Przegląd klas stali nierdzewnej do pokrycia laserowego i AM
Wymienione przez pana klasy można podzielić na trzy główne grupy, które określają ich właściwości i zastosowania.
| Rodzina stopni |
Kluczowe cechy |
Podstawowe zastosowanie w obudowie laserowej i AM |
| Węgiel sztuczny (304, 316) |
Nie-magnetyczny, doskonała odporność na korozję, dobra twardość i elastyczność. |
Odporne na korozję nakłady, naprawa komponentów odpornych na korozję. |
| Ferrytyny (430L, 430) |
Magnetyczna, umiarkowana odporność na korozję, dobra odporność na korozję. |
Kosztowo efektywne powłoki do zastosowań niezwiązanych z krytycznym zużyciem i korozją. |
| Martensyt (420, 410, 410L) |
Magnetyczny, może być poddawany obróbce cieplnej do wysokiej twardości, umiarkowanej odporności na korozję. |
Odporne na zużycie nakładki, naprawa narzędzi cięcia, form i elementów maszyn. |
Szczegółowe podziały poszczególnych stopni
1. Klasy austenityczne (Champions of Corrosion)
304 / 304L ze stali nierdzewnej
Skład:18% Cr, 8% Ni, nisko węglowy.
Właściwości:Najpopularniejsza stal nierdzewna, doskonała odporność na korozję w większości środowisk, dobra formowalność i wytrzymałość.
Zastosowanie:
- Laserowe pokrycie: Naprawa lub dodanie odporności na korozję do elementów w przemyśle spożywczym, chemicznym i architektonicznym.
- Drukowanie 3D (L-PBF): Części ogólnego przeznaczenia, w których doskonała odporność na korozję nie jest głównym czynnikiem napędowym (316L jest często preferowany w przypadku części krytycznych).
316 / 316L ze stali nierdzewnej
Skład:16% Cr, 10% Ni, 2% Mo, nisko węglowy.
Właściwości:Dodanie molibdenu znacząco poprawia odporność na korozję w otchłaniach i szczelinach spowodowaną chlorami.
Zastosowanie:
- Laserowe pokrycie: Najlepszy wybór dla elementów pokrywających w trudnych warunkach: urządzenia morsko-morskie, zakłady przetwórstwa chemicznego i urządzenia przemysłu celulozowo-papierniczego.
- Drukowanie 3D (L-PBF): Materiał stosowany do wysokiej wydajności, odpornych na korozję części w przemyśle lotniczym, medycznym i morskim.
2. Stopień ferrytowy (magnetyczny i ekonomiczny)
430 / 430L ze stali nierdzewnej
Skład:~17% Cr, bardzo niski poziom niklu (< 0,5%).
Właściwości:Magnetyczny, dobry odporny na kwas azotowy i kwasy organiczne, doskonała odporność na pęknięcie korozji naprężeniowej. Mniej elastyczny niż klasy austenityczne.
Zastosowanie:
- Laserowe pokrycie: stosowane w kosztowo efektywnych powłokach, gdzie wymagana jest specyficzna odporność na korozję 430 lub gdzie potrzebny jest magnetyzm.
- Metal Injection Molding (MIM): Bardzo powszechne w przypadku części magnetycznych o dużej objętości, takich jak komponenty wtryskiwaczy paliwa samochodowego.
3. Martensytyczne klasy (Champions of Wear & Hardness)
410 / 410L ze stali nierdzewnej
Skład:~12% Cr, niskoemisyjne (zwłaszcza w 410L).
Właściwości:Stal martensytowa ogólnego zastosowania. Może być obrócona cieplnie, aby rozwinąć szeroki zakres właściwości. Utrudnia się po ochłodzeniu powietrzem z wysokiej temperatury. 410L ma lepszą spawalność ze względu na niższy poziom węgla.
Zastosowanie:
- Laserowe okładziny: Używane do budowy zużytych komponentów, które wymagają połączenia umiarkowanej odporności na korozję i dobrej odporności na zużycie po obróbce cieplnej (np. rękawy pompy, zawory).
- Drukowanie 3D: mniej powszechne niż 420 dla AM, ale stosowane do narzędzi i komponentów wymagających twardości.
420 Stal nierdzewna
Skład:~13% Cr, wyższy węgiel (~0,3%) niż 410.
Właściwości:Jest to standardowa stal nierdzewna klasy "naczynia do sztuczek".
Zastosowanie:
- Laserowe pokrycie: Doskonałe do nakładania wysokiej zużycia, wysokiej twardości nakładek na elementy takie jak śruby wytłaczające, narzędzia formowania i ostrza do cięcia.
- Drukowanie 3D (L-PBF): Używane do bezpośredniej produkcji twardych, odpornych na zużycie narzędzi, form i instrumentów chirurgicznych.
Prawidłowe zastosowanie: pokrycie laserowe proszkiem kulistym
W przypadku pokrycia laserowego (odłożenia ukierunkowanej energii) wszystkie te gatunki są stosowane w postaci kulistego proszku atomowanego gazem.
- Kształt cząstek:Zapewnia stały przepływ z podajnika proszku.
- Wielkość cząstek:Górniejsza niż w przypadku syntezy powodowej, zazwyczaj 45-150 μm. Zapobiega to odpalanie proszku przez gaz osłaniający i zapewnia efektywne dostarczanie do basenu stopowego.
- Proces:Proszek zostaje wstrzyknięty do basenu rozpuszczalnego utworzonego przez wysokowydajny laser, łącząc się z podłożem w celu utworzenia warstwy pożądanego materiału.
Wyjaśnienie: "Powerowe powłoki" vs. Proszki metalowe
Ważne jest, aby odróżnić te dwa terminy:
- Powłoka powłoka (polimer):Proces wykończenia powierzchni, w którym na powierzchnię elektrostatycznie nakłada się suchy, swobodnie przepływający proszek polimerowy, a następnie utwardza się go w cieple, tworząc twardą, dekoracyjną i ochronną powłokę.W tym procesie nie stosuje się proszków metalowych.
- Spray termiczny / pokrycie (metalowe):Procesy wykorzystujące proszki metalowe do tworzenia powłoki.
- Wykorzystanie urządzeń do monitorowania i monitorowania środowiska.
- HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel): Proces stosowania powłok odpornych na zużycie.
- Spray plazmowy: do nakładania powłok barierowych lub warstw odpornych na korozję.
Podsumowanie i przewodnik do wyboru
- W celu uzyskania maksymalnej odporności na korozję (zwłaszcza w stosunku do wody słonej) należy wybrać 316/L.
- Dla ogólnej odporności na korozję w budżecie wybierz 304/L.
- W przypadku twardej, odpornej na zużycie powierzchni (np. narzędzia lub formy) wybierz 420.
- W przypadku pokrycia magnetycznego, ekonomicznego i o umiarkowanej odporności na korozję, należy wybrać 430/L.
- Aby uzyskać wszechstronną, twardną powłokę o dobrej wytrzymałości, wybierz 410/L.