マレージング・スチール 350 パウダー

マルエージング・スチール350パウダーは析出硬化型のマルテンサイト鋼パウダーで、特に高硬度と高強度、そして優れた延性を必要とする用途向けの積層造形用に設計されています。モリブデン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、チタン、その他の合金元素のユニークなブレンドによる超高強度で知られています。

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目次

概要

マレージング・スチール350パウダー は析出硬化型のマルテンサイト鋼粉末で、特に高硬度と高強度、そして優れた延性を必要とする用途の積層造形用に設計されています。モリブデン、コバルト、ニッケル、アルミニウム、チタン、その他の合金元素のユニークなブレンドによる超高強度で知られています。

マルエージング鋼は、炭素含有量が低く、ニッケル・アルミニウム・モリブデンの利用可能性が高いという点でユニークな鋼である。低炭素レベルは偏析や炭化物の析出を防ぎ、強い合金化は金属間化合物の析出によるマルテンサイトマトリックス内の時効硬化を促進します。

マルエージング・スチール350パウダーの主な特性:

  • 超高張力降伏および極限強度
  • 優れた延性と靭性
  • 優れた破壊靭性
  • 高い硬度
  • 適度な高温下での過時効や寸法変化に強い。
  • 良好な溶接性
  • 特性を調整するための熱処理が可能
  • 良好な加工性と研磨性

マルエージング・スチール350は、航空宇宙、航空、防衛、石油・ガス、モータースポーツ、工具、金型、金型部品などに使用されています。これにより、エンジニアは性能と耐久性を維持しながら重量を減らすことができます。

350」は、時効処理による極限引張強さが350ksiまたは2400MPaであることを示す。マルエージング・スチール300やマルエージング・スチール550のような高強度品もあります。

構成

マルエージング鋼 350 粉は通常、以下の組成を持つ:

マレージング鋼 350 粉体組成

合金元素 重量 %
ニッケル(Ni) 17-19
コバルト 8-9
モリブデン (Mo) 4-5
チタン(Ti) 0.6-0.8
アルミニウム(Al) 0.05-0.15
カーボン(C) ≤ 0.03
マンガン (Mn) ≤ 0.1
リン (P) ≤ 0.01
硫黄(S) ≤ 0.01
ケイ素 (Si) ≤ 0.1
鉄(Fe) バランス

マルエージング鋼の強度は、炭素ベースの炭化物からではなく、時効処理中に形成される金属間析出物から得られる。そのため、炭素レベルは意図的に低く抑えられている。

チタンは、硬化性のNi3Ti析出物を生成するために重要である。アルミニウムはNi3(Al,Ti)析出物を形成することでチタンの活性を最適化する。ニッケルとコバルトの含有量が高いほど、焼入れ時に強く分配され、時効強化の速度論が向上する。

モリブデンは固溶強化をもたらす。シリコン、マンガン、リン、硫黄などの不純物は、破壊靭性を低下させる可能性があるため、最小限に抑えられている。

プロパティ

マルエージング鋼350粉末の物理的および機械的特性

プロパティ 説明
密度 8 g/cm3
融点 1400°C ± 30°C
熱伝導率 10-12 W/m.K
弾性係数 190-210 GPa
ポアソン比 0.28-0.30
電気抵抗率 0.80μhm-cm
熱膨張係数 10-11 x 10-6 /K
硬度 40-52HRC、400-550HB

完成部品の代表的な機械的特性

プロパティ マレージング・スチール 350
引張降伏強さ 235 ksi (1600 MPa)
引張強度 290-330 ksi (2000-2275 MPa)
破断伸度 3-8%
面積の縮小 30-35%

代表的な機械的性質-熱処理と時効処理

プロパティ マレージング・スチール 350
引張降伏強さ 280-300 ksi (1930-2070 MPa)
引張強度 340-350 ksi (2350-2400 MPa)
破断伸度 8-13%
面積の縮小 8-15%
破壊靭性 75-100 MPa√m
硬度 50-52HRC、475-525HB

卓越した超高強度は、析出硬化を促進する追加の熱処理と時効サイクルによって達成される。

時効硬化の望ましいレベルを達成するには、適切な時効温度と時効時間が重要である。

強度に加え、マルエージング鋼部品は他の航空宇宙用合金と比較して優れた延性、破壊靭性、耐破壊性を示します。強度対重量比は非常に高い。

アプリケーション

マルエージング・スチール350の比類なき強度対重量比は、以下の用途に適している:

マレージング・スチール 350 パウダー アプリケーション

セクター 部品とコンポーネント
航空宇宙 着陸装置部品、アクチュエータ、継手、ファスナー、ギア
航空電子工学 頑丈なエンクロージャとハウジング
ディフェンス 武器、銃身、薬莢、光学部品
モータースポーツ サスペンション、ステアリング機構
自動車 精密金型、射出成形金型
金型 成形金型、プレス金型、金型、鋳造金型
石油・ガス バルブ、ポンプ、ワイヤーライン

軽量でありながら非常に強靭なマルエージング鋼350部品は、動的な作業負荷の下で必要とされる極めて高い耐久性を犠牲にすることなく、重要な軽量化を可能にします。

熱処理により、耐摩耗性のための適度な高硬度、耐荷重や弾道用途のための最大降伏強度、あるいは強度と延性のバランスなど、さまざまな用途に合わせたマルエージング鋼の特性を調整することができます。

3Dプリンティングを使用することで、格子や冷却チャネルを含む複雑な形状をマルエージング鋼部品に組み込むことができ、剛性と性能を維持したままさらに軽量化することができます。これは、航空宇宙やモータースポーツ・レースなどの業界でますます評価されています。

仕様、等級、規格

素材仕様

仕様 説明
AMS 6514 焼鈍および析出硬化鋼棒、鍛造およびビレット
MIL-S-46850 航空機着陸装置部品用高強度マルエージング鋼
A564 / A564M マルエージング鋼の標準仕様
AMS 2759 / 2759M 焼鈍および析出硬化鋼板
MIL-S-16216K マルエージング鋼板の軍事仕様

利用可能なグレード

グレード 公称引張強さ
マレージング鋼 200 200 ksi (1380 MPa)
マレージング・スチール250 250 ksi (1720 MPa)
マレージング・スチール 350 350 ksi(2400 MPa)
マレージング・スチール 550 550 ksi (3790 MPa)

鋼種は、熱処理と時効処理後に達成される公称引張強さを示す。マレージング300鋼(2110MPa)のような特殊用途向けの鋼種も存在する。

業界標準

  • AMS 2772 - マルエージング鋼の熱処理
  • AMS 2773 - マルエージング鋼のリトリートメント
  • AMS 2774 - マルエージング鋼の時効硬化
  • SAE AMS 7001 - マルエージング鋼の超音波検査
  • SAE AMS 2655 - マルエージング鋼の磁粉探傷検査

これらの規格は、製造業者とエンドユーザーが一貫してマレージング鋼の材料と部品を加工し、品質をチェックするのに役立ちます。

マレージング鋼 350 粉 供給者

マルエージング・スチール 350 パウダー メーカー

会社概要 説明
LPWテクノロジー AM産業向け金属粉末サプライヤーのリーディングカンパニー
サンドビック・オスプレイ 特殊合金粉末の定評あるメーカー
エラスティール 高性能軟鋼とステンレス鋼のメーカー
カーペンター添加剤 カスタマイズ合金粉末の主要メーカー
プラクセア 航空宇宙分野に先端金属粉末を供給
エーピーアンドシー ガスおよび水アトマイズされた金属粉末に特化

参考価格

製品形態 価格帯
マレージング・スチール 350 パウダー 1kgあたり$115-145
マルエージング・スチール 350 ワイヤー $165-215 kgあたり

価格は、注文数量、リードタイム、品質チェック、メーカーが提供する付加価値サービスによって異なる。大量注文は通常、パウダー・サプライヤーからの割引を利用できる。

付加価値サービス

  • ふるい分けと分類
  • ブレンドとカスタム合金の開発

マルエージング鋼粉の加工

マルエージング鋼粉末は良好な流動性と充填密度を持ち、バインダージェットとレーザー粉末床融合積層造形に適している。

所望の機械的特性を備えた高密度印刷を達成するためには、パラメータを最適化する必要がある。

印刷パラメータ

パラメータ 典型的な範囲 役割
層厚 20-50 μm より薄いレイヤーが解像度を向上
レーザー出力 100-400 W 圧密のための粒子の溶融
スキャン速度 100-1000 mm/s 密度と建築率のバランス
ハッチの間隔 80~150μm 高密度化のためのオーバーラップハッチ
パウダーベッド温度 100-150°C 残留応力の最小化

熱処理

マルエージング鋼350の超高強度化には、溶体化処理と時効処理が不可欠である。

典型的な熱処理スケジュール

  • 溶液アニーリング - 820-830℃で1時間加熱後、空冷する。
  • 析出硬化 - 480℃で6時間熟成後、室温まで空冷する。

温度と時間は、部品のサイズと炉の制限に基づいて若干調整することができる。

ほとんどのマルエージング鋼部品は、特に航空宇宙分野などの最終用途で要求される公差や表面仕上げを達成するために、CNCフライス加工や旋盤加工などの追加加工を必要とします。

他の素材との比較

ステンレス鋼との比較

パラメータ マレージング・スチール 350 ステンレス鋼
密度 より高い 7.7-8 g/cm3
強さ 2~3倍高い 最大1000MPa
溶接性 比較可能 素晴らしい
耐食性 より低い 非常に高い
コスト 5~10倍高い kg当たりのコストが低い

耐食性には欠けるものの、マルエージング鋼はインコネル超合金を含む全てのステンレス鋼シリーズに比べ、圧倒的に高い強度を発揮します。そのため、構造部品に最適です。

アルミニウムおよびチタン合金との比較

パラメータ マレージング・スチール 350 Al/Ti合金
密度 似ている/高い ~4.5/7.8 g/cm3
強さ 最大2倍 330-1100 MPa
延性 より低い 最大25%伸長
硬さ より高い 適度な硬さ
コスト 類似/下位 比較可能な価格

マルエージング鋼は、航空機グレードのアルミニウムやチタンの強度対重量比に匹敵する一方で、これらの軽量合金に見られる割れや歪みといった問題を回避することができます。弾性率が高いため、剛性も高くなります。

他の鋼との比較

パラメータ マレージング・スチール 350 厚板/工具鋼
引張強度 1.5~2倍高い 最大 300 ksi
タフネス より良い 可変タフネス
硬度 1.5~2倍高い 最大54HRc
加工性と研磨性 より良い 工具の摩耗が激しい

マルエージング鋼粉末は、到達可能な硬度、引張強さ、降伏強さにおいて、標準的な金型鋼や工具鋼の品種を凌駕します。これは、熱間硬度を必要とする切削工具に有用です。

応用事例

航空宇宙用ブラケット

  • マレージング鋼350ブラケットをAMで製作し、レーダー・システムを取り付ける
  • 30%は、従来のステンレス鋼316L部品よりも軽量化されています。
  • トポロジー最適化により薄い領域でも剛性を維持

レーシングカー・ギアボックス

  • 完全なHパターンギアボックスハウジングを3Dプリント
  • レース中の極端な振動、圧力、温度に耐える
  • 70% アルミ鋳造ハウジングより軽量
  • ラップタイムの短縮と燃費の向上

射出成形金型

  • プラスチック射出成形用マルエージング鋼350インサート
  • ツールインサートの印刷に使用されたUltiMaker sPro 230
  • リードタイムを26週間から2週間に短縮
  • インサートは、工具鋼工具よりも60%の方が長持ちした。

砲弾

  • レーザー粉末床溶融法でマルエージング鋼製オーバスシェルを製作
  • 軽量化により30%の銃口速度向上を達成
  • 50,000psiを超える発射応力に耐える
  • 散乱の低減と精度の向上

極低温ピン工具

  • インサート、ロケーター、マレージング鋼印刷のクランプ治具
  • 150℃までの氷点下条件に最適化
  • 極低温アルミニウム溶接時の熱ひずみに対応
  • 工具鋼部品の8倍の工具寿命

これらの応用例は、以下の利点を強調している。 マレージング・スチール 350 パウダー 極めて高い部品強度、軽量化、設計の柔軟性、部品のカスタマイズ、厳しい使用環境下での性能向上など。

長所と短所

メリット

  • 卓越した引張強さと降伏強さ
  • 高い強度対重量比
  • 特性を調整するための熱処理が可能
  • 優れた破壊靭性
  • 高温での寸法安定性
  • 優れた加工性と研磨性
  • 部品の溶接や修理が可能

制限事項

  • 標準鋼よりも高価
  • 耐食性の低下
  • 加工が不適切だと割れやすい
  • 後処理と仕上げが必要
  • 使用後のリサイクルが難しい
  • 限られた商業的利用可能性と経験

今後の展望

マルエージング・スチールは、航空宇宙、防衛、モータースポーツ、工具など、超高強度金属材料を必要とする分野で使用され続けています。

後処理と品質保証の進歩は、最終的な部品の品質と信頼性を向上させることにより、採用率の増加を約束する。

新しいスプレー成形と凝縮製造技術もまた、マレージング鋼粉末をベースとするAMの費用対効果と環境持続可能性を高めようとしている。

高い初期コスト、長いリードタイム、独自の制約が、これまでのところ、より広範な導入を妨げてきた。しかし、継続的な冶金学的開発、サプライチェーンの改善、標準化の努力により、マルエージング鋼は中小企業にとってもより利用しやすくなることを目指している。

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