Порошковая сталь MS1

Maraging steel refers to a family of high-strength steels that derive their strength not from carbon, but from the precipitation of intermetallic compounds. Maraging steels provide an excellent combination of mechanical properties like high strength, good fracture toughness, and good weldability, which makes them useful across various critical industrial applications.Maraging Steel MS1 Powder is a maraging steel alloy powder designed for additive manufacturing techniques like laser powder bed fusion (LPBF) and directed energy deposition (DED). As an advanced engineering material, MS1 offers distinct benefits over conventional maraging grades for powder-based AM processes. This article provides a comprehensive overview of maraging steel MS1 including its composition, key characteristics, processing methods, applications, pros/cons, and supply details.

Обзор порошка мартенситно-стареющей стали MS1

Maraging steels are unique low-carbon martensitic steels designed to derive strength from intermetallic precipitates that form during aging heat treatment. Their low carbon content provides good weldability, while the significant alloying additions enable high strength through precipitation hardening mechanisms.MS1 powder is designed specifically for additive manufacturing of maraging steel parts using powder bed fusion or directed energy deposition techniques. Key details of MS1 powder:Основные детали порошка из мартенситно-стареющей стали MS1

Параметр	Подробности
Обозначение сплава	18% Ni, 9% Co, 5% Mo , Fe bal.
Стандартная спецификация	ASTM B986
Плотность	8,1 г/см3
Диапазон размеров частиц	15-53 мкм
Производственный процесс	Газовая атомизация
Основные характеристики	Сверхвысокая прочность, хорошая вязкость разрушения и пластичность после возрастной закалки, отличная размерная способность в АМ, хорошая коррозионная стойкость, хорошая свариваемость
Типовые применения	Аэрокосмические компоненты, инструментальные вставки, компоненты пресс-форм, автомобильные детали, детали машин.

Благодаря индивидуальному составу и распределению частиц по размерам MS1 позволяет аддитивно изготавливать плотные высококачественные детали из мартенситно-стареющей стали с механическими свойствами, эквивалентными или превосходящими обычные мартенситно-стареющие марки.

Состав и микроструктура мартенситно-стареющей стали MS1

Уникальные свойства мартенситностареющих сталей обусловлены их низкоуглеродистой мартенситной матрицей и специальными легирующими добавками. Состав играет решающую роль в конечных механических характеристиках после обработки старением.Маркировочная сталь MS1 - номинальный состав

Легирующий элемент	Вес %	Роль
Никель (Ni)	17-19	При закалке образуется мартенситная матрица, обеспечивающая эффект закалки
Кобальт (Co)	8-9	Способствует упрочнению за счет выпадения осадков
Молибден (Mo)	4.5-5.5	Усилитель осадков
Титан (Ti)	0.3-0.8	Образует осадки, измельчает зерна
Алюминий (Al)	0.05-0.15	Предотвращает образование нитридов

*Other impurities (e.g. C, Si, Mn, etc.) are minimized to avoid reducing fracture toughness. Iron is balance.The low-carbon, high nickel martensitic matrix provides a combination of high strength and good toughness. The significant additions of cobalt and molybdenum enable the formation of extremely hard metallic intermetallic precipitates like Ni3(Ti, Mo) during aging treatment which imparts very high strength to the material.Unlike conventional grades, MS1 powder is specially designed with tighter chemistry control for reproducible properties in additive manufacturing.

Основные свойства и характеристики

Порошок из мартенситно-стареющей стали MS1 обладает исключительным сочетанием сверхвысокой прочности, хорошей вязкости разрушения и пластичности, отличной технологичностью при AM-обработке и другими полезными инженерными свойствами, которые подходят для критически важных промышленных применений.Порошок из мартенситно-стареющей стали MS1 - основные свойства

Механические свойства
Прочность на разрыв	Более 2450 МПа
Предел текучести (смещение 0,2%)	Более 2310 МПа
Удлинение	8%
Твердость	Более 56 HRC

Физические свойства
Плотность	8,1 г/см3

Эксплуатационные свойства
Коррозионная стойкость	Превосходно, аналогично нержавеющим сталям серии 300
Теплопроводность	10-12 Вт/м.К
Электрическое сопротивление	0,8 мкм-см

Ключевые характеристики:

• Сверхвысокая прочность благодаря закалке осаждением
• Хорошая вязкость разрушения, несмотря на очень высокую прочность
• Равномерные свойства и производительность в AM
• Превосходная размерная способность в AM
• Постоянный контроль химического состава порошка
• Хорошая коррозионная стойкость
• Высокая твердость сохраняет острые кромки инструмента
• Возможность получения сложных геометрических форм в процессе AM

Сочетание свойств обеспечивает функциональные характеристики критически важных компонентов в аэрокосмической промышленности, производстве пресс-форм и штампов, автомобилестроении, машиностроении и других отраслях.

Термообработка и обработка

Ключевым шагом в достижении оптимальных свойств мартенситно-стареющих сталей является правильная термическая обработка и старение. Порошок MS1 требует оптимизированных параметров термической обработки для аддитивного производства с последующим старением.Стандартная термическая обработка мартенситностареющей стали MS1

Шаг	Температура	Время	Фаза/состояние
1	1160-1200°C	Варьируется	Решение
2	490°C	6 часов	Старение - образуются твердые осадки
3	Охладите до комнатной температуры	–	Воздух охлаждается или ускоряется

Рекомендации по обработке AM

• Поддерживайте температуру в камере на уровне 80-100°C во время сборки
• Используйте опорные конструкции, закрепленные на строительной плите
• Ориентируйте детали так, чтобы можно было снять опору после окончания процесса
• Обработка готовых поверхностей для снятия напряжений перед старением
• При необходимости применяйте пост-обработку HIP (горячее изостатическое прессование)
• Выполните отжиг на стане, если требуется значительная механическая обработка

Типичные параметры процесса AM

Параметр	Подробности
Толщина слоя	20-50 мкм
Мощность лазера	195-500 W
Скорость сканирования	800-3500 мм/с
Расстояние между люками	60-120 мкм
Температура порошкового слоя	80-100°C

Для получения полностью плотных компонентов MS1, сохраняющих связь между частицами и оптимизированную микроструктуру для последующего улучшения свойств путем обработки старением, требуется специализированная AM-обработка.

Применение порошка мартенситно-стареющей стали MS1

Благодаря высокому соотношению прочности и веса, хорошей вязкости разрушения и возможности создания сложных геометрических форм, мартенситно-стареющая сталь MS1 пользуется широким спросом в важнейших коммерческих и оборонных областях, включая:Типичные области применения деталей из мартенситностареющей стали MS1

Промышленность	Компоненты	Драйверы спроса
Аэрокосмическая промышленность	Конструкционная арматура, детали двигателей, шасси, крепеж	Высокая прочность, снижение веса, усталостная прочность
Промышленная оснастка для пресс-форм	Формы для литья под давлением, литьевые формы, выдувные формы	Высокая твердость, стабильность размеров, сложные каналы охлаждения
Автомобильная промышленность	Валы, компоненты двигателей, приспособления для обработки	Высокая прочность, усталостная прочность
Орудия	Корпуса снарядов, удерживающие компоненты	Сверхвысокая прочность
Машины	Ролики, валы, компоненты прессов, приспособления	Износостойкость, грузоподъемность

In the aerospace sector, MS1 enables lighter weight airframe components and landing gear parts with equivalent or better mechanical performance compared to incumbent aerospace alloys. Production via AM facilitates complex optimized geometries not feasible with forging or casting processes used for conventional high-strength alloys.For metal injection molds and die casting dies, MS1 provides extreme pressure strength and long-term dimensional stability across hundreds of thousands of cycles along with integrated conformal cooling channels, lowering cycle times. Compared to tool steel molds prone to fatigue cracking and heat checking, MS1 molds offer higher production run lengths.Across automotive powertrain components subjected to cyclic loads and corrosive environments, MS1 demonstrates substantial durability and damage tolerance advantages over competing stainless or tool steel alloys. The high hardness outperforms lower strength alternatives for press dies and machining workholding fixtures as well.

Сравнительные свойства и альтернативы

Мартенситностареющая сталь MS1 имеет явные преимущества по своим свойствам по сравнению с другими материалами-кандидатами, используемыми в аналогичных областях применения:Мартенситностареющая сталь MS1 в сравнении с материалами сравнения

Инструментальные стали	Хороший	Ярмарка	Хороший	Ярмарка	Ярмарка
Нержавеющие стали	Ярмарка	Отличный	Ярмарка	Отличный	Отличный
Титановые сплавы	Хороший	Отличный	Хороший	Отличный	Ярмарка
Суперсплавы	Отличный	Ярмарка	Хороший	Ярмарка	Ярмарка

Обсуждение сравнительных свойств:С точки зрения прочность на разрыв, maraging steel MS1 far exceeds aerospace aluminum grades, stainless steels, and even most tool steels except specialized cold-work tool steels. While titanium alloys and nickel superalloys can match the ultrahigh strengths of maraging, they lack the fracture toughness.For вязкость разрушения, MS1 demonstrates good resistance to crack growth and impact damage compared to high-strength materials like tool steels or superalloys which tend to be more brittle. However, titanium alloys and stainless steels provide better toughness.In усталостная прочностьMS1 превосходит алюминий, нержавеющие и инструментальные стали и даже конкурирует с титановыми сплавами, обладая превосходной усталостной прочностью при циклических нагрузках. Это дает преимущества для динамических компонентов.Коррозионная стойкость MS1 намного лучше инструментальных сталей и сопоставима с нержавеющими марками 300-й серии, что делает ее пригодной для использования в условиях, в которых детали из инструментальной стали могут заржаветь.Свариваемость is a key area where MS1 maraging grades shine compared to precipitation hardening stainless steels or age-hardened aluminum and titanium alloys. The low carbon and nickel alloying provides good weldability using several conventional and AM-based welding processes.On balance, MS1 presents highly competitive properties against incumbent materials used in similar engineering applications across aerospace, molds and dies, automotive, and general industrial sectors.

Анализ затрат

Порошковая мартенситно-стареющая сталь MS1 обладает высокими эксплуатационными характеристиками, но имеет более высокую цену по сравнению с более распространенными металлами:Сравнение цен - мартенситно-стареющая сталь и альтернативные варианты

Материал	Цена ($/кг)	Относительная цена
Мартенситно-стареющая сталь MS1	$100-130	Высокая
Инструментальная сталь (P20)	$12-15	Низкий
Нержавеющая сталь (316)	$8-12	Низкий
Алюминиевый сплав (6061)	$3-5	Очень низкий
Титановый сплав (Ti64)	$80-100	Высокая
Никелевый суперсплав (Inconel 718)	$90-120	Очень высокий

Мартенситностареющая сталь по цене аналогична титановым сплавам из-за высоких требований к качеству материала и гораздо дороже инструментальных и нержавеющих сталей. Однако высокая стоимость оправдана для критически важных компонентов, где требуются более высокие показатели прочности, усталостной долговечности, сохранения твердости и других свойств.Факторы стоимости:

• Обработка с помощью порошковой металлургии повышает стоимость по сравнению с коваными изделиями
• Ужесточение требований к химическому составу увеличивает производственные затраты
• Относительно меньшие объемы производства по сравнению с нержавеющими сталями
• Высокое содержание сплавов увеличивает стоимость материалов
• Специализированный процесс термообработки увеличивает стоимость

Ценовая надбавка ограничивает использование материала в специфических областях, требующих исключительных свойств. Однако с увеличением объемов производства, вызванным спросом на аддитивное производство, в будущем ожидается некоторое снижение стоимости.

Доступность и цепочка поставок

Порошок из мартенситно-стареющей стали MS1 поставляется по всему миру через специализированных дистрибьюторов стали и производителей металлических порошков AM:Ключевые поставщики Порошок мартенситно-стареющей стали MS1

Компания	Расположение штаб-квартиры	Ключевые страны
Sandvik Osprey	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ	Европа, АТР
Технология столярных работ	США	Северная Америка
Höganäs	Швеция	Европа, Азия
Praxair	США	Северная Америка
Triton Alloys Inc.	Канада	Северная Америка
Пекинская технология Синьронъюань	Китай	Азиатско-Тихоокеанский регион

Custom variations of MS1 powder are also available for parameter optimization from leading metal AM system OEMs like GE Additive, EOS, 3D Systems, Renishaw, and more.Compared to widely mass-produced industrial alloys, maraging steel availability is lower volume but the expanding market is driven by high-performance applications in aerospace, defense, automotive, and industrial machinery sectors. Global supply chain logistics and localized production can meet rising demand from AM-enabled production.

Ограничения и проблемы

Несмотря на то, что мартенситностареющая сталь MS1 обладает отличными универсальными свойствами, существуют некоторые ограничения:Ограничения мартенситно-стареющей стали MS1

Ограничение	Описание
Высокая стоимость	В 4-10 раз дороже углеродистых и нержавеющих сталей, что ограничивает их применение только критическими компонентами
Низкая стойкость к окислению	Не рекомендуется длительное использование в окислительных средах при температуре выше 400°C
Требуется контролируемая атмосфера	Требуется низкокислородная среда во время сборки AM
Низкая теплопроводность	Детали, обработанные методом AM, имеют более низкую проводимость, что влияет на предельные эксплуатационные характеристики
Вопросы безопасности	Содержание кобальта повышает опасность для дыхательных путей
Сложность вторичной переработки	Сложный состав создает проблемы с переработкой

The pricing premium is the most prohibitive factor limiting universal adoption. Use cases are restricted to high-value applications where mechanical performance merits the cost.Oxidation resistance is inferior to nickel superalloys or stainless alloys due to lower chromium and aluminum content. Prolonged high temperature operation requires protective coatings or controlled environments.Processability for powder bed fusion AM requires low-oxygen chambers to prevent oxidation while cobalt content poses respiratory risks during powder handling needing safety controls.

Вопросы и ответы

В: Каковы основные преимущества мартенситностареющей стали MS1 для аддитивного производства?О: Основные преимущества: сверхвысокая прочность, превышающая 2450 МПа, с хорошей вязкостью разрушения, стабильные и предсказуемые свойства благодаря контролируемому составу порошка, отличная стабильность размеров для деталей AM, высокая твердость выше 56 HRC, конкурирующая с инструментальными сталями для холодной обработки, более тонкие стенки и меньший вес по сравнению с алюминиевыми деталями, возможность изготовления сложных геометрических форм, лучшая долговечность по сравнению с инструментальными сталями при циклических нагрузках.Вопрос: Какой материал по своим свойствам наиболее близок к мартенситному сталю MS1?О: С точки зрения сочетания сверхвысокой прочности с хорошей вязкостью разрушения, ближайшей альтернативой являются титановые сплавы для аэрокосмической промышленности, такие как Ti64 (Ti-6Al-4V). Однако Ti64 имеет более высокую плотность - 4,4 г/куб. см, в то время как MS1 обеспечивает более высокую удельную прочность. Для сохранения твердости на уровне более 56 HRC наиболее близким вариантом являются инструментальные стали для холодной обработки, но они обладают более низкой вязкостью разрушения.Вопрос: В каких отраслях промышленности чаще всего используется мартенситно-стареющая сталь MS1?О: Ключевые отрасли, использующие MS1, включают аэрокосмическую промышленность для производства авиационной арматуры, компонентов, крепежа; оснастку для литья под давлением, штампы для производства деталей автомобилей и бытовой электроники; детали автомобильной трансмиссии, такие как валы, шестерни, компоненты прессов; промышленное оборудование, например, ролики для пищевой промышленности, требующие коррозионной стойкости. Будущие области роста предполагают более широкое применение в автомобильных конструкциях, протезировании, спортивных товарах.В: Требуется ли MS1 термообработка перед использованием?О: Да, термическая обработка путем отжига в растворе с последующим старением является критически важной для достижения сверхвысокой прочности более 2450 МПа и твердости более 56 HRC за счет механизмов закалки осадком. Оптимизированные параметры сборки АМ в сочетании со старением приводят к пиковым механическим характеристикам.Вопрос: Можете ли вы сварить детали из мартенситностареющей стали MS1?О: Да, MS1 демонстрирует хорошую свариваемость, сравнимую с нержавеющими сталями 300-й серии, в отличие от нержавеющих сталей с закалкой в виде осадков, которые теряют свои свойства после сварки. Рекомендуется использовать присадочный материал соответствующего состава, а после сварки может потребоваться обработка старением для восстановления пиковой прочности через зону термического влияния.

Заключение

With its tailored chemistry and processing route enabling over 2450 MPa strength after age hardening, Maraging Steel MS1 powder presents game-changing capabilities for next-generation aerospace, automotive, mold tooling, and critical industrial applications.The ultrahigh strengths rival cold work tool steels while providing competitive toughness against titanium or nickel alloys, corrosion resistance close to 300-series stainless grades, plus easier weldability than other precipitation hardening alloys.Additive manufacturing using MS1 unlocks unprecedented component performance filtering down from defense and aerospace sectors as AM scales up across wider commercial and consumer applications. As higher volume production driven by industrial metal AM expands, Maraging Steel MS1 will secure itself as an advanced engineering material providing the backbone of mobility, infrastructure and modern technological progress.