304l Pulver av rostfritt stål

Översikt

304L rostfritt stålpulver är ett austenitiskt krom-nickel rostfritt stålpulver med låg kolhalt. Det erbjuder utmärkt korrosionsbeständighet, god formbarhet och svetsbarhet och används ofta för pulvermetallurgiska applikationer.

"L" anger lägre kolhalt jämfört med standardkvalitet 304. Den låga kolhalten minimerar karbidutfällning och maximerar korrosionsbeständigheten. Pulvermetallurgi 304L är ett kostnadseffektivt alternativ till 316L för icke-kritiska applikationer som inte kräver molybdenlegering.

Denna artikel ger en djupgående titt på 304L rostfritt stålpulver som täcker sammansättning, egenskaper, bearbetning, applikationer, specifikationer, leverantörer, kostnader och andra tekniska detaljer.

Sammansättning

Den nominella sammansättningen av 304L rostfritt stålpulver anges nedan:

Tabell: Typisk sammansättning av pulver av rostfritt stål 304L

Element	Vikt %
Krom (Cr)	18-20
Nickel (Ni)	8-10.5
Mangan (Mn)	<2
Kisel (Si)	<1
Kol (C)	<0.03
Svavel (S)	<0.03
Fosfor (P)	<0.045
Kväve (N)	<0.1
Järn (Fe)	Balans

 

Krom och nickel är de viktigaste legeringselementen. Krom ger korrosions- och oxidationsbeständighet. Nickel förbättrar duktiliteten, segheten och svetsbarheten.

Mangan och kisel ökar hållfastheten. Kolhalten hålls på en mycket låg nivå för optimal korrosionsbeständighet. Svavel, fosfor och kväve är orenheter som minimeras.

Fastigheter

Viktiga egenskaper hos 304L rostfritt stålpulver i glödgat tillstånd anges nedan:

Tabell: Egenskaper för 304L rostfritt stålpulver

Fastighet	Värde
Täthet	7,9-8,1 g/cm3
Slutlig draghållfasthet	505-620 MPa
Utbyteshållfasthet	205-275 MPa
Töjning	≥40%
Hårdhet	≤92 HRB
Elasticitetsmodul	190-210 GPa
Smältpunkt	1400-1450°C
Termisk konduktivitet	16 W/m-K
Elektrisk resistivitet	0,072 μΩ-cm

 

Kombinationen av egenskaper gör 304L mycket användbart för ett brett spektrum av applikationer. Den austenitiska mikrostrukturen ger duktilitet, seghet och icke-magnetiskt beteende. 304L har utmärkt korrosionsbeständighet jämförbar med 316L rostfritt stål.

Genom att välja pulver med extremt låg kolhalt kan karbidutfällning undvikas för att maximera korrosionsbeständigheten i kritiska applikationer. Hållfasthet och hårdhet kan ökas genom kallbearbetning.

Tillämpningar

Typiska användningsområden för 304L rostfritt stålpulver är bl.a:

• Utrustning för livsmedelsbearbetning
• Verktyg för läkemedelsindustrin
• Komponenter till kemiska anläggningar
• Arkitektoniska paneler, räcken
• Medicinska instrument och implantat
• Marin hårdvara, beslag, fästelement
• Konsumentprodukter, vitvaror
• Pulvermetallurgiska mekaniska delar
• Pulver för 3D-utskrift

304L ger kostnadseffektiv korrosionsbeständighet jämfört med 316L när molybdenlegering inte behövs för starkt korrosiva miljöer. Den utmärkta polerbarheten och de icke-magnetiska egenskaperna gör att 304L även passar för arkitektonisk beklädnad och hårdvarukomponenter.

Pulvermetallurgi används ofta för att producera små precisionsdelar från 304L i höga volymer jämfört med maskinbearbetning. Additiv tillverkning använder 304L-pulver för prototyper, verktyg och slutanvändningskomponenter i olika branscher.

Pulvertillverkning

304L rostfritt stålpulver tillverkas kommersiellt via gasatomisering eller vattenatomiseringsprocesser.

I gasatomiseringI den här processen sönderdelar en inert gasström under högt tryck den smälta metallen till fina droppar, vilket ger sfäriska pulver som är idealiska för additiv tillverkning och MIM. Partikelstorleksfördelningen styrs genom processparametrar.

Atomisering av vatten använder högtrycksvattenstrålar för att bryta upp metallströmmen i fina partiklar. Detta genererar oregelbundna, satellitformade partikelformer. Pulvret måste efterbehandlas för additiv tillverkning.

Plasmaatomisering används ibland för att producera mycket sfäriska, rena pulver från en metallplasmaström i en kontrollerad inert atmosfär. Detta garanterar hög renhet och flytbarhet.

Specifikationer för pulver

304L rostfritt stålpulver är kommersiellt tillgängligt i olika storleksintervall, morfologier och kvalitetsnivåer. Några typiska pulverspecifikationer är nedan:

Tabell: 304L rostfritt stål pulver specifikationer

Attribut	Detaljer
Partiklarnas storlek	15-45 μm, 10-100 μm
Morfologi	Sfärisk, oregelbunden
Skenbar densitet	2,5-4,5 g/cm3
Tappdensitet	4-5 g/cm3
Hall flödeshastighet	<30 s/50g
Renhet	>99,5%
Syrehalt	<2000 ppm
Fukthalt	<0,2%

 

Mindre partikelstorlekar under 45 μm är att föredra för att fånga fina detaljer vid additiv tillverkning. Sfäriska partiklar ger god flytbarhet. Den skenbara densiteten korrelerar med pulverpackningens effektivitet.

Hög renhet, låg syrehalt och kontrollerade fuktnivåer säkerställer sintrade egenskaper av hög kvalitet. Gasatomiserat pulver ger de bästa specifikationerna för kritiska applikationer.

Standarder och betyg

304L rostfritt stålpulver uppfyller följande standarder:

• ASTM A240 - Standard för plattor, plåt och band av rostfritt stål med krom och krom-nickel
• ASTM A313 - Standard för fjädertråd av rostfritt stål
• ASTM A314 - Standard för böjd tråd av rostfritt stål
• AMS 5501 - Stång, tråd, smide och rör av rostfritt stål med låg kolhalt
• AMS 5647 - Pulver av rostfritt stål, finfördelat, 304L

Motsvarande betyg inkluderar:

• UNS S30403
• Werkstoff nr 1.4306
• SUS 304L
• SS2348

Pulver kan levereras enligt ASTM-specifikationer eller skräddarsys för specifika applikationer. Pulver med extremt låg kolhalt och enkelpressade pulver ger optimala egenskaper.

Kostnadsanalys

304L rostfritt stålpulver kostar mellan $15-30 per kg för gasatomiserat material. Vattenatomiserat pulver är billigare med $8-15/kg men har mindre sfäriskhet.

Priserna varierar beroende på ordervolym, partikelstorleksintervall, pulvermorfologi, renhetsgrad och tillverkarens/distributörens marginaler.

För färdiga delar står 304L för 30-60% av MIM-komponentkostnaden, beroende på delens storlek och komplexitet. Små delar i höga volymer har en lägre andel av materialkostnaden.

Förvaring och hantering av pulver

För att förhindra kontaminering och bibehålla pulveregenskaperna ska 304L rostfritt stålpulver förvaras och hanteras enligt följande:

• Förvaras i slutna behållare i en sval och torr miljö
• Använd inertgasrening eller vakuum för att förhindra fuktupptagning
• Förvaras åtskilt från gnistor, lågor och antändningskällor
• Jorda all utrustning för hantering och överföring av pulver
• Undvik kontakt med föroreningar som olja, fett, målarfärg etc.
• Använd personlig skyddsutrustning - mask, handskar, ögonskydd vid hantering av pulver

Pulverspill ska omedelbart saneras med gnistfria verktyg och HEPA-dammsugning. Pulver är måttligt känsliga för fukt och luftexponering. Korrekt förvaring är avgörande.

Formsprutning av metall

304L används ofta för formsprutning av små, komplexa delar i metall med hjälp av pulvermetallurgi. Viktiga överväganden inkluderar:

• Råmaterial: 60-68% pulverladdning med flerkomponents bindemedelssystem
• Gjutning: Stor skottstorlek, snabb insprutningshastighet, högt hålltryck
• Avbindning: Avbindning med lösningsmedel följt av termisk avbindning
• Sintring: 1350-1400°C i vätgas- eller vakuumatmosfär
• Sekundär verksamhet: Maskinbearbetning, lasermärkning, passivering, elektropolering

MIM-servicebyråerna har etablerat bästa praxis för högpresterande 304L-delar med egenskaper som närmar sig smidda material.

Design för AM

För additiv tillverkning med 304L rostfritt stålpulver är de viktigaste riktlinjerna för konstruktionen följande:

• Håll väggtjockleken över 1 mm
• Använd självbärande geometrier med vinklar över 45°.
• Inkluderar dräneringshål för att avlägsna osmält pulver
• Observera byggorienteringens effekter på fastigheterna
• Ta hänsyn till 20-25%-krympning när du utformar passande delar
• Inkludera bearbetningsmått på 0,5-1 mm för kritiska passningar
• Minska överhäng, broar, fina detaljer som kräver stöd

Kvalitetskontroll

Kvalitetskontrolltestning utförd på 304L rostfritt stålpulver ingår:

• Kemisk analys - ICP och OES för att verifiera sammansättningen
• Analys av partikelstorlek - Laserdiffraktionsanalysator för partikelstorlek
• Pulvermorfologi - SEM-bildtagning med hög förstoring
• Skenbar densitet och tappdensitet - Hall-flödesmätarmetod
• Pulverflödeshastighet - Hall-flödesmätare trattmetod
• Förlust vid antändning - ASTM E sin gravitationsugn
• Fuktanalys - Karl Fischer-titrering, LECO-analys

För sintrade MIM-delar omfattar provningen:

• Dimensionstoleranser - CMM-inspektion
• Densitet - Archimedes metod
• Mikrostruktur - optisk mikroskopi, bildanalys
• Mekanisk provning - hårdhet, drag, utmattning, Charpy-slag

Hälsa och säkerhet

Liksom de flesta pulver och delar av rostfritt stål utgör 304L en liten hälsorisk vid korrekt hantering:

• Använd personlig skyddsutrustning vid hantering av pulver - mask, handskar, skyddsglasögon
• Undvik hudkontakt för att förhindra sensibilisering
• Använd HEPA-filtrerad dammsugare för rengöring av damm och pulver
• Undvik att andas in rök från svetsning eller smältning
• Kassera enligt lokala miljöbestämmelser
• Se till att ventilationen är tillräcklig och använd andningsskydd vid slipning eller bearbetning av sintrade delar

Inga särskilda försiktighetsåtgärder för avfallshantering behövs för 304L. Med sunda rutiner utgör det en minimal risk för arbetstagare och miljö.

VANLIGA FRÅGOR

1. Vad är skillnaden mellan 304 och 304L rostfritt stålpulver?

   304L har lägre kolhalt (<0,03%) än 304 (<0,08%) för bättre korrosionsbeständighet, särskilt vid svetsning. 304 är vanligare.

2. Kräver 304L pulver en kontrollerad atmosfär?

   Inte nödvändigtvis, men förvaring i slutna behållare med inert gas förhindrar oxidation och kontaminering.

3. Vilken partikelstorlek är bäst för AM?

   15-45 mikrometer är typiskt för pulverbäddsfusion AM för att ge bra flöde och hög upplösning. Större storlekar från 45-100 mikrometer används också.

4. Används 304L för 3D-utskrift av metall?

   Ja, 304L används ofta för 3D-utskrift med pulverbädd och riktad energideposition för att göra prototyper, verktyg och slutanvändningsdelar.

5. Vad är det som gör att pulver oxiderar och förlorar sin återanvändbarhet?

   Exponering för luft/fukt orsakar oxidation av ytan. Korrekt förseglad förvaring med torkmedel och syreabsorbenter förhindrar detta.

6. Kräver 304L lösningsglödgning efter lasersintring?

   Ja, avspänning vid 1050-1150°C och snabb kylning hjälper till att återställa duktilitet och seghet efter den snabba stelningen.

7. Vilken finish kan man förvänta sig på sintrade MIM 304L-delar?

   Cirka Ra 3-6 mikrometer initialt. Polering och etsning kan uppnå under 0,5 mikron. Plätering ger också en slät yta.

8. Vilken tolerans kan uppnås med 304L MIM-delar?

   ±0,1-0,3% är typiskt, men toleranser under ±0,1% är möjliga för komponenter med hög precision.

9. Varför är 304L att föredra framför 304 rostfritt stål?

   Det lägre kolinnehållet ger 304L bättre korrosionsbeständighet, särskilt för svetsning, vilket minskar sensibiliseringen. Det har blivit den dominerande kvaliteten.

10. Vad är kostnadspremien för 304L vs. 304 pulver?

    Vanligtvis 10-30% högre kostnad för 304L på grund av den lägre kolkompositionen. Priset beror också på beställda kvantiteter.