Maragingstaal C250 poeder

Maragingstaal C250 Powder is een 18% nikkel, kobalt versterkt staal (C250) dat bekend staat om zijn ultrahoge sterkte en taaiheid zonder in te boeten aan vervormbaarheid. Maraging staalsoorten bieden 2 tot 5 keer hogere sterktes dan standaard austenitische of martensitische staalsoorten via precipitatieversterking door intermetallische verbindingen.

Maragingstaal C250 wordt geleverd in poedervorm voor additieve productietechnieken zoals laser powder-bed fusion (LPBF), waarmee complexe geometrieën rechtstreeks vanuit digitale CAD-modellen kunnen worden geprint. Dit maakt snelle prototyping en productie mogelijk van lichtgewicht, hoogwaardige componenten voor de ruimtevaart, de automobielindustrie, de medische sector en gereedschapstoepassingen.

Overzicht van Maragingstaal C250 poeder

Maragingstaal C250 poeder heeft de volgende eigenschappen:

Tafel 1: Overzicht van Maraging staal C250 poeder

Enkele belangrijke voordelen van maragingstaal C250 poeder zijn:

• Ultrahoge treksterkte tot 2500 MPa na veroudering
• Hogere rek dan typische roestvaste staalsoorten
• Goede breuktaaiheid vergeleken met hoogsterkte legeringen
• Zachter dan precipitatiehardende roestvast staalsoorten in opgeloste toestand voor machinale bewerking
• Minder vervorming in vergelijking met martensitische staalsoorten tijdens warmtebehandeling
• Uitstekende dimensionale stabiliteit tijdens veroudering
• Gemakkelijk te lassen in verouderde of in oplossing behandelde toestand

Maragingstaal C250 heeft ook enkele beperkingen:

• Vereist verouderingsbehandeling om volledige sterkte te ontwikkelen
• Relatief hoog gehalte aan legeringen verhoogt de kosten
• Vatbaar voor verbrossing bij hoge temperaturen
• Lagere hardheid dan martensitische roestvast staalsoorten

tafel 2: Samenstelling van Maraging staal C250 poeder

Deze samenstelling creëert een metastabiele martensitische matrix na oplossingsgloeien die een aanzienlijke secundaire harding mogelijk maakt door homogeen neerslaan van intermetallische fasen tijdens de verouderingsbehandeling.

Tabel 3: Belangrijkste eigenschappen van Maraging staal C250 poeder

Toepassingen van Maragingstaal C250 poeder

Maragingstaal C250 poeder wordt gebruikt in de volgende industrieën vanwege de ultrahoge sterkte, breuktaaiheid en thermische stabiliteit:

Lucht- en ruimtevaarttoepassingen

• Onderdelen van turbinemotoren zoals schijven, assen, bevestigingsmiddelen
• Structurele cascocomponenten
• Raketmotoromhulsels
• Bevestigingsmiddelen voor de ruimtevaart, kleppen, fittingen

Automotive-toepassingen

• Motorsport aandrijflijnonderdelen zoals drijfstangen, assen
• Hoogwaardige ophangingen, chassis
• Matrijzen, gereedschappen

Industriële toepassingen

• Kunststof spuitgietmatrijzen
• Extrusiematrijzen voor pijpen, buizen
• Matrijzen blazen
• Smeden, stempelen
• Grijpers, eindeffectoren voor robots

Tabel 4: Specificaties, Rangen en Normen voor Maragingstaal C250

Tabel 5: Leveranciers en prijzen voor Maraging staal C250 poeder

Warmtebehandeling van maragingstaal C250

Maragingstaal wordt geleverd in gegloeide en ontkalkte toestand. Een specifieke warmtebehandelingsprocedure, bestaande uit oplossingsgloeien gevolgd door veroudering, zorgt ervoor dat maragingstaal C250 zijn ultrahoge sterkte bereikt:

Oplossing Gloeien

De eerste stap is een homogeniserende oplossingsgloeiing die gewoonlijk gedurende 1-3 uur bij 820 ± 15 °C wordt uitgevoerd, gevolgd door onmiddellijke afkoeling tot kamertemperatuur. Dit maakt het materiaal zacht maar verandert de microstructuur in een metastabiele martensitische matrix door langzame afkoeling om te voorkomen dat andere evenwichtsfasen zoals ferriet of cementiet zich vormen.

Veroudering

Het opgeloste maragingstaal wordt dan verouderd bij een temperatuur tussen 400°C en 500°C gedurende 3-6 uur, afhankelijk van de dikte van de doorsnede. Dit vergemakkelijkt diffusiegecontroleerde precipitatie van intermetallische verbindingen zoals Ni₃Ti en Fe₂Mo die dislocatiebeweging belemmeren wat leidt tot aanzienlijke versterking.

Langdurige blootstelling aan hogere verouderingstemperaturen kan de eigenschappen aantasten, terwijl onvoldoende temperatuur of tijd volledige uitharding voorkomt.

Tabel 6: Typisch warmtebehandelingsproces voor maragingstaal C250

De eigenschappen die na de verouderingsbehandeling werden bereikt, staan hieronder vermeld:

Tabel 7: Mechanische eigenschappen na verouderingsbehandeling

Inductieharden: Voor bepaalde onderdelen zoals assen, tandwielen en bevestigingsmiddelen die een hogere slijtvastheid vereisen, kan na veroudering een extra oppervlakteharding door inductiewarmtebehandeling worden uitgevoerd om een hardheid boven 50 HRC te bereiken tot een diepte van 2 mm zonder de kerneigenschappen aan te tasten.

Microstructuur van maragingstaal C250

De microstructuur van maragingstaal C250 bestaat uit:

Martensitische matrix: De matrix is overwegend martensiet met een fijnkorrelige latmorfologie geproduceerd door afschrikken na oplossingsgloeien. Deze metastabiele structuur biedt voldoende koolstof en legeringselementen in vaste oplossing voor precipitatie tijdens veroudering.

Intermetallische precipitaten: Bolvormige nanoschaalprecipitaten van Ni₃Mo en Ni₃Ti fasen verspreidden zich gelijkmatig door de matrix en bereikten piekvolumefracties na volledige verouderingsbehandeling. Deze coherente precipitaten pinnen dislocatiebeweging vast wat leidt tot drastische versterking.

Hardmetalen en nitriden: Kleine kubusvormige deeltjes die rijk zijn aan titanium, molybdeen en ijzercarbiden/nitriden kunnen ook tevoorschijn komen, maar hebben een volumefractie van < 5%.

De combinatie van getemperde martensietmatrix en fijne dispersie van intermetallische precipitaten maakt de uitstekende sterkte en taaiheid mogelijk die maragingstaalsoorten vertonen.

Afdrukparameters voor Maragingstaal C250 poeder