

Les prix varient en fonction du volume de la commande, de la taille du lot, du distributeur régional et d'autres remises. Les petites quantités de recherche peuvent coûter plus cher que les volumes de production en vrac.

Stockage et manipulation

Pour préserver la qualité de la poudre AerMet100 destinée à l'AM, les directives suivantes s'appliquent en matière de stockage et de manipulation :

• Stocker les récipients scellés dans un endroit frais et sec, à l'abri de l'humidité et des sources de contamination.
• Éviter d'exposer la poudre à une humidité élevée (>60% RH) pendant une période prolongée.
• Laisser la poudre s'équilibrer à la température ambiante avant de desceller le récipient afin d'éviter la condensation.
• Verser et transférer la poudre dans des environnements inertes à faible teneur en oxygène si possible.
• Utiliser des équipements de manutention des poudres et des accessoires fabriqués à partir de matériaux compatibles afin d'éviter toute contamination.
• Limiter la réutilisation de la poudre à 2 ou 3 cycles maximum pour éviter la dégradation des propriétés.
• Effectuer des tests sur la poudre usagée pour s'assurer qu'elle répond encore à toutes les spécifications en vue d'une réutilisation.

Un stockage adéquat et une manipulation soigneuse sont essentiels pour éviter l'oxydation, la contamination ou les changements de fluidité de la poudre.

Informations sur la sécurité

• Porter un EPI lors de la manipulation de la poudre - gants, masque respiratoire, lunettes de protection.
• Éviter le contact avec la peau pour prévenir d'éventuelles réactions allergiques
• Empêcher l'inhalation de poudres fines sur de longues périodes
• Assurer une ventilation et un dépoussiérage adéquats lors du traitement
• Utiliser des outils ne produisant pas d'étincelles pour distribuer et manipuler la poudre.
• La couverture par gaz inerte est recommandée pour la manipulation des poudres.
• Respecter toutes les directives applicables en matière de fiches de données de sécurité (FDS).
• Éliminer conformément aux réglementations locales et assurer le confinement.

Les poudres d'alliage AerMet100 ne sont généralement pas des matières dangereuses, mais il est conseillé de suivre des pratiques de sécurité de base lors du stockage, de la manipulation et du traitement.

Inspection et essais

Pour s'assurer que la poudre AerMet100 est conforme aux spécifications, les procédures d'inspection et d'essai suivantes peuvent être utilisées :

Méthode d'essai	Propriété validée
Inspection visuelle	Fluidité des poudres, contamination
Microscopie électronique à balayage	Distribution de la taille des particules et morphologie
Spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie	Chimie des alliages, contamination
Diffraction des rayons X	Phases présentes, contamination
Débitmètre à effet Hall	Débit de poudre
Densité apparente	Densité d'empaquetage des poudres
Test de densité de prélèvement	Fluidité de la poudre
Analyse granulométrique	Distribution de la taille des particules selon ASTM B214
Analyse chimique	Composition selon AMS 7245, oxydes
Mesure de la densité	Densité de la poudre par rapport à l'AMS 7245

Les essais mécaniques sur des échantillons imprimés conformément à la norme AMS 7245 permettent de vérifier que les propriétés des pièces finales sont conformes aux exigences. Les méthodes d'essai comprennent la dureté, la traction, l'impact charpy, la fatigue à cycle élevé, la fatigue à cycle faible, la rupture par fluage, la ténacité à la rupture, la corrosion, etc.

Comparaison de la poudre d'acier inoxydable AerMet100 avec des matériaux similaires

L'AerMet100 se compare à d'autres aciers inoxydables martensitiques à haute résistance comme suit :

Alliage	La force	Ductilité	Soudabilité	Coût
AerMet100	Très élevé	Modéré	Juste	Modéré
17-4PH	Haut	Faible	Pauvre	Faible
Sur mesure 465	Très élevé	Faible	Pauvre	Haut
316L	Modéré	Haut	Excellent	Faible
Inconel 718	Haut	Haut	Modéré	Très élevé

Avantages de l'AerMet100 :

• Résistance supérieure à celle du 17-4PH et du 316L
• Meilleure ductilité que le Custom 465 pour une meilleure résistance aux chocs
• Plus soudable que les alliages à durcissement par précipitation
• Coût inférieur à celui de l'Inconel 718

Limites de AerMet100 :

• Ductilité/résistance à la rupture inférieure à celle du 316L austénitique
• Soudabilité inférieure à celle du 316L
• Coût plus élevé que le 17-4PH ou le 316L
• Résistance inférieure à celle du Custom 465 en condition de vieillissement maximal

Dans l'ensemble, l'AerMet100 offre une combinaison optimale de résistance, de ductilité, de soudabilité et de coût pour les pièces de haute performance fabriquées par des procédés AM.

FAQ

Q : Quels sont les principaux avantages de l'alliage AerMet100 ?

R : Les principaux avantages de l'AerMet100 sont sa résistance et sa dureté élevées, associées à une bonne ductilité, une excellente résistance à la fatigue, au fluage et à la corrosion, ainsi qu'un coût modéré. Il convient donc parfaitement aux applications AM critiques.

Q : Quel est le traitement thermique utilisé pour l'AerMet100 ?

R : Un traitement thermique typique consiste en une mise en solution de 1 à 2 heures à 1040-1080°C, suivie d'un refroidissement à l'air ou dans un four jusqu'à la température ambiante, puis d'un durcissement par vieillissement à 480°C pendant 4 heures afin d'obtenir une résistance et une dureté optimales.

Q : Quelles méthodes de soudage peuvent être utilisées pour assembler les pièces de l'AerMet100 ?

R : Les méthodes de soudage par fusion telles que GTAW, GMAW et PAW sont recommandées pour l'AerMet100 afin d'éviter les fissures et de minimiser les distorsions. Il est également conseillé d'utiliser un faible apport de chaleur et de procéder à un grenaillage des soudures. Le brasage peut également produire de bons joints.

Q : Comment l'AerMet100 se compare-t-il aux aciers maraging pour l'AM ?

R : L'AerMet100 a une ductilité plus élevée mais une résistance légèrement inférieure à celle des aciers maraging comme le 18Ni300 ou le 18Ni350. Les aciers maraging ont une mauvaise soudabilité. L'AerMet100 est une bonne alternative à moindre coût aux aciers maraging.

Q : L'AerMet100 peut-il être usiné après le traitement AM ?

R : Oui, l'AerMet100 peut être usiné après l'AM, mais il faut tenir compte des effets de l'écrouissage. Il est recommandé d'utiliser des forces de coupe faibles, des outils en carbure et un liquide de refroidissement adéquat. Un recuit peut être nécessaire après un usinage important.

Q : Quelle est la taille optimale des particules de la poudre AerMet100 pour l'AM ?

R : La taille des particules recommandée pour l'AM est de 15 à 45 μm. Les poudres plus fines améliorent la résolution mais peuvent avoir un impact négatif sur la fluidité. Les poudres plus grossières de plus de 53 μm peuvent entraîner des défauts d'impression. Le point idéal se situe généralement entre 25 et 35 μm.