304l Paslanmaz Çelik Tozu

Genel Bakış

304L paslanmaz çelik tozu, düşük karbon içeriğine sahip östenitik bir krom-nikel paslanmaz çelik tozudur. Mükemmel korozyon direnci, iyi şekillendirilebilirlik ve kaynaklanabilirlik sunar ve toz metalurjisi uygulamaları için yaygın olarak kullanılır.

'L' 304 standart kaliteye kıyasla daha düşük karbonu ifade eder. Düşük karbon, karbür çökelmesini en aza indirir ve korozyon direncini en üst düzeye çıkarır. Toz metalurjisi 304L, molibden alaşımına ihtiyaç duymayan kritik olmayan uygulamalar için 316L'ye uygun maliyetli bir alternatif sunar.

Bu makale, bileşim, özellikler, işleme, uygulamalar, teknik özellikler, tedarikçiler, maliyetler ve diğer teknik ayrıntıları kapsayan 304L paslanmaz çelik tozuna derinlemesine bir bakış sunmaktadır.

Kompozisyon

304L paslanmaz çelik tozunun nominal bileşimi aşağıda listelenmiştir:

Tablo: 304L paslanmaz çelik tozunun tipik bileşimi

Element	Ağırlık %
Krom (Cr)	18-20
Nikel (Ni)	8-10.5
Manganez (Mn)	<2
Silisyum (Si)	<1
Karbon (C)	<0.03
Sülfür (S)	<0.03
Fosfor (P)	<0.045
Azot (N)	<0.1
Demir (Fe)	Denge

 

Krom ve nikel ana alaşım elementleridir. Krom korozyon ve oksidasyon direnci sağlar. Nikel sünekliği, tokluğu ve kaynaklanabilirliği artırır.

Manganez ve silikon mukavemeti arttırır. Optimum korozyon direnci için karbon çok düşük tutulmuştur. Sülfür, fosfor ve nitrojen en aza indirilen safsızlıklardır.

Özellikler

304L paslanmaz çelik tozunun tavlanmış durumdaki temel özellikleri aşağıda verilmiştir:

Tablo: 304L paslanmaz çelik tozunun özellikleri

Mülkiyet	Değer
Yoğunluk	7,9-8,1 g/cm3
Nihai Çekme Dayanımı	505-620 MPa
Akma Dayanımı	205-275 MPa
Uzama	≥40%
Sertlik	≤92 HRB
Elastisite Modülü	190-210 GPa
Erime Noktası	1400-1450°C
Termal İletkenlik	16 W/m-K
Elektriksel Dirençlilik	0,072 μΩ-cm

 

Özelliklerin kombinasyonu 304L'yi çok çeşitli uygulamalar için oldukça kullanışlı hale getirir. Östenitik mikro yapı süneklik, tokluk ve manyetik olmayan davranış sağlar. 304L, 316L paslanmaz çelikle karşılaştırılabilir mükemmel korozyon direncine sahiptir.

Ultra düşük karbonlu toz seçilerek, kritik uygulamalarda korozyon direncini en üst düzeye çıkarmak için karbür çökelmesi önlenebilir. Soğuk işleme yoluyla mukavemet ve sertlik artırılabilir.

Uygulamalar

304L paslanmaz çelik tozu için tipik uygulamalar şunlardır:

• Gıda işleme ekipmanları
• Farmasötik kalıplar
• Kimyasal tesis bileşenleri
• Mimari paneller, korkuluklar
• Tıbbi aletler ve implantlar
• Denizcilik donanımı, bağlantı parçaları, bağlantı elemanları
• Tüketici ürünleri, beyaz eşya
• Toz metalurjisi mekanik parçalar
• 3D baskı tozları

304L, yüksek korozif ortamlar için molibden alaşımına ihtiyaç duyulmadığında 316L'ye kıyasla uygun maliyetli korozyon direnci sağlar. Mükemmel cilalanabilirlik ve manyetik olmayan özellikler 304L'yi mimari kaplama ve donanım bileşenleri için de uygun hale getirir.

Toz metalürjisi genellikle 304L'den küçük hassas parçaları yüksek hacimlerde üretmek için kullanılır. Katmanlı üretim, endüstriler genelinde prototipler, takımlar ve son kullanım bileşenleri için 304L tozu kullanır.

Toz İmalatı

304L paslanmaz çelik tozu ticari olarak gaz atomizasyonu veya su atomizasyonu prosesleri ile üretilmektedir.

İçinde gaz atomizasyonuyüksek basınçlı bir inert gaz akışı, erimiş metali ince damlacıklar halinde parçalayarak katkılı üretim ve MIM için ideal küresel tozlar üretir. Parçacık boyutu dağılımı, proses parametreleri aracılığıyla kontrol edilir.

Su atomizasyonu metal akışını ince parçacıklara ayırmak için yüksek basınçlı su jetleri kullanır. Bu da düzensiz, uydu parçacık şekilleri oluşturur. Katmanlı üretim için tozun sonradan işlenmesi gerekir.

Plazma atomizasyonu bazen kontrollü bir inert atmosferde bir metal plazma akışından çok küresel, temiz tozlar üretmek için kullanılır. Bu, yüksek saflık ve akışkanlık sağlar.

Toz Özellikleri

304L paslanmaz çelik tozu ticari olarak çeşitli boyut aralıklarında, morfolojilerde ve kalite seviyelerinde mevcuttur. Bazı tipik toz özellikleri aşağıdadır:

Tablo: 304L paslanmaz çelik toz özellikleri

Öznitelik	Detaylar
Parçacık boyutları	15-45 μm, 10-100 μm
Morfoloji	Küresel, düzensiz
Görünür yoğunluk	2,5-4,5 g/cm3
Musluk yoğunluğu	4-5 g/cm3
Salon akış hızı	<30 sn/50g
Saflık	>99,5%
Oksijen içeriği	<2000 ppm
Nem içeriği	<0,2%

 

Katmanlı üretimde ince özelliklerin yakalanması için 45 μm'nin altındaki daha küçük partikül boyutları tercih edilir. Küresel partiküller iyi akışkanlık sağlar. Görünür yoğunluk, toz paketleme verimliliği ile ilişkilidir.

Yüksek saflık, düşük oksijen ve kontrollü nem seviyeleri kaliteli sinterlenmiş özellikler sağlar. Gaz atomize toz, kritik uygulamalar için en iyi özellikleri sunar.

Standartlar ve Notlar

304L paslanmaz çelik tozu aşağıdaki standartlara uygundur:

• ASTM A240 - Krom ve krom-nikel paslanmaz çelik levha, sac ve şerit için standart
• ASTM A313 - Paslanmaz çelik yay teli için standart
• ASTM A314 - Paslanmaz çelik bükülmüş tel standardı
• AMS 5501 - Paslanmaz çelik çubuklar, teller, dövmeler, düşük karbonlu borular
• AMS 5647 - Paslanmaz çelik tozu, atomize, 304L

Eşdeğer notlar şunları içerir:

• UNS S30403
• Werkstoff No. 1.4306
• SUS 304L
• SS2348

Toz, ASTM spesifikasyonlarına göre veya özel uygulamalar için özel bileşim olarak tedarik edilebilir. Ultra düşük karbonlu ve tekli preslenmiş tozlar optimum özellikler sağlar.

Maliyet Analizi

304L paslanmaz çelik tozu, gaz atomize malzeme için kg başına $15-30 arasındadır. Su atomize toz $8-15/kg ile daha ucuzdur ancak daha az küreselliğe sahiptir.

Fiyatlar sipariş hacmine, partikül boyutu aralığına, toz morfolojisine, saflık seviyelerine ve üretici/distribütör marjlarına göre değişir.

Bitmiş parçalar için 304L, parça boyutuna ve karmaşıklığına bağlı olarak MIM bileşen maliyetinin 30-60%'sini oluşturur. Yüksek hacimli küçük parçalar daha düşük malzeme maliyeti payına sahiptir.

Toz Depolama ve Taşıma

Kirlenmeyi önlemek ve toz özelliklerini korumak için 304L paslanmaz çelik tozu aşağıdaki şekilde depolanmalı ve kullanılmalıdır:

• Kapalı kaplarda serin ve kuru bir ortamda saklayın
• Nem toplanmasını önlemek için inert gaz temizleme veya vakum kullanın
• Kıvılcımlardan, alevlerden ve tutuşturucu kaynaklardan uzak tutun
• Tüm toz taşıma ve transfer ekipmanlarını topraklayın
• Yağ, gres, boya vb. kirleticilerle temastan kaçının.
• Tozla çalışırken KKD kullanın - maske, eldiven, göz koruması

Toz döküntüleri kıvılcım çıkarmayan aletler ve HEPA vakumlama kullanılarak derhal temizlenmelidir. Tozlar neme ve havaya maruz kalmaya karşı orta derecede hassastır. Doğru depolama çok önemlidir.

Metal Enjeksiyon Kalıplama

304L, toz metalürjisinden yararlanan küçük, karmaşık parçaların metal enjeksiyon kalıplamasında yaygın olarak kullanılır. Önemli hususlar şunlardır:

• Hammadde: 60-68% çok bileşenli bağlayıcı sistemi ile toz yükleme
• Kalıplama: Yüksek atış boyutu, hızlı enjeksiyon hızı, yüksek tutma basıncı
• Debinding: Solvent debinding ve ardından termal debinding
• Sinterleme: Hidrojen veya vakum atmosferinde 1350-1400°C
• İkincil Operasyonlar: İşleme, lazer markalama, pasivasyon, elektro-parlatma

MIM hizmet büroları, dövme malzemeye yaklaşan sinterlenmiş özelliklere sahip yüksek performanslı 304L parçalar için en iyi uygulamaları oluşturmuştur.

AM için Tasarım

304L paslanmaz çelik tozu kullanarak eklemeli üretim için temel tasarım yönergeleri şunları içerir:

• Duvar kalınlıklarını 1 mm'nin üzerinde tutun
• 45°'nin üzerindeki açılarda kendinden destekli geometriler kullanın
• Erimemiş tozu çıkarmak için tahliye delikleri içerir
• Yapı yönünün özellikler üzerindeki etkilerini gözlemleyin
• Eşleşen parçaları tasarlarken 20-25% büzülmesini hesaba katın
• Kritik uyumlar için 0,5-1 mm işleme payları ekleyin
• Destek gerektiren çıkıntıları, köprüleri, ince detayları azaltın

Kalite Kontrol

304L paslanmaz çelik toz üzerinde gerçekleştirilen kalite kontrol testleri şunları içerir:

• Kimyasal analiz - bileşimi doğrulamak için ICP ve OES
• Partikül boyutu analizi - Lazer difraksiyon partikül boyutu analizörü
• Toz morfolojisi - Yüksek büyütmelerde SEM görüntüleme
• Görünür yoğunluk ve kademe yoğunluğu - Hall akış ölçer yöntemi
• Toz akış hızı - Hall akış ölçer huni yöntemi
• Tutuşma kaybı - ASTM E sin gravite fırını
• Nem analizi - Karl Fischer titrasyonu, LECO analizi

Sinterlenmiş MIM parçaları için testler şunları içerir:

• Boyutsal toleranslar - CMM denetimi
• Yoğunluk - Arşimet yöntemi
• Mikroyapı - Optik mikroskopi, görüntü analizi
• Mekanik testler - Sertlik, çekme, yorulma, Charpy darbesi

Sağlık ve Güvenlik

Çoğu paslanmaz çelik tozu ve parçası gibi 304L de doğru kullanımda çok az sağlık riski oluşturur:

• Tozla çalışırken KKD kullanın - maske, eldiven, gözlük
• Hassaslaşmayı önlemek için cilt temasından kaçının
• Toz ve pudrayı temizlemek için HEPA filtreli vakum kullanın
• Kaynak veya eritme dumanlarını solumaktan kaçının
• Yerel çevre yönetmeliklerine göre bertaraf edin
• Sinterlenmiş parçaların taşlanması veya işlenmesi sırasında yeterli havalandırma ve solunum koruması sağlayın

304L için özel bir bertaraf önlemine gerek yoktur. Sağlam prosedürlerle, işçiler ve çevre için minimum tehlike oluşturur.

SSS

1. 304 ve 304L paslanmaz çelik tozu arasındaki fark nedir?

   304L, özellikle kaynak için daha iyi korozyon direnci için 304'ten (<0.08%) daha düşük karbon içeriğine (<0.03%) sahiptir. 304 daha yaygındır.

2. 304L toz kontrollü bir atmosfer gerektirir mi?

   Şart değildir, ancak inert gaz içeren kapalı kaplarda saklanması oksidasyonu ve kontaminasyonu önler.

3. AM için en iyi partikül boyutu hangisidir?

   15-45 mikron, iyi akış ve yüksek çözünürlük sağlamak için toz yataklı füzyon AM için tipiktir. 45-100 mikron arası daha büyük boyutlar da kullanılmaktadır.

4. 304L metal 3D baskı için kullanılıyor mu?

   Evet, 304L, prototipler, takımlar ve son kullanım parçaları yapmak için toz yatağı ve yönlendirilmiş enerji biriktirme 3D baskı için yaygın olarak kullanılmaktadır.

5. Tozun oksitlenmesine ve yeniden kullanılabilirliğini kaybetmesine ne sebep olur?

   Havaya/neme maruz kalma yüzey oksidasyonuna neden olur. Kurutucu ve oksijen emiciler ile uygun şekilde kapalı depolama bunu önler.

6. 304L lazer sinterlemeden sonra çözelti tavlaması gerektirir mi?

   Evet, 1050-1150°C'de gerilim giderme ve hızlı soğutma, hızlı katılaşmadan sonra sünekliği ve tokluğu geri kazanmaya yardımcı olur.

7. Sinterlenmiş MIM 304L parçalarda nasıl bir yüzey beklenebilir?

   Başlangıçta Ra 3-6 mikron civarındadır. Parlatma ve aşındırma 0,5 mikronun altına ulaşabilir. Kaplama da pürüzsüz bir yüzey sağlar.

8. 304L MIM parçalar ile hangi tolerans elde edilebilir?

   ±0,1-0,3% tipiktir ancak yüksek hassasiyetli bileşenler için ±0,1%'nin altında toleranslar mümkündür.

9. 304 paslanmaz çelik yerine neden 304L tercih edilir?

   Düşük karbon, 304L'ye özellikle kaynak işlemlerinde daha iyi korozyon direnci sağlar ve hassaslaşmayı azaltır. Baskın kalite haline gelmiştir.

10. 304L ve 304 toz için maliyet primi nedir?

    Tipik olarak 10-30%, daha düşük karbon bileşimi nedeniyle 304L için daha yüksek maliyetlidir. Fiyat ayrıca sipariş edilen miktarlara da bağlıdır.