Acier maraging 350 Poudre
La poudre d'acier maraging 350 est une poudre d'acier martensitique durcissable par précipitation, conçue pour la fabrication additive, en particulier pour les applications nécessitant une dureté et une résistance élevées ainsi qu'une bonne ductilité. Il est connu pour sa très grande résistance grâce à un mélange unique de molybdène, de cobalt, de nickel, d'aluminium, de titane et d'autres éléments d'alliage.
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Table des matières
Vue d'ensemble
Acier maraging 350 poudre est une poudre d'acier martensitique durcissable par précipitation, conçue pour la fabrication additive, en particulier pour les applications nécessitant une dureté et une résistance élevées ainsi qu'une bonne ductilité. Il est connu pour sa très grande résistance grâce à un mélange unique de molybdène, de cobalt, de nickel, d'aluminium, de titane et d'autres éléments d'alliage.
Les aciers maraging sont uniques en raison de leur faible teneur en carbone et de la plus grande disponibilité du nickel, de l'aluminium et du molybdène. La faible teneur en carbone empêche la ségrégation ou la précipitation de carbures, tandis que le fort alliage favorise le durcissement par vieillissement au sein de la matrice de martensite par la précipitation de phases intermétalliques.
Propriétés clés de la poudre d'acier maraging 350 :
- Rendement à la traction et résistance à la rupture très élevés
- Bonne ductilité et ténacité
- Excellente résistance à la rupture
- Dureté élevée
- Résistant au sur-vieillissement et aux modifications dimensionnelles à des températures modérément élevées
- Bonne soudabilité
- Traitement thermique pour adapter les propriétés
- Bonne usinabilité et polissabilité
L'acier maraging 350 est utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'aviation, de la défense, du pétrole et du gaz, des sports mécaniques, de l'outillage, des moules et des composants de matrices. Il permet aux ingénieurs de réduire le poids tout en maintenant les performances et la durabilité.
La désignation "350" fait référence à une résistance ultime à la traction de 350 ksi ou 2400 MPa à la suite d'un traitement de vieillissement. Des variantes plus résistantes comme l'acier maraging 300 et l'acier maraging 550 sont également disponibles.
Composition
La poudre d'acier maraging 350 a généralement la composition suivante :
Composition de la poudre d'acier maraging 350
| Élément d'alliage | Poids % |
|---|---|
| Nickel (Ni) | 17-19 |
| Cobalt (Co) | 8-9 |
| Molybdène (Mo) | 4-5 |
| Titane (Ti) | 0.6-0.8 |
| Aluminium (Al) | 0.05-0.15 |
| Carbone (C) | ≤ 0.03 |
| Manganèse (Mn) | ≤ 0.1 |
| Phosphore (P) | ≤ 0.01 |
| Soufre (S) | ≤ 0.01 |
| Silicium (Si) | ≤ 0.1 |
| Fer (Fe) | Équilibre |
La résistance des aciers maraging provient des précipités intermétalliques qui se forment pendant le traitement de vieillissement, et non des carbures à base de carbone. C'est pourquoi la teneur en carbone est délibérément maintenue à un faible niveau.
Le titane est essentiel pour produire les précipités Ni3Ti durcissants. L'aluminium optimise l'activité du titane en formant des précipités de Ni3(Al,Ti). Les teneurs élevées en nickel et en cobalt se répartissent plus fortement pendant la trempe et améliorent la cinétique du renforcement par vieillissement.
Le molybdène renforce la solidité de la solution. Les impuretés telles que le silicium, le manganèse, le phosphore et le soufre sont minimisées car elles peuvent réduire la résistance à la rupture.
Propriétés
Propriétés physiques et mécaniques de la poudre d'acier Maraging 350
| Propriété | Description |
|---|---|
| Densité | 8 g/cm3 |
| Point de fusion | 1400°C ± 30°C |
| Conductivité thermique | 10-12 W/m.K |
| Module d'élasticité | 190-210 GPa |
| Rapport de Poisson | 0.28-0.30 |
| Résistivité électrique | 0,80 microhm-cm |
| Coefficient de dilatation thermique | 10-11 x 10-6 /K |
| Dureté | 40-52 HRC, 400-550 HB |
Propriétés mécaniques typiques des pièces telles que construites
| Propriétés | Acier maraging 350 |
|---|---|
| Limite d'élasticité en traction | 235 ksi (1600 MPa) |
| Résistance à la traction | 290-330 ksi (2000-2275 MPa) |
| Allongement à la rupture | 3-8% |
| Réduction de la surface | 30-35% |
Propriétés mécaniques typiques - Traitement thermique et vieillissement
| Propriétés | Acier maraging 350 |
|---|---|
| Limite d'élasticité en traction | 280-300 ksi (1930-2070 MPa) |
| Résistance à la traction | 340-350 ksi (2350-2400 MPa) |
| Allongement à la rupture | 8-13% |
| Réduction de la surface | 8-15% |
| Résistance à la rupture | 75-100 MPa√m |
| Dureté | 50-52 HRC, 475-525 HB |
Les remarquables résistances ultra-hautes sont obtenues grâce à un traitement thermique supplémentaire et à des cycles de vieillissement qui favorisent le durcissement par précipitation.
Une température et une durée de vieillissement appropriées sont essentielles pour obtenir le niveau de durcissement souhaité - un vieillissement excessif peut entraîner des réductions de la résistance et de la dureté.
Outre la résistance, les pièces en acier maraging présentent également une bonne ductilité, une bonne ténacité et une bonne résistance à la rupture par rapport à d'autres alliages utilisés dans l'aérospatiale. Le rapport résistance/poids est exceptionnellement élevé.
Applications
Le rapport résistance/poids inégalé de l'acier maraging 350 permet de l'utiliser dans les cas suivants
Acier maraging 350 Poudre Applications
| Secteurs | Pièces et composants |
|---|---|
| Aérospatiale | Composants de trains d'atterrissage, actionneurs, raccords, fixations, engrenages |
| Avionique | Boîtiers et enceintes robustes |
| Défense | Munitions, canons de fusils, douilles de munitions, optiques |
| Sports mécaniques | Suspension, mécanismes de direction |
| Automobile | Outillage de précision, moules d'injection |
| Outil et matrice | Matrices de formage, matrices de pressage, moules, matrices de coulée |
| Pétrole et gaz | Vannes, pompes, câbles |
Les pièces en acier maraging 350, à la fois légères et exceptionnellement résistantes, permettent de réaliser des économies de poids cruciales sans sacrifier l'extrême durabilité requise sous des charges de travail dynamiques.
Le traitement thermique permet d'adapter les propriétés de l'acier maraging à différentes applications - dureté modérément élevée pour la résistance à l'usure, limite d'élasticité maximale pour les utilisations portantes ou balistiques, ou équilibre entre résistance et ductilité.
Grâce à l'impression 3D, il est possible d'incorporer des géométries complexes, notamment des treillis et des canaux de refroidissement, dans les pièces en acier maraging afin de réduire encore le poids tout en conservant la rigidité et les performances. Ces caractéristiques sont de plus en plus appréciées par des industries telles que l'aérospatiale et la course automobile.
Spécifications, grades et normes
Spécifications des matériaux
| Spécifications | Description |
|---|---|
| AMS 6514 | Aciers recuits et trempés par précipitation - barres, forgeage et billettes |
| MIL-S-46850 | Acier maraging à haute résistance pour pièces de trains d'atterrissage d'avions |
| ASTM A564 / A564M | Spécification standard pour les aciers maraging |
| AMS 2759 / 2759M | Plaques d'acier recuit et durci par précipitation |
| MIL-S-16216K | Spécification militaire pour les plaques d'acier maraging |
Niveaux disponibles
| Grade | Résistance nominale à la traction |
|---|---|
| Acier maraging 200 | 200 ksi (1380 MPa) |
| Acier maraging 250 | 250 ksi (1720 MPa) |
| Acier maraging 350 | 350 ksi (2400 MPa) |
| Acier maraging 550 | 550 ksi (3790 MPa) |
La nuance indique la résistance nominale à la traction obtenue après traitement thermique et vieillissement. D'autres variantes, comme l'acier maraging 300 (2110 MPa), existent également pour des applications spécifiques.
Normes industrielles
- AMS 2772 - Traitement thermique des aciers maraging
- AMS 2773 - Retraitement des aciers maraging
- AMS 2774 - Durcissement par vieillissement des aciers maraging
- SAE AMS 7001 - Contrôle par ultrasons de l'acier maraging
- SAE AMS 2655 - Contrôle magnétoscopique de l'acier maraging
Ces normes aident les producteurs et les utilisateurs finaux à traiter et à contrôler la qualité des matériaux et des composants en acier maraging de manière cohérente.
Poudre d'acier maraging 350 Fournisseurs
Poudre d'acier maraging 350 Fabricants
| Entreprise | Description |
|---|---|
| Technologie LPW | Principal fournisseur de poudres métalliques pour l'industrie de l'AM |
| Sandvik Osprey | Fabricant réputé de poudres d'alliages spéciaux |
| Erasteel | Producteur d'aciers doux et inoxydables à haute performance |
| Additif pour charpentier | Principal producteur de poudres d'alliage personnalisées |
| Praxair | Fournit des poudres métalliques avancées au secteur aérospatial |
| AP&C | Spécialisé dans les poudres métalliques atomisées au gaz et à l'eau |
Prix indicatifs
| Forme du produit | Fourchette de prix |
|---|---|
| Acier maraging 350 Poudre | $115-145 par kg |
| Fil d'acier maraging 350 | $165-215 par kg |
Les prix varient en fonction des quantités commandées, des délais de livraison, des contrôles de qualité et des services à valeur ajoutée fournis par le fabricant. Les commandes en gros permettent généralement de bénéficier de remises de la part des fournisseurs de poudre.
Services à valeur ajoutée
- Tamisage et classification
- Développement de mélanges et d'alliages personnalisés
Traitement de la poudre d'acier maraging
Les poudres d'acier maraging possèdent une bonne fluidité et une bonne densité d'emballage, ce qui les rend adaptées à la fabrication additive par jet de liant et par fusion laser sur lit de poudre.
Les paramètres doivent être optimisés pour obtenir des impressions de haute densité avec les propriétés mécaniques souhaitées.
Paramètres d'impression
| Paramètres | Gamme typique | Rôle |
|---|---|---|
| Épaisseur de la couche | 20-50 μm | Des couches plus fines améliorent la résolution |
| Puissance du laser | 100-400 W | Fusion des particules pour la consolidation |
| Vitesse de balayage | 100-1000 mm/s | Équilibre entre densité et taux de construction |
| Espacement des trappes | 80-150 μm | Des trappes qui se chevauchent pour la densification |
| Température du lit de poudre | 100-150°C | Minimise les contraintes résiduelles |
Traitement thermique
La mise en solution suivie d'un traitement de vieillissement est essentielle pour obtenir une résistance ultra-élevée dans l'acier maraging 350.
Programme de traitement thermique typique
- Recuit de mise en solution - Chauffer à 820-830°C pendant 1 heure et refroidir à l'air.
- Durcissement par précipitation - Vieillissement à 480°C pendant 6 heures et refroidissement à l'air jusqu'à la température ambiante.
Les températures et la durée peuvent être légèrement ajustées en fonction de la taille des pièces et des limites du four.
La plupart des pièces en acier maraging nécessitent un usinage supplémentaire à l'aide de procédés tels que le fraisage ou le tournage CNC pour atteindre les exigences de tolérance et de finition de surface requises par les applications finales, en particulier dans des secteurs tels que l'aérospatiale.
Comparaison avec d'autres matériaux
Comparaison avec les aciers inoxydables
| Paramètres | Acier maraging 350 | Aciers inoxydables |
|---|---|---|
| Densité | Plus élevé | 7,7-8 g/cm3 |
| La force | 2 à 3 fois plus élevé | Jusqu'à 1000 MPa |
| Soudabilité | Comparable | Excellent |
| Résistance à la corrosion | Plus bas | Extrêmement élevé |
| Coût | 5 à 10 fois plus cher | Coût inférieur par kg |
Bien qu'il ne soit pas résistant à la corrosion, l'acier maraging offre une résistance nettement supérieure à celle de toutes les séries d'aciers inoxydables, y compris les superalliages Inconel. Il est donc idéal pour les composants structurels.
Comparaison avec les alliages d'aluminium et de titane
| Paramètres | Acier maraging 350 | Alliages Al/Ti |
|---|---|---|
| Densité | Similaire/supérieur | ~4,5/7,8 g/cm3 |
| La force | Jusqu'à 2 fois plus élevé | 330-1100 MPa |
| Ductilité | Plus bas | Jusqu'à 25% élongation |
| Rigidité | Plus élevé | Rigidité modérée |
| Coût | Similaire/inférieur | Prix comparables |
Les aciers maraging rivalisent avec les rapports résistance/poids de l'aluminium et du titane de qualité aéronautique, tout en évitant les problèmes de fissuration et de distorsion que l'on rencontre dans ces alliages plus légers. Leur module d'élasticité plus élevé les rend également plus rigides.
Comparaison avec d'autres aciers
| Paramètres | Acier maraging 350 | Aciers pour tôles et outils |
|---|---|---|
| Résistance à la traction | 1,5 à 2 fois plus élevé | Jusqu'à 300 ksi |
| Solidité | Mieux | Ténacité variable |
| Dureté | 1,5 à 2 fois plus élevé | Jusqu'à 54 HRc |
| Usinage et polissage | Mieux | Plus d'usure des outils |
La poudre d'acier maraging surpasse les variétés standard d'aciers pour moules et outils en termes de dureté, de résistance à la traction et de limite d'élasticité. Ceci est utile pour les outils de coupe nécessitant une dureté à chaud.
Applications Études de cas
Supports pour l'aérospatiale
- Supports en acier maraging 350 créés à l'aide de la méthode AM pour le montage du système radar
- Réduction de poids 30% par rapport aux pièces traditionnelles en acier inoxydable 316L
- Maintien de la rigidité dans les zones minces grâce à l'optimisation de la topologie
Boîte de vitesses pour voitures de course
- Boîtier complet de boîte de vitesses en H imprimé en 3D
- A résisté à des vibrations, des pressions et des températures extrêmes pendant les courses.
- 70% plus léger que le boîtier en aluminium moulé
- Réduction des temps de passage et augmentation de l'efficacité énergétique
Outillage pour le moulage par injection
- Inserts en acier maraging 350 pour le moulage par injection de plastique
- UltiMaker sPro 230 utilisé pour l'impression des inserts d'outils
- Réduction des délais de 26 semaines à 2 semaines
- Les plaquettes ont duré 60% plus longtemps que les outils en acier à outils
Projectiles d'artillerie
- Construction de coques d'obus en acier maraging par fusion laser sur lit de poudre
- 30% Augmentation de la vitesse initiale grâce à l'allègement du poids
- Résiste à des contraintes de tir supérieures à 50 000 psi
- Réduction de la dispersion et amélioration de la précision
Outillage cryogénique pour goupilles
- Inserts, locators, fixations de serrage imprimés en acier maraging
- Optimisé pour les conditions subzéro jusqu'à -150°C
- Gestion des contraintes thermiques lors du soudage cryogénique de l'aluminium
- Durée de vie de l'outil multipliée par 8 par rapport aux pièces en acier à outils
Ces exemples d'application mettent en évidence les avantages de acier maraging 350 poudre comme la résistance extrême des pièces, la réduction du poids, la flexibilité de la conception, la personnalisation des pièces et les gains de performance dans des environnements opérationnels difficiles.
Avantages et inconvénients
Avantages
- Résistance exceptionnelle à la traction et à l'élasticité
- Rapport résistance/poids élevé
- Traitement thermique pour adapter les propriétés
- Bonne résistance à la rupture
- Stabilité dimensionnelle à des températures plus élevées
- Excellente usinabilité et polissabilité
- Les pièces peuvent être soudées et réparées
Limites
- Plus cher que les aciers standard
- Résistance à la corrosion plus faible
- Risque de fissuration en cas de traitement inadéquat
- Nécessite un post-traitement et une finition
- Difficile à recycler après utilisation
- Disponibilité et expérience commerciales limitées
Perspectives d'avenir
L'acier maraging est de plus en plus utilisé dans l'aérospatiale, la défense, les sports mécaniques, l'outillage et d'autres secteurs nécessitant des matériaux métalliques à très haute résistance.
Les progrès réalisés dans le domaine du post-traitement et de l'assurance qualité promettent d'augmenter les taux d'adoption en améliorant la qualité et la fiabilité des pièces finales.
Les nouvelles techniques de fabrication par pulvérisation et condensation visent également à accroître la rentabilité et la durabilité environnementale de l'AM à base de poudre d'acier maraging.
Les coûts initiaux élevés, les longs délais d'exécution et les limitations liées à la propriété ont jusqu'à présent entravé une mise en œuvre plus généralisée. Mais les développements métallurgiques continus, les améliorations de la chaîne d'approvisionnement et les efforts de normalisation visent à rendre les aciers maraging plus accessibles aux petites et moyennes entreprises également.
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