Порошковая мартенситно-стареющая сталь C250

Порошковая мартенситно-стареющая сталь C250 - это сплав 18%, усиленный никелем и кобальтом (C250), отличающийся сверхвысокой прочностью и вязкостью без потери ковкости. Мартенситностареющие стали обеспечивают прочность в 2-5 раз выше, чем стандартные аустенитные или мартенситные марки, за счет упрочнения интерметаллическими соединениями в результате осадки.

Мартенситностареющая сталь C250 поставляется в виде порошка для аддитивных технологий производства, таких как лазерное порошковое наплавление (LPBF), которые позволяют печатать сложные геометрические формы непосредственно с цифровых моделей CAD. Это позволяет быстро создавать прототипы и производить легкие и высокопроизводительные компоненты для аэрокосмической, автомобильной, медицинской промышленности и оснастки.

Обзор Порошковая мартенситно-стареющая сталь C250

Порошок из мартенситно-стареющей стали C250 обладает следующими свойствами:

Таблица 1: Обзор порошка мартенситно-стареющей стали C250

К основным преимуществам порошковой мартенситно-стареющей стали C250 относятся:

• Сверхвысокая прочность на разрыв до 2500 МПа после старения
• Более высокое удлинение по сравнению с обычными нержавеющими сталями
• Хорошая вязкость разрушения по сравнению с высокопрочными сплавами
• Более мягкие, чем закалка осаждением, нержавеющие марки в растворенном состоянии для механической обработки
• Меньшая деформация по сравнению с мартенситными сталями при термообработке
• Отличная стабильность размеров при старении
• Легко сваривается в состаренном или обработанном раствором состоянии

Маркировочная сталь C250 также имеет некоторые ограничения:

• Требуется обработка при старении для достижения полной прочности
• Относительно высокое содержание сплава увеличивает стоимость
• Восприимчивость к охрупчиванию при высоких температурах
• Более низкая твердость по сравнению с мартенситными нержавеющими марками

Таблица 2: Состав порошка мартенситно-стареющей стали C250

Такой состав создает метастабильную мартенситную матрицу после отжига в растворе, что позволяет добиться значительного вторичного упрочнения за счет однородного осаждения интерметаллических фаз в процессе старения.

Таблица 3: Основные свойства порошковой мартенситно-стареющей стали C250

Применение Порошковая мартенситно-стареющая сталь C250

Порошок из мартенситно-стареющей стали C250 нашел применение в следующих отраслях промышленности благодаря своей сверхвысокой прочности, вязкости разрушения и термической стабильности:

Аэрокосмические приложения

• Компоненты турбинных двигателей, такие как диски, валы, крепежные детали
• Конструктивные элементы планера
• Гильзы ракетных двигателей
• Аэрокосмический крепеж, клапаны, фитинги

Автомобильные приложения

• Детали трансмиссии для автоспорта, такие как шатуны, валы
• Высокопроизводительные подвески, шасси
• Штампы, оснастка

Промышленное применение

• Пресс-формы для литья пластмасс под давлением
• Экструзионные фильеры для труб, трубок
• Выдувные формы
• Штампы для ковки, штамповки
• Захваты, концевые эффекторы для роботов

Таблица 4: Технические условия, марки и стандарты для мартенситно-стареющей стали C250

Таблица 5: Поставщики и цены на порошок мартенситно-стареющей стали C250

Термическая обработка мартенситно-стареющей стали C250

Мартенситностареющие стали поставляются в отожженном и обесцинкованном состоянии. Особая процедура термообработки, состоящая из отжига в растворе с последующим старением, позволяет мартенситно-стареющей стали C250 достичь сверхвысокой прочности:

Отжиг раствора

Первым этапом является отжиг гомогенизирующего раствора, обычно проводимый при температуре 820°C ± 15°C в течение 1-3 часов с последующим немедленным охлаждением до комнатной температуры. Это делает материал мягким, но преобразует микроструктуру в метастабильную мартенситную матрицу за счет медленного охлаждения, чтобы предотвратить образование других равновесных фаз, таких как феррит или цементит.

Старение

Затем мартенситно-стареющая сталь выдерживается при температуре от 400°C до 500°C в течение 3-6 часов в зависимости от толщины профиля. Это способствует диффузионно-контролируемому осаждению интерметаллических соединений, таких как Ni₃Ti и Fe₂Mo, которые препятствуют движению дислокаций, что приводит к значительному упрочнению.

Длительная выдержка при более высоких температурах старения может ухудшить свойства, а недостаточная температура или время не позволят полностью затвердеть.

Таблица 6: Типичный процесс термообработки мартенситно-стареющей стали C250

Ниже перечислены свойства, достигнутые после обработки старения:

Таблица 7: Механические свойства после обработки старением

Индукционная закалка: Для некоторых компонентов, таких как валы, шестерни и крепежные детали, требующих повышенной износостойкости, после старения может быть проведено дополнительное поверхностное упрочнение путем индукционной термообработки для достижения твердости выше 50 HRC на глубину до 2 мм без ухудшения свойств сердцевины.

Микроструктура мартенситностареющей стали C250

Микроструктура мартенситно-стареющей стали C250 состоит из:

Мартенситная матрица: В матрице преобладает мартенсит с мелкозернистой реечной морфологией, образующейся при закалке после отжига в растворе. Эта метастабильная структура обеспечивает достаточное количество углерода и легирующих элементов в твердом растворе для выпадения осадка во время старения.

Интерметаллические преципитаты: Сферические наноразмерные осадки фаз Ni₃Mo и Ni₃Ti равномерно распределены по матрице, достигая пиковых объемных долей после полной обработки старением. Эти когерентные преципитаты сдерживают движение дислокаций, что приводит к резкому упрочнению.

Карбиды и нитриды: Также могут появляться мелкие кубические частицы, богатые карбидами/нитридами титана, молибдена и железа, но их объемная доля составляет < 5%.

Сочетание закаленной мартенситной матрицы и тонкой дисперсии интерметаллических осадков обеспечивает исключительную прочность и вязкость мартенситно-стареющих сталей.

Параметры печати для Порошковая мартенситно-стареющая сталь C250