304l ステンレススチール粉

概要

304L ステンレス鋼粉末は、炭素含有量が低いオーステナイト系クロムニッケルステンレス鋼粉末です。優れた耐食性、良好な成形性、溶接性を備え、粉末冶金用途に広く使用されています。

「L」は、304 標準グレードと比較してカーボンが少ないことを示します。低炭素により炭化物の析出が最小限に抑えられ、耐食性が最大化されます。粉末冶金 304L は、モリブデン合金化を必要としない重要でない用途向けに、316L に代わるコスト効率の高い代替品を提供します。

この記事では、304L ステンレス鋼パウダー カバーの組成、特性、加工、用途、仕様、サプライヤー、コスト、その他の技術的詳細について詳しく説明します。

構成

304L ステンレス鋼粉末の公称組成は以下のとおりです。

表: 304L ステンレス鋼粉末の代表的な組成

エレメント	重量 %
クロム（Cr）	18-20
ニッケル（Ni）	8-10.5
マンガン (Mn)	<2
ケイ素 (Si)	<1
カーボン（C）	<0.03
硫黄（S）	<0.03
リン (P)	<0.045
窒素（N）	<0.1
鉄（Fe）	バランス

 

クロムとニッケルが主な合金元素です。クロムは耐食性と耐酸化性をもたらします。ニッケルは延性、靭性、溶接性を高めます。

マンガンとシリコンは強度を高めます。最適な耐食性を実現するために、カーボンは非常に低く抑えられています。不純物である硫黄、リン、窒素は最小限に抑えられています。

プロパティ

焼きなまし状態の 304L ステンレス鋼粉末の主な特性を以下に示します。

表：304Lステンレス鋼粉末の特性

プロパティ	価値
密度	7.9-8.1 g/cm3
極限引張強さ	505～620MPa
降伏強度	205～275MPa
伸び	≧40%
硬度	≤92HRB
弾性係数	190-210 GPa
融点	1400～1450℃
熱伝導率	16W/mK
電気抵抗率	0.072μΩ・cm

 

特性の組み合わせにより、304L は幅広い用途に非常に役立ちます。オーステナイトの微細構造により、延性、靭性、および非磁性の動作が得られます。 304Lは316Lステンレス鋼に匹敵する優れた耐食性を持っています。

超低炭素粉末を選択することにより、炭化物の析出を回避し、重要な用途において耐食性を最大化することができます。冷間加工により強度と硬度を高めることができます。

アプリケーション

304L ステンレス鋼粉末の一般的な用途は次のとおりです。

• 食品加工機器
• 製薬ツール
• 化学プラントのコンポーネント
• 建築用パネル、手すり
• 医療器具およびインプラント
• 船舶用ハードウェア、フィッティング、ファスナー
• 消費財、家電製品
• 粉末冶金機械部品
• 3Dプリンティングパウダー

304L は、腐食性の高い環境でモリブデン合金化が必要ない場合、316L に比べてコスト効率の高い耐食性を提供します。 304L は、優れた研磨性と非磁性特性により、建築外装材やハードウェア部品にも適しています。

粉末冶金は、機械加工ではなく、304L から小型精密部品を大量に生産するために一般的に使用されます。積層造形では、あらゆる業界のプロトタイプ、工具、最終用途コンポーネントに 304L パウダーが利用されています。

パウダー製造

304L ステンレス鋼粉末は、ガスアトマイズまたは水アトマイズプロセスによって商業的に製造されています。

で ガス霧化、高圧の不活性ガス流が溶融金属を微細な液滴に分解し、積層造形や MIM に最適な球状の粉末を生成します。粒度分布はプロセスパラメータによって制御されます。

水の霧化 高圧ウォータージェットを使用して金属の流れを細かい粒子に砕きます。これにより、不規則な衛星粒子の形状が生成されます。粉末は積層造形のための後処理が必要です。

プラズマ霧化 制御された不活性雰囲気中で金属プラズマ流から非常に球形のきれいな粉末を生成するために使用されることがあります。これにより、高い純度と流動性が保証されます。

粉体仕様

304L ステンレス鋼粉末は、さまざまなサイズ範囲、形態、品質レベルで市販されています。代表的な粉末の仕様の一部を以下に示します。

表：304Lステンレス粉末仕様

属性	詳細
粒子径	15～45μm、10～100μm
形態学	球形、不規則
見かけ密度	2.5-4.5 g/cm3
タップ密度	4～5g/cm3
ホール流量	<30秒/50g
純度	>99.5%
酸素含有量	<2000ppm未満
含水率	<0.2%

 

積層造形において微細な特徴を捕捉するには、45 μm 未満のより小さい粒子サイズが好ましい。球状粒子のため流動性が良好です。見掛け密度は粉末の充填効率と相関します。

高純度、低酸素、制御された水分レベルにより、高品質の焼結特性が保証されます。ガスアトマイズ粉末は、重要な用途に最適な仕様を提供します。

規格と等級

304L ステンレス鋼粉末は次の規格に準拠しています。

• ASTM A240 – クロムおよびクロムニッケルステンレス鋼の板、シート、およびストリップの規格
• ASTM A313 – ステンレス鋼スプリングワイヤーの規格
• ASTM A314 – ステンレス鋼曲げワイヤーの規格
• AMS 5501 – 低炭素のステンレス鋼棒、ワイヤー、鍛造品、チューブ
• AMS 5647 – ステンレス鋼粉末、噴霧化、304L

同等のグレードには以下が含まれます。

• UNS S30403
• ワークストフ No.1.4306
• SUS304L
• SS2348

粉末は、ASTM 仕様または特定の用途向けのカスタム組成に従って調達できます。超低炭素およびシングルプレストパウダーが最適な特性を提供します。

コスト分析

304L ステンレス鋼粉末のコストは、ガスアトマイズ材料の場合、1 kg あたり $15 ～ 30 です。水アトマイズ粉は$8-15/kgと安価ですが、真球度が劣ります。

価格は注文量、粒子サイズの範囲、粉末の形態、純度レベル、メーカー/販売業者のマージンによって異なります。

完成部品の場合、部品のサイズと複雑さに応じて、304L は MIM コンポーネントのコストの 30-60% を占めます。大量生産される小型部品は、材料コストに占める割合が低くなります。

粉末の保管と取り扱い

汚染を防止し、粉末の特性を維持するには、304L ステンレス鋼粉末は次のように保管および取り扱いする必要があります。

• 密封容器に入れ、涼しく乾燥した環境で保管する。
• 不活性ガスパージまたは真空を使用して湿気の付着を防ぎます
• 火花、炎、発火源から遠ざけてください
• すべての粉体処理装置および移送装置を接地してください
• 油、グリース、塗料などの汚染物質との接触を避けてください。
• 粉末を扱うときは、PPE – マスク、手袋、目の保護具を使用してください

粉体がこぼれた場合は、火花が出ないツールと HEPA 掃除機を使用して直ちに掃除する必要があります。粉末は湿気や空気への曝露に対して中程度の影響を受けます。適切な保管が鍵です。

金属射出成形

304L は、粉末冶金を利用した小型で複雑な部品の金属射出成形に広く使用されています。主な考慮事項は次のとおりです。

• 原料: 60-68% 多成分バインダーシステムによる粉末充填
• 成形： 高いショットサイズ、速い射出速度、高い保持圧力
• 脱バインダー： 溶剤脱脂とその後の熱脱脂
• 焼結： 水素または真空雰囲気中で1350～1400℃
• 二次的な操作: 機械加工、レーザーマーキング、不動態化、電解研磨

MIM サービス ビューローは、鍛造材料に近い焼結後の特性を備えた高性能 304L 部品のベスト プラクティスを確立しました。

AM向けのデザイン

304L ステンレス鋼粉末を使用した積層造形の主要な設計ガイドラインには次のものが含まれます。

• 壁の厚さを 1 mm 以上に維持する
• 45°を超える角度の自立型ジオメトリを使用してください
• 未溶融粉末を除去するための排水穴が付いています
• プロパティに対するビルド方向の影響を観察する
• 嵌合部品の設計時に 20-25% の収縮を考慮してください
• 重要な嵌合には 0.5 ～ 1 mm の加工代を含めてください
• オーバーハング、ブリッジ、サポートが必要な細かい部分を削減します。

品質管理

304L ステンレス鋼粉末に対して行われる品質管理テストには以下が含まれます。

• 化学分析 – ICP および OES による組成の検証
• 粒度分析 – レーザー回折粒度分析装置
• 粉末形態 – 高倍率での SEM イメージング
• 見掛け密度とタップ密度 – ホール流量計法
• 粉体流量 – ホール流量計ファンネル法
• 強熱減量 – ASTM E sin 重力炉
• 水分分析 – カールフィッシャー滴定、LECO分析

焼結 MIM 部品の場合、テストには以下が含まれます。

• 寸法公差 – CMM検査
• 密度 – アルキメデス法
• 微細構造 – 光学顕微鏡、画像分析
• 機械的試験 – 硬度、引張、疲労、シャルピー衝撃

健康と安全

ほとんどのステンレス鋼の粉末や部品と同様、304L は適切な取り扱いを行えば健康上のリスクをほとんど引き起こしません。

• 粉末を扱うときは、マスク、手袋、ゴーグルなどの PPE を着用してください。
• 感作を防ぐために皮膚との接触を避ける
• HEPAフィルター付き掃除機を使用してほこりや粉体を除去します
• 溶接または溶融ガスを吸入しないようにしてください
• 地域の環境規制に従って廃棄してください
• 焼結部品を研削または加工する場合は、適切な換気と呼吸保護を確保してください。

304L については、特別な廃棄上の注意は必要ありません。適切な手順を踏めば、作業者や環境への危険は最小限に抑えられます。

よくあるご質問

1. 304 と 304L ステンレス鋼粉末の違いは何ですか?

   304L は 304 (<0.08%) よりも炭素含有量が低く (<0.03%)、特に溶接の耐食性が優れています。 304 の方が一般的です。

2. 304L 粉末には制御された雰囲気が必要ですか?

   必ずではありませんが、不活性ガスを充填した密閉容器に保管すると酸化や汚染が防止されます。

3. AMに最適な粒子径は？

   良好な流動性と高解像度を実現する粉末床溶融 AM では、15 ～ 45 ミクロンが一般的です。 45～100ミクロンのより大きなサイズも使用されます。

4. 304L は金属 3D プリントに使用されますか?

   はい、304L は、プロトタイプ、工具、最終用途部品を製造するための粉末床および指向性エネルギー蒸着 3D プリンティングに広く使用されています。

5. 粉末が酸化して再利用できなくなる原因は何ですか?

   空気や湿気にさらされると、表面が酸化します。乾燥剤と脱酸素剤を使用して適切に密封して保管すると、これを防ぐことができます。

6. 304L はレーザー焼結後に溶体化アニールが必要ですか?

   はい、1050 ～ 1150°C での応力緩和と急速冷却により、急速凝固後の延性と靭性が回復します。

7. 焼結したままの MIM 304L 部品にはどのような仕上げが期待できますか?

   最初はRa 3～6ミクロン程度。研磨とエッチングにより、0.5ミクロン以下を実現できます。メッキも滑らかな仕上がりです。

8. 304L MIM 部品ではどの程度の公差を達成できますか?

   ±0.1 ～ 0.3% が一般的ですが、高精度コンポーネントの場合は ±0.1% 未満の公差も可能です。

9. 304 ステンレス鋼よりも 304L が好まれるのはなぜですか?

   炭素が少ないと、304L の耐食性が向上し、特に溶接部の耐食性が向上し、鋭敏化が軽減されます。主流グレードとなっております。

10. 304L と 304 粉末のコストプレミアムはいくらですか?

    通常、カーボン組成が低いため、304L の方が 10-30% よりコストが高くなります。価格は注文数量によっても異なります。