| Категория | Параметр / Элемент | Ценность / Содержание | Единица измерения / Примечание |
|---|---|---|---|
| Химический состав | Фе | Бал. | мас.% |
| Ни | 17-19 | мас.% | |
| Аль | 0,05-0,15 | мас.% | |
| Ти | 0,6-0,8 | мас.% | |
| Мо | 4.5-5.2 | мас.% | |
| Ко | 8,5-9,5 | мас.% | |
| С | ≤0,03 | мас.% | |
| Си | ≤0,1 | мас.% | |
| Мн | ≤0,10 | мас.% | |
| Кр | ≤0,30 | мас.% | |
| П | ≤0,01 | мас.% | |
| С | ≤0,01 | мас.% | |
| О | ≤0,04 | мас.% | |
| Н | ≤0,02 | мас.% | |
| Физические свойства | Размер частиц (D10) | ≥15 | мкм |
| Размер частиц (D50) | 30-40 | мкм | |
| Размер частиц (D90) | ≤60 | мкм | |
| Сферичность | ≥0,9 | — | |
| Кажущаяся плотность | ≥4,0 | г/см³ | |
| Плотность набивки | ≥4,5 | г/см³ | |
| Текучесть | ≤20 | с/50г | |
| Механические свойства | Твердость по Роквеллу (в исходном состоянии) | 38-42 | ХРК |
| Предел текучести (в исходном состоянии) | ≥1170 | МПа | |
| Удлинение (в исходном состоянии) | ≥11,0 | % | |
| Твердость по Роквеллу (термообработанный материал) | 54-57 | ХРК | |
| Предел текучести (термообработанный) | ≥1900 | МПа | |
| Удлинение (термическая обработка) | ≥4,0 | % |
2. Преимущества этого порошка MS1
MS1 — это высокоэффективный порошок мартенситной стали, характеризующийся сверхвысокой прочностью и превосходной ударной вязкостью. Низкое содержание углерода обеспечивает отличную свариваемость и минимизирует риск растрескивания в процессе производства. Порошок обладает превосходной текучестью и высокой плотностью упаковки, что имеет решающее значение для получения однородных слоев в аддитивном производстве. Кроме того, MS1 исключительно хорошо поддается термообработке, что позволяет достигать твердости более 54 HRC и предела текучести более 1900 МПа, что делает его идеальным для сложных промышленных применений.
3. Применение в аддитивном производстве
В области аддитивного производства, в частности, селективного лазерного плавления (SLMПорошок MS1 — это первоклассный выбор для изготовления сложных высокопрочных компонентов. Оптимизированное распределение частиц по размерам (D50 30-40 мкм) и высокая сферичность (≥0,9) обеспечивают гладкий и однородный слой порошка, что приводит к получению деталей высокой плотности с минимальной пористостью. Этот материал особенно ценится для производства литьевых форм с конформными каналами охлаждения, что значительно сокращает время цикла и улучшает качество деталей. Кроме того, его прочные механические свойства делают его подходящим для легких аэрокосмических конструкций и долговечной оснастки, требующей устойчивости к износу и высоким нагрузкам.
4. Для чего нужен порошок из штамповой стали MS1? SLM?
Порошок штамповой стали MS1 является мартенситная сталь порошок, специально разработанный для технологий 3D-печати металлом, таких как SLM (Селективное лазерное плавление).
Проще говоря, в отрасли это признано как «Эксперт в области сверхвысокой прочности и высокой ударной вязкости». По сравнению с обычными инструментальными сталями, детали, изготовленные методом литья под давлением с использованием порошка MS1, обладают не только чрезвычайно высокой прочностью и твердостью, но и превосходной ударной вязкостью и свариваемостью. Детали можно обрабатывать механически непосредственно после печати, а затем подвергать простой термообработке для достижения сверхвысокой прочности. Это идеально подходит для изготовления литьевых форм со сложными внутренними каналами охлаждения, аэрокосмических конструкционных элементов и высокопроизводительных промышленных деталей.
Основные сорта и химический состав
MS1 — это не стандартная марка стали конкретной страны, а скорее общепринятое коммерческое обозначение в области аддитивного производства металлов (особенно производителями 3D-принтеров) для этого конкретного типа мартенситно-стареющей стали. Соответствующие ей традиционные марки стали и химический состав следующие:
- Эквивалентные оценки:
- Американский класс: США 18% Ni Maraging 300
- Европейский/немецкий класс: 1.2709 (X3NiCoMoTi18-9-5)
- Типичный химический состав (масс. %):
- Ni (никель): 17,0 — 19,0% (Основной элемент, образует мартенситную матрицу)
- Co (кобальт): 8,5 — 9,5% (Усиливает эффект омоложения)
- Mo (молибден): 4,5 — 5,2% (Обеспечивает прочность и твердость при высоких температурах)
- Титан (Ti): 0,6 — 0,8% (Ключевой показатель осаждения, вызывающего затвердевание при старении)
- Алюминий (Al): ≤ 0,15%
- C (Углерод): ≤ 0,03% (Чрезвычайно низкое содержание углерода обеспечивает превосходную свариваемость и прочность)
- Fe (железо): Баланс
Таблица основных параметров порошка для штамповочной стали MS1
Ниже приведены типичные параметры физических и механических свойств порошка MS1, предназначенного для аддитивного производства (SLM):
| Категория | Ключевой индикатор | Типичный диапазон параметров |
|---|---|---|
| Физические свойства | Плотность | Приблизительно 8,0 г/см³ |
| Морфология порошка | Сферичность ≥ 95% | |
| Размер частиц (D50) | 15–45 мкм или 15–53 мкм | |
| Температура плавления | Приблизительно 1410 °C | |
| Механические свойства | Состояние | Как построено |
| Предел прочности | Приблизительно 1000–1100 МПа | |
| Предел текучести | Приблизительно 900–1050 МПа | |
| Удлинение | Примерно 8% — 10% | |
| Твердость (HRC) | Примерно 30-32 HRC | |
| Типичные области применения | Варианты использования | Конформные охлаждающие литьевые формы, формы для литья под давлением, аэрокосмические кронштейны, высоконагруженные конструкционные детали. |
SLM Вопросы печати и ключевые параметры
При использовании порошка MS1 для SLM При печати обращайте внимание на следующие моменты, чтобы получить детали с плотностью, близкой к 100%, и без дефектов:
- Превосходные возможности печати: MS1 признан одним из наиболее подходящих металлических материалов для лазерного аддитивного производства. Он обладает широким технологическим окном, что позволяет легко получать детали с плотностью более 99,9% и минимальным термическим растрескиванием.
- Термическая обработка старением имеет решающее значение: Детали из материала MS1, полученные методом 3D-печати, находятся в «мягком» мартенситном состоянии (приблизительно 30 HRC), что позволяет проводить прямую фрезеровку, сверление и другие чистовые операции на станках с ЧПУ. После механической обработки требуется термообработка при температуре около 480 °C для осаждения интерметаллических соединений, что повышает твердость до более чем 50 HRC для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик.
- Усадка при термообработке: При проектировании высокоточных пресс-форм необходимо учитывать равномерную усадку, вызванную термической обработкой старением. Для стали MS1 характерна линейная усадка около 0,08% в процессе старения, которую необходимо предварительно компенсировать в 3D-модели перед нарезкой.
- Конструкция конформного канала охлаждения: Главное преимущество MS1 — это изготовление вставок для пресс-форм с «конформными каналами охлаждения». 3D-печать позволяет создавать сложные внутренние каналы, недоступные при традиционной механической обработке, что значительно сокращает циклы охлаждения при литье под давлением или литье под давлением (до 40–60%) и существенно продлевает срок службы пресс-форм.
- Рекомендуемые параметры печати:
- Толщина слоя: Обычно это 30 мкм, 40 мкм или 50 мкм.
- Минимальная толщина стенки: Для обеспечения высокой прочности и надежности рекомендуется минимальная толщина стенки 0,3–0,4 мм или более.
Краткое содержание:
Если вам необходимо изготавливать очень сложные конструкции с экстремальными требованиями к прочности и ударной вязкости, или высокопроизводительные пресс-формы и детали с внутренними конформными каналами охлаждения, то порошковая металлургическая сталь MS1 в настоящее время является наиболее зрелым и широко используемым вариантом в области 3D-печати металлом.
Есть ли у него другие подобные материалы? Порошок MS1?
Действительно, у стали MS1 (марганцево-стареющей стали) есть несколько достойных «альтернатив» в области 3D-печати металлом. Однако в отрасли их обычно не называют «MS2» или «MS3». Вместо этого материалы выбираются на основе их специфических свойств (таких как лучшая коррозионная стойкость или более высокая термостойкость).
Ниже представлены три наиболее распространенные альтернативы MS1, а также подробная сравнительная таблица:
Три основные альтернативы MS1
- Инструментальная сталь CX (коррозионностойкая мартенситно-стареющая нержавеющая сталь)
CX можно рассматривать как «нержавеющий брат» MS1. Его также можно подвергать термообработке для достижения высокой твердости, но главное отличие заключается в высоком содержании хрома (Cr), что обеспечивает ему превосходную коррозионную стойкость. Если ваша пресс-форма используется для обработки коррозионно-активных пластмасс (например, ПВХ) или для медицинских и пищевых применений, CX — лучший выбор, чем MS1. - 42CrMo4 (высокопрочная низколегированная сталь)
Это одна из наиболее часто используемых сталей в традиционном машиностроении. Она обладает превосходной прочностью и ударной вязкостью, но её коррозионная стойкость и предельная твердость не так высоки, как у стали MS1. Её преимущество заключается в более низкой стоимости, а инженеры хорошо знакомы с процессами её термообработки. Она широко используется для высоконагруженных конструкционных деталей, таких как автомобильные шестерни и валы. - H13 (штамповая сталь для горячей обработки)
Хотя это не было подробно описано ранее, H13 является наиболее прямым конкурентом MS1 в области литьевых форм. H13 обладает превосходной красностойкостью (способностью сохранять твердость при высоких температурах) и устойчивостью к термической усталости, что делает его очень подходящим для работы в условиях жестких циклов нагрева и охлаждения, таких как литье алюминиевых сплавов под давлением. В сравнении с ним, MS1 имеет более высокую предельную прочность при комнатной температуре, но его высокотемпературные характеристики несколько уступают H13.
Сравнение производительности: MS1 против альтернативных вариантов
| Размерность признаков | MS1 (мартенситная сталь) | CX (Коррозионностойкая инструментальная сталь) | 42CrMo4 (низколегированная сталь) | H13 (штамповая сталь для горячей обработки) |
|---|---|---|---|---|
| Главное преимущество | Сверхвысокая прочность и ударная вязкость | Высокая твердость + коррозионная стойкость | Высокое соотношение цены и качества + высокая прочность | Высокая термостойкость + стойкость к термической усталости |
| Твердость (термообработанная) | Чрезвычайно высокий (48-54 HRC) | Высокий (46-48 HRC) | Средне-высокий (приблизительно 50 HRC) | Высокий (48-52 HRC) |
| Предел прочности | Чрезвычайно высокое (приблизительно 2000 МПа) | Высокое давление (приблизительно 1600 МПа) | Относительно высокое значение (приблизительно 1320 МПа) | Высокое давление (приблизительно 1800 МПа) |
| Коррозионная стойкость | Средний показатель (требуется обработка поверхности) | Отличный | Плохое состояние (склонность к ржавчине) | Средний |
| Высокотемпературные характеристики | Средний | Хороший | Средний | Отличный |
| Типичные области применения | Конформные охлаждающие литьевые формы, конструкционные детали для аэрокосмической отрасли | Формы для медицинского/пищевого применения, формы для коррозионно-стойких пластмасс. | Автомобильные шестерни, валы, общепромышленные конструкционные детали. | Формы для литья под давлением из алюминиевых сплавов, формы для горячей экструзии. |
Советы по выбору материалов
- Стремление к максимальной производительности и сложным конструкциям: Выбирать МС1. В настоящее время это наиболее сбалансированная штамповочная сталь высшего класса с точки зрения комплексной прочности, ударной вязкости и процента успешных оттисков, особенно для вставок с конформными каналами охлаждения.
- Коррозионные среды: Выбирать CX. Например, при обработке огнестойких пластмасс или форм для медицинских катетеров, CX предотвращает ржавление формы и загрязнение изделия.
- Ограниченный бюджет и отсутствие сложных каналов: Выбирать 42CrMo4. Если вы используете 3D-печать только для изготовления нескольких высокопрочных кронштейнов или соединителей и вам не нужна исключительная твердость инструментальной стали, то она предлагает наилучшее соотношение цены и качества.
- Высокотемпературные условия литья под давлением: Выбирать H13. Если форма должна многократно контактировать с расплавленным металлом при температурах в сотни градусов, то термостойкость стали H13 будет более надежной, чем у стали MS1.
Услуги по индивидуальной настройке от Forgecise
Forgecise Мы предлагаем комплексные решения по индивидуальной настройке порошковой стали для штамповочных изделий, охватывающие весь спектр продукции — от стандартных мартенситно-стареющих марок до высокоэффективных составов, разработанных специально для заказчика. Мы поддерживаем такие распространенные марки штамповой стали, как… MS1 (18Ni300/1.2709), CX, H13, и 42CrMo4Мы можем точно регулировать состав, распределение частиц по размерам и сферичность в соответствии с вашими конкретными требованиями. Будь то мелкосерийные образцы для НИОКР (от 1 кг) или заказы тоннами для массового производства, мы гарантируем высокую чистоту, низкое содержание кислорода и превосходную текучесть наших порошков, отвечающих строгим требованиям различных процессов аддитивного производства, включая SLM, ДЕД, и БЖТ.
