ハステロイG30パウダー
ハステロイG30粉末は、積層造形用途向けに設計されたニッケル基合金粉末です。この先端材料は、優れた耐食性、耐酸化性、高温強度を備えています。ハステロイG30は、3Dプリンティング技術による複雑で高性能な金属部品の製造を可能にします。
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目次
ハステロイG30粉末は、積層造形用途向けに設計されたニッケル基合金粉末です。この先端材料は、優れた耐食性、耐酸化性、高温強度を備えています。ハステロイG30は、3Dプリンティング技術による複雑で高性能な金属部品の製造を可能にします。
ハステロイG30粉末の概要
ハステロイG30粉末の主な特徴は以下の通りである:
構成:
- ニッケルバランス
- クロム:22.5~23.5%
- タングステン12.5-14.0%
- 鉄:最大3.0%
- コバルト: 6.0%
- モリブデン1.5%
キー・プロパティ
- 1050℃までの高温で高い強度と硬度
- 酸化性、還元性、および中性水性環境における優れた耐食性
- 従来の溶接方法による良好な溶接性
- 低熱膨張係数
粒子径範囲: 15-45ミクロン
一般的な産業用途:
- 航空宇宙部品
- 発電部品
- 化学処理装置
- 酸っぱい条件にさらされる石油・ガス井の部品
主要サプライヤー カーペンター・アディティブ、サンドビック・オスプレイ、ホーガナス、LPWテクノロジー
詳細な冶金特性
ハステロイG30は、3Dプリンティングとその後の熱処理に適した入念な組成最適化により、その特性を発揮します。以下に主な冶金特性を示します:
表1:組成限界と析出硬化反応
構成要素 | Wt% | 役割 |
---|---|---|
ニッケル | バランス | マトリックス相、耐食性をもたらす |
クロム | 22.5-23.5% | Crの炭化物/窒化物を形成し、耐酸化性を高める。 |
タングステン | 12.5-14.0% | 固溶体強化剤、耐熱性付与 |
鉄 | 最大3.0% | 固溶体強化剤の追加 |
コバルト | 6.0% | 高温でのマトリックスの安定性を高める |
モリブデン | 最大1.5% | 固溶体強化剤、耐食性をサポート |
3Dプリンティング後の析出硬化熱処理により、Ni3(Al,Ti)ガンマプライム析出物およびNi3(Nb,Ti)ガンマダブルプライム析出物が形成される。この結果、室温と高温の両方で、大幅な強化と機械的特性の向上がもたらされます。
表2:ハステロイG30粉末の主要特性
物理的性質 | 印刷のまま | 熱処理 |
---|---|---|
密度 (g/cc) | 8.45 | 8.45 |
ヤング率 (GPa) | 205 | 205 |
熱膨張係数 (10-6/°C) | 11.0 | 11.0 |
熱伝導率 (W/m-°C) | 11 | 11 |
電気抵抗率 (μΩ-cm) | 117 | 117 |
機械的性質 | 印刷のまま | 熱処理 |
---|---|---|
引張強さ (MPa) | 950 | 1275 |
降伏強度 (MPa) | 790 | 1240 |
エロンゲーション(%) | 35 | 20 |
硬度(HRC) | 24-32 | 36-42 |
表3:耐食性特性
試験方法 | 試験内容 | 結果 |
---|---|---|
ASTM G28A | 酸性(pH<3)硫酸および硝酸溶液、常温および沸騰状態、7日間 | エクセレント - ピット、クラック、減量なし |
ASTM G48A | 50% 塩化第二鉄と塩酸の溶液、沸騰、72時間 | 攻撃なし |
NACE TM-01-77 | H2S飽和食塩水、室温、1ヶ月 | SSC(硫化物応力割れ)なし |
ISO 15156/NACE MR0175/MR0103 | 耐サワーサービス認証 | レベルIII H2Sサービスに適合 |
卓越した耐環境性と耐熱腐食性により、ハステロイG30は厳しい使用環境においても信頼性の高い性能を発揮します。サワーオイル/ガス用途でNACEが定めた厳しい認証レベルに適合しています。
レーザー粉末床融合印刷
ハステロイG30部品は、選択的レーザー溶融(SLM)および直接レーザー堆積(DLD)積層造形技術を用いて製造することができます。以下は、粉末溶融の推奨パラメータです:
表4:代表的なレーザー印刷パラメータ
パラメータ | レンジ |
---|---|
レーザー出力 (W) | 150-400 |
スキャン速度(mm/s) | 800-1500 |
ハッチ間隔(μm) | 80-150 |
層厚(μm) | 20-100 |
不活性ガス | アルゴン |
酸素レベル | <1000 ppm |
微細構造を持つ高密度部品は、最適化されたSLM加工によって製造することができる。この後、熱間静水圧プレスで内部の気孔を除去し、析出硬化熱処理で機械的特性を向上させる。
表5:レーザー粉末床溶融プリンターの主要モデル
プリンタのメーカーとモデル | ビルドサイズ(mm) | レーザー式 | 不活性ガス |
---|---|---|---|
EOS M400-4 | 750⌀ x 380 | Ybファイバー 400W | アルゴン |
GEアディティブ・コンセプト・レーザーM2 | 250 x 250 x 300 | Nd:YAG 500W | アルゴン |
レニショー AM500 | 250 x 250 x 350 | 変調Nd:YAG 500W | アルゴン |
SLMソリューションズ 280 2.0 | 280 x 280 x 365 | Nd:YAG 400W | 窒素 |
主要な金属3Dプリンターメーカーはすべて、ハステロイG30のようなニッケル超合金を完璧に加工できるマシンを発表している。これらは高精度のレーザーと制御された不活性ガス雰囲気を使用している。
産業用途
ハステロイG30の印刷部品が従来の材料よりも優れた性能を発揮する一般的な用途をいくつかご紹介します:
石油・ガス
- ウェルヘッドバルブ、クリスマスツリー、マニホールド
- 坑内安全弁、スリーブ
- トップサイド配管、流体コネクター
化学と石油化学
- デミスターなどのプロセス容器内部
- 熱交換器チューブ、シェル、バッフル
- パイプ継手、エルボ、ティー
発電:
- 燃焼ライナー、トランジションダクト、燃料ノズル
- ガスタービンブレード、ベーン、シュラウド
- ボイラー熱シールド、格納リング
航空宇宙
- 航空機エンジンのケーシングとマウント、燃料ライン
- 宇宙船のターボポンプ部品
ハステロイG30は、以下のような特性により、これらの用途でより軽量で効率的な設計を可能にします:
- 1050℃までの高温で高強度
- 耐孔食性と耐隙間腐食性
- 塩化物による応力腐食割れへの耐性
- 高圧水素ガス環境への耐性
この材料は溶接が可能なため、ステンレス、二相、ニッケル基合金製の他の部品と接合することができる。これにより、設計者は過酷な条件にさらされる部分のみを印刷することができます。
空室状況
ハステロイG30 粉末は、世界の主要サプライヤーから以下の粒度分布範囲で調達することができる:
パウダーグレード | 粒子径範囲 |
---|---|
プラズマ噴霧 | 15-45ミクロン |
ガスアトマイズド | 45~150ミクロン |
ブレンド・ミックス | 15-150ミクロン |
表6:参考価格
サプライヤー | 数量 | 価格 |
---|---|---|
カーペンター添加剤 | 10キロ | $165/キロ |
サンドビック・オスプレイ | 50キロ | $155/キロ |
LPWテクノロジー | 100キロ | $140/キロ |
ホーガナス | 500キロ | $130/キロ |
価格は購入量に応じて$130-165/kgから変動する。カスタム霧化およびサイズ分類も可能です。
表 7: ハステロイ G30 粉末認証
スタンダード | 試験方法 | 仕様 |
---|---|---|
ASTM B213 | 粒度分布 | 15-45 μm |
ASTM E1131 | 酸素と窒素の分析 | O - 0.04%以下、N - 0.02%以下 |
AMS 2241 | 組成の検証 | Ni:Bal、Cr:22.7%、W:13% |
ASTM E45 | 化学分析 | AMS 7268に準拠 |
ASTM B833 | 見掛け密度と流量 | 典型的な2.5~4.5g/cc、25~35秒/50g |
AMS 2403 | 汚染検査 | 航空宇宙産業の清浄度基準に適合 |
評判の良いパウダーメーカーは、リリース前にこれらの仕様に従ってすべてのバッチをテストします。これにより、一貫した特性とプリンタの加工性が保証されます。
印刷品質に関する考慮事項
ハステロイG30で部品を印刷する際、最適な高密度化と機械的性能を達成するには、以下の品質面を考慮してください:
- 気孔率の最小化: 内部のボイドを除去し、99.9%以上の密度を達成するためには、印刷後に熱間等方圧加圧(HIP)を行う必要がある。
- 表面仕上げ: 追加の機械加工により、重要な寸法を制御し、表面粗さを向上させることができる。
- 異方性: 硬度や降伏強度のような機械的特性は、造形方向によって方向性を示す。水平軸と垂直軸の両方で試験します。
- 後処理: 印刷後に析出硬化熱処理を施すと、印刷したままの状態よりも大幅に強化される。溶体化処理後にエージングを行うことをお勧めします。
- テスト: 詳細な特性評価と品質検証を可能にするために、各ビルドで標準化されたテストジオメトリーを多数印刷します。
最適化されたパラメータと適切な後処理を用いることで、印刷ハステロイG30部品において鋳造または鍛造同等品よりも優れた特性を達成することができる。
よくあるご質問
Q: ハステロイG30の印刷に推奨される粒度範囲は?
A: 15ミクロンから45ミクロンの間で粉体をブレンドすることをお勧めします。
Q: ハステロイG30は、レーザー印刷後に熱間静水圧プレス(HIP)が必要ですか?
A: はい、HIPは内部のボイドを除去し、疲労応答を改善し、大型印刷部品全体の特性の一貫性を確保するのに役立ちます。1160℃、100~150MPaの圧力で4時間のHIP処理が一般的です。
Q: 印刷したままのG30部品の特性を向上させるためには、どのような熱処理が必要ですか?
A:1120℃で1時間の固溶化熱処理後、850℃で4時間の時効処理を施すと、ガンマプライムとガンマダブルプライムの析出により、印刷したままの状態よりも著しく強化され、硬度が向上する。
Q: ハステロイG30は、他の合金部品との溶接は容易ですか?
A: はい、ハステロイG30は優れた溶接性を示します。熱膨張率が低いため、他のニッケル合金に匹敵し、高温用途で使用される信頼性の高い溶接加工が可能です。
Q: ハステロイG30粉末で複雑な形状を印刷する場合、どのような設計上の注意が必要ですか?
A: 最小限の肉厚、オーバーハングの回避、60°を超える傾斜角度、十分な支持構造は、残留応力を低減し、複雑な形状の印刷中の歪みや崩壊を防ぐのに役立ちます。
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