18Ni300 Legierungspulver Rostfreier Stahl Nickel

18Ni300 (gemeinhin vermarktet als Martensitaushärtung 300, M300oder DE 1.2709) ist ein nickelhaltiger martensitaushärtender Stahl, der entwickelt wurde, um eine extrem hohe Festigkeit (>1,9-2,1 GPa nach der Alterung), eine hervorragende Bruchzähigkeit, eine vorhersehbare Dimensionsstabilität und eine außergewöhnliche Bearbeitbarkeit im geglühten Zustand zu bieten. Dies macht ihn zur ersten Wahl für anspruchsvolle Teile für die Luft- und Raumfahrt, den Werkzeugbau und den Hochleistungsmaschinenbau, die durch Laser Powder Bed Fusion (LPBF / SLM) und andere Pulververfahren hergestellt werden. MWAlloys liefert gasverdüstes 18Ni300-Pulver auf der Basis von 100% zu Werkspreisen mit schneller Lagerlieferung und maßgeschneiderten Losgrößen für Produktion und Prototyping.

Warum 18Ni300?

Für Teams, die sich für ein Ausgangsmaterial für hochbeanspruchte AM- oder PM-Komponenten entscheiden, kombiniert das Martensitaushärtungspulver 18Ni300 einen niedrigen Kohlenstoffgehalt mit einer Nickel-Kobalt-Molybdän-Titan-Chemie, die für die Ausscheidungshärtung (Alterung) entwickelt wurde. Im ausgehärteten Zustand erreicht es in Labor- und Produktionsberichten routinemäßig eine Zugfestigkeit von ~1,9-2,1 GPa und eine Härte von bis zu ~53 HRC, während es gleichzeitig eine gute Zähigkeit und eine geringe Maßänderung während der thermischen Zyklen beibehält. Kurz gesagt: Wenn die Priorität der Konstruktion darin besteht maximale Festigkeit bei vorhersehbarem Wärmebehandlungsverhalten18Ni300 gehört zu den bewährtesten Metallpulvern auf dem Markt.

Was bedeutet 18Ni300?

• In der Industrie verwendete Namen: 18Ni300, Martensitaushärtung 300, M300, EN 1.2709X3NiCoMoTi 18-9-5.

• Warum "300"? Historisch gesehen bezeichnet die "300" ein nominales Ziel in den alten imperialen Einheiten (entspricht ungefähr ~300 ksi ≈ 2.070 MPa Zugfestigkeit in stark gealtertem Zustand).

• Familie: Martensitaushärtende Stähle wurden Mitte des 20. Jahrhunderts für die Luft- und Raumfahrt und den Werkzeugbau entwickelt, wo hohe Festigkeit sowie gute Zähigkeit und Bearbeitbarkeit erforderlich waren. 18Ni300 ist eine der gängigsten modernen Stahlsorten, die in der additiven Fertigung und im Werkzeugbau verwendet werden.

Typische chemische Zusammensetzung

(Die Zahlen stammen aus den Datenblättern führender Pulver und AM-Materialien - die Zusammensetzungsfenster variieren je nach Anbieter leicht).

Die Legierung enthält absichtlich einen hohen Ni-Gehalt und erhebliche Co- und Mo-Anteile mit geringen Ti/Al-Zusätzen. Der extrem niedrige C-Gehalt verhindert Karbidausscheidungen; die Verfestigung erfolgt durch intermetallische Ausscheidungen im Nanobereich, die sich während der Alterung (Anlassen) bilden.

Pulverproduktion und empfohlene Pulverspezifikationen für AM

• Herstellungsverfahren: Gaszerstäubung (Stickstoff oder Argon) ist der Industriestandard für sphärische AM-Pulver. Gute Sphärizität und geringe Satelliten verbessern die Fließfähigkeit und die Schichtpackung.

• Gemeinsame PSD (Partikelgrößenverteilung): Die typischen LPBF-Pulver werden je nach Maschine und Anwendung in den Bereichen 15-45 µm oder 15-65 µm geliefert. Für DED-Verfahren können breitere Verteilungen verwendet werden.

• Wichtige Kennzahlen zum Pulver: Schüttdichte, Durchflussmenge (Hall), Sauerstoffgehalt (<0,02-0,1 Gew.% je nach Spezifikation), D10/D50/D90. Die Grenzwerte für den Anteil des recycelten Pulvers und die Siebgrößen sind wichtig für die Produktionskonsistenz.

Praktische Hinweise (Produktion): Fordern Sie die Datenblätter der Lieferanten an: Klopfdichte, Bilder der Partikelmorphologie, Sauerstoff- und Wasserstoffgehalt, PSD-Histogramm und zertifizierte Chargenanalysen, bevor Sie das Pulver für Flug- oder sicherheitskritische Anwendungen qualifizieren.

Mikrostruktur und Alterungsmechanismus

• Mikrostruktur im eingebauten Zustand (AM): typischerweise eine martensitische Matrix mit Restaustenit und feinzelligem Gefüge, wenn sie mit LPBF gedruckt werden. Um die volle Festigkeit zu entwickeln, ist eine Wärmebehandlung nach der Verarbeitung erforderlich.

• Alterung (Ausscheidungshärtung): das klassische Peak-Aging-Rezept für viele 18Ni300-Pulver lautet ~480-520 °C für 4-8 (manchmal 6-10) Stundenabhängig von der Masse des Teils und den gewünschten Eigenschaften. Die Spitzenhärte ≈ 50-53 HRC wird üblicherweise nach angemessener Alterung angegeben. Eine Überalterung (höhere Temperatur oder längere Haltezeit) führt zu einer Erweichung und möglicherweise zu einer Austenitumwandlung.

• Lösung und Alterungsprozess: Bei einigen Verfahren wird eine Lösungsglühung (z. B. ~820-900 °C) mit anschließender schneller Abkühlung und Alterung verwendet; in vielen LPBF-Arbeitsabläufen führt die direkte Alterung im Ist-Zustand zu hervorragenden Ergebnissen und vermeidet Maßänderungen.

Technischer Tipp: Qualifizieren Sie einen Wärmebehandlungszyklus immer mit repräsentativen Proben oder Flugteilen, da die Teilegeometrie, die thermische Masse und frühere prozessinduzierte Eigenspannungen das optimale Alterungsfenster verschieben können.

Mechanische Eigenschaften - typische Bereiche

Wichtige Bemerkungen: Die veröffentlichten Datensätze zeigen die Richtungsabhängigkeit (horizontal/vertikal) im LPBF-Bauzustand; die Alterung verringert die Anisotropie. Viele von Fachleuten begutachtete Arbeiten berichten von Spitzenzugfestigkeiten ≈ 2,0 GPa nach ordnungsgemäßer Alterung.

Korrosion, Verschleiß und thermische Stabilität

• Korrosionsbeständigkeit: 18Ni300 ist keine rostfreie Legierung im eigentlichen Sinne - der Chromgehalt ist gering; die Korrosionsbeständigkeit ist mäßig und deutlich geringer als bei den rostfreien Sorten (Serie 300). Für korrosive Umgebungen können Oberflächenbeschichtungen oder rostfreie Verkleidungen erforderlich sein.

• Abriebfestigkeit: Die Verschleißfestigkeit verbessert sich mit der Alterung/Härte, hängt jedoch von der Gegenfläche und der Umgebung ab; martensitaushärtende Stähle können in vielen Bereichen der Werkzeugherstellung gute tribologische Eigenschaften aufweisen.

• Thermische Stabilität: Martensitaushärtende Stähle können bei den für den Werkzeugbau typischen Betriebstemperaturen thermisch stabil sein, aber bei längerer Exposition über der Alterungstemperatur (z. B. >500-550 °C) können die Teile überaltern und weich werden. Bei Warmarbeitswerkzeugen sind Überalterungsrezepte zur Stabilisierung des Gefüges in Betracht zu ziehen oder alternative Werkzeugstähle zu wählen.

Verarbeitbarkeit - Druck, Nachbearbeitung, Bearbeitung, Schweißen

• Druck (LPBF): 18Ni300 lässt sich mit Standard-LPBF-Parametersätzen gut drucken; Prozessfenster beeinflussen Porosität, Mikrostruktur und Eigenspannung. Energiedichte und Scan-Strategie spielen eine Rolle.

• Unterstützung und Verzerrung: Teile erfordern oft eine Unterstützung für dünne Wände und Überhänge; Glühen/Lösungsbehandlung vor der aggressiven Bearbeitung kann den Verzug verringern.

• Spanende Bearbeitung & EDM: Martensitaushärtende Stähle lassen sich im weichen (vorgealterten) Zustand gut bearbeiten; häufig führen die Hersteller vor dem Altern eine aggressive Bearbeitung durch, um den Werkzeugverschleiß zu verringern und die Endtoleranzen nach dem Altern zu erreichen (die Maßänderung ist gering).

• Schweißen: Die Schweißbarkeit ist in vielen Fällen gut, aber die wärmebeeinflusste Zone erfordert eine Alterung, um die Festigkeit wiederherzustellen. Bei geschweißten Bauteilen ist der Wärmebehandlungsplan so anzupassen, dass Schwachstellen vermieden werden.

Typische Anwendungen und Industriebeispiele

• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Strukturbauteile, Antriebskomponenten, Teile von Raketenmotoren (wo hohe Festigkeit/hohe Zähigkeit erforderlich ist).

• Werkzeuge und Gussformen: Konform gekühlte Spritzgusseinsätze, Druckgusswerkzeuge, Lamellen und Hochdruckwerkzeuge - LPBF-gedruckte konforme Kühlkanäle, die durch 18Ni300 ermöglicht werden, sind üblich.

• Leistungsstarke Industrie: Robotik, Motorsportvorrichtungen, Lehren und hochbelastbare Befestigungselemente, bei denen geringes Gewicht und hohe Festigkeit wichtig sind.

• Forschung und Entwicklung: Gitterstrukturen und topologieoptimierte Teile, bei denen eine hohe Festigkeit pro Masse entscheidend ist.

Qualitätskontrolle, Rückverfolgbarkeit und Normen

Einschlägige Normen und Spezifikationen (mit allgemeiner Bezugnahme):

• DE 1.2709 (Europäische Bezeichnung) - Martensitaushärtung 300.

• SAE / AMS-Serien für Maraging-Pulver (z. B. AMS Materialien und Verfahren Auflistungen - prüfen Sie die spezifischen AMS-Dokumente pro Antrag).

• ASTM A579/579M wird in einigen Datenblättern als Referenz verwendet.

Lieferanten-Qualitätssicherung: Suchen Sie nach Analysezertifikaten (CoA), vollständigen Elementaranalysen, Partikelgrößenberichten, Durchfluss-/Dichtemessungen und allen für Ihre Lieferkette relevanten AMS/ISO-Zertifizierungen. MWAlloys bietet CoAs und Chargenrückverfolgbarkeit für jede ausgelieferte Charge.

Was liefert MWAlloys?

• Produkt: gasverdüstes 18Ni300 / EN 1.2709 vorlegiertes Pulver, PSD-Optionen (15-45 µm; 15-65 µm), Einzellose oder gemischte Lose.

• Preisgestaltung: 100% Fabrikdirektpreise - wettbewerbsfähige Mengenpreise, klare MOQ und Mengenrabatte.

• Lagerbestand und Vorlaufzeiten: Wir unterhalten Lagerbestände für Prototypen und Produktion; Musterpakete sind erhältlich; schneller Versand, wenn Sie eine kontinuierliche Produktion benötigen.

• QA & Dienstleistung: Jede Charge wird mit CoA, PSD-Datei und Sauerstoffanalyse geliefert; kleine QC-Muster sind auf Anfrage erhältlich. Wir bieten auch technische Unterstützung für Empfehlungen zu AM-Parameterfenstern.

• Anpassungen: verschiedene Verpackungen (25-kg-Fässer, 5-kg-Muster), Oberflächenpassivierung auf Anfrage und Richtlinien für den Umgang mit Recycling-Pulver.

Praktische Checkliste für die Auswahl

• Bestätigen Sie die Betriebstemperatur des Teils gegenüber der Alterungstemperatur.

• Bestimmen Sie die PSD für den gewählten AM-Prozess.

• Fordern Sie den aktuellen CoA- und Sauerstoffgehalt an.

• Führen Sie kleine Bauproben durch, um die Zugfestigkeit und Zähigkeit zu prüfen.

• Planen Sie die Lösungsglühung im Vergleich zur direkten Alterung auf der Grundlage der Verzugstoleranz.

• Festlegung einer Politik für die recycelte Pulverfraktion.

FAQs

1. Ist 18Ni300 ein rostfreier Stahl?
   Nr. 18Ni300 ist ein martensitaushärtender Stahl mit geringem Chromgehalt und bietet daher nicht die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahlsorten wie 316L. Für korrosive Anwendungen sind Schutzbeschichtungen oder eine andere Legierung zu verwenden.

2. Welcher typische Alterungszyklus ergibt die besten Eigenschaften?
   In vielen Datenblättern und Labors werden Spitzenwerte um 490 °C (≈914 °F) für 6-10 Stunden (teilabhängig). Niedrigere Alterungstemperaturen (∼480 °C) können Ermüdung begünstigen; höhere Temperaturen oder längere Haltezeiten können zu Überalterung und Erweichung führen. Validieren Sie an repräsentativen Teilen.

3. Kann ich Teile vor der Alterung bearbeiten?
   Ja. Die Legierung lässt sich im weichen (vorgelagerten) Zustand sehr gut bearbeiten; in der Regel beenden die Hersteller die aggressive Bearbeitung vor dem Auslagern, um die Werkzeuge zu schützen und die endgültigen Toleranzen nach dem Auslagern zu erreichen.

4. Ist 18Ni300 für LPBF/SLM geeignet?
   Ja, es wird häufig in LPBF mit maßgeschneiderten Parameterfenstern verwendet; die Eigenschaften sind im eingebauten Zustand empfindlich gegenüber der Baurichtung, konvergieren aber nach entsprechender thermischer Behandlung.

5. Welche Partikelgröße sollte ich wählen?
   Für LPBF, 15-45 µm oder 15-65 µm PSDs sind üblich. Wählen Sie das PSD auf der Grundlage des maschinellen Überlackierers, der gewünschten Schichtdicke und der Fließfähigkeit des Pulvers.

6. Wie wirkt sich recyceltes Pulver auf die Qualität aus?
   Rückgewonnenes Pulver hat oft einen höheren Sauerstoffgehalt und kleinere Partikelfraktionen; befolgen Sie die Empfehlungen des Lieferanten (in der Regel gedeckeltes Recycling-Verhältnis und Siebung) und führen Sie regelmäßige Chemikalien-/Durchflusskontrollen durch.

7. Welche Zugfestigkeit kann ich nach der Alterung erwarten?
   Spitzenwerte der Zugfestigkeit um ~2,0 GPa (≈2000 MPa) werden routinemäßig für ordnungsgemäß gealtertes Material berichtet, das mit LPBF oder konventionellen Verfahren hergestellt wurde.

8. Ist 18Ni300 schweißbar?
   Ja, es ist gut schweißbar, aber Schweißverbindungen sollten gealtert werden, um die Festigkeit in der WEZ wiederherzustellen; bewerten Sie Eigenspannungen und WEZ-Eigenschaften für die strukturelle Verwendung.

9. Welche Branchen bevorzugen 18Ni300?
   Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Spritzgießwerkzeuge (konforme Kühlung), Motorsportkomponenten und Hochleistungsvorrichtungen für die Technik.

10. Welche Unterlagen sollte ich von MWAlloys erhalten?
    CoA, PSD-Histogramm, Sauerstoff- und Wasserstoffanalyse, Chargenrückverfolgbarkeit und empfohlene Wärmebehandlungshinweise. MWAlloys liefert diese mit jeder Lieferung mit.

Maßgebliche Referenzen

• Osprey® 18Ni300-AM Martensitaushärtender Stahl - Sandvik-Datenblatt (Osprey 18Ni300)
• Selektives Laserschmelzen von Maraging-Stahl 18NI-300 - M. Król et al., PMC (2020)