18Ni300 Aleación Polvo Acero Inoxidable Níquel

18Ni300 (comúnmente comercializado como Maraging 300, M300o ES 1.2709) es un acero martensítico envejecido rico en níquel desarrollado para proporcionar una resistencia ultra alta (>1,9-2,1 GPa después del envejecimiento), una excelente tenacidad a la fractura, una estabilidad dimensional predecible y una maquinabilidad excepcional en el estado recocido, lo que lo convierte en la mejor opción para las exigentes piezas aeroespaciales, de utillaje y de ingeniería de alto rendimiento fabricadas mediante fusión de lecho de polvo por láser (LPBF / SLM) y otros procesos de polvo. MWAlloys suministra polvo atomizado con gas 18Ni300 a precio de fábrica 100% con entrega rápida de existencias y tamaños de lote a medida para producción y prototipos.

¿Por qué elegir 18Ni300?

Para los equipos que eligen una materia prima para componentes AM o PM sometidos a grandes esfuerzos, el polvo martensítico envejecido 18Ni300 combina un bajo contenido en carbono con una composición química de níquel-cobalto-molibdeno-titanio diseñada para el endurecimiento por precipitación (envejecimiento). En su estado endurecido por envejecimiento, alcanza de forma rutinaria una resistencia a la tracción de ~1,9-2,1 GPa y una dureza de hasta ~53 HRC en informes de laboratorio y de producción, al tiempo que conserva una buena tenacidad y un bajo cambio dimensional durante los ciclos térmicos. En resumen: si la prioridad de diseño es máxima resistencia con una respuesta previsible al tratamiento térmicoEl 18Ni300 es uno de los polvos metálicos más probados.

¿Qué significa 18Ni300?

• Nombres utilizados en la industria: 18Ni300, Maraging 300, M300, EN 1.2709X3NiCoMoTi 18-9-5.

• ¿Por qué "300"? Históricamente, el "300" denota un objetivo nominal en las antiguas unidades imperiales (aproximadamente correlacionado con ~300 ksi ≈ 2.070 MPa de resistencia a la tracción en condiciones muy envejecidas).

• Familia: Los aceros martensíticos se desarrollaron a mediados del siglo XX para la industria aeroespacial y de utillaje, donde se requería una alta resistencia con una buena tenacidad y maquinabilidad. El 18Ni300 es una de las calidades modernas más utilizadas en la fabricación aditiva y el mecanizado.

Composición química típica

(Cifras extraídas de las fichas técnicas de los principales polvos y materiales AM; las ventanas de composición varían ligeramente según el proveedor).

La aleación contiene intencionadamente un alto contenido de Ni y una cantidad significativa de Co y Mo, con pequeñas adiciones de Ti/Al. El contenido extremadamente bajo de C evita la precipitación de carburos; el refuerzo procede de precipitados intermetálicos a nanoescala que se forman durante la etapa de envejecimiento (revenido).

Producción de polvo y especificaciones de polvo recomendadas para AM

• Método de producción: La atomización con gas (nitrógeno o argón) es la norma industrial para polvos AM esféricos. Una buena esfericidad y unos satélites bajos mejoran la fluidez y el empaquetamiento de las capas.

• PSD común (distribución del tamaño de las partículas): Los polvos LPBF típicos se suministran en los rangos de 15-45 µm o 15-65 µm dependiendo de la máquina y la aplicación. Para los procesos DED pueden utilizarse distribuciones más amplias.

• Métricas clave del polvo: densidad aparente, caudal (Hall), contenido de oxígeno (<0,02-0,1 wt.% dependiendo de la especificación), D10/D50/D90. Los límites de la fracción de polvo reciclado y los tamaños de tamiz son importantes para la coherencia de la producción.

Nota práctica (producción): solicite hojas de datos del proveedor para: densidad de toma, imágenes de morfología de partículas, contenidos de oxígeno e hidrógeno, histograma PSD y análisis de lotes certificados antes de calificar el polvo para aplicaciones de vuelo o críticas para la seguridad.

Microestructura y mecanismo de envejecimiento

• Microestructura as-built (AM): normalmente una matriz martensítica con austenita retenida y subestructura celular fina si se imprime por LPBF. Es necesario un tratamiento térmico posterior para desarrollar toda la resistencia.

• Envejecimiento (endurecimiento por precipitación): la receta clásica de envejecimiento pico para muchos polvos 18Ni300 es ~480-520 °C durante 4-8 (a veces 6-10) horasdependiendo de la masa de la pieza y de las propiedades deseadas. La dureza máxima ≈ 50-53 HRC se suele alcanzar tras un envejecimiento adecuado. El envejecimiento excesivo (temperatura más alta o mantenimiento más prolongado) provoca el reblandecimiento y la posible reversión de la austenita.

• Solución y secuencia de envejecimiento: En algunos procesos, se utiliza un recocido en solución (p. ej., ~820-900 °C) seguido de un enfriamiento rápido y, a continuación, el envejecimiento; en muchos flujos de trabajo LPBF, el envejecimiento directo a partir de as-built da excelentes resultados y evita el cambio dimensional.

Consejo de ingeniería: Calificar siempre un ciclo de tratamiento térmico con cupones representativos o hardware de vuelo porque la geometría de la pieza, la masa térmica y la tensión residual inducida por procesos anteriores pueden cambiar la ventana de envejecimiento óptima.

Propiedades mecánicas - gamas típicas

Observaciones importantes: Los conjuntos de datos publicados muestran direccionalidad (horizontal/vertical) en la condición LPBF as-built; el envejecimiento reduce la anisotropía. Muchos trabajos revisados por pares informan de picos de resistencia a la tracción ≈ 2,0 GPa tras un envejecimiento adecuado.

Corrosión, desgaste y estabilidad térmica

• Resistencia a la corrosión: 18Ni300 no es una aleación inoxidable propiamente dicha - el contenido de cromo es bajo; la resistencia a la corrosión es moderada y significativamente inferior a la de los grados inoxidables (serie 300). En entornos corrosivos, pueden ser necesarios revestimientos superficiales o de acero inoxidable.

• Resistencia al desgaste: La resistencia al desgaste mejora con el envejecimiento/dureza, pero depende de la contracara y del entorno; los aceros martensíticos pueden presentar un buen rendimiento tribológico en muchas funciones de utillaje.

• Estabilidad térmica: Los aceros martensíticos pueden ser térmicamente estables a las temperaturas de funcionamiento típicas del utillaje, pero una exposición prolongada por encima de la temperatura de envejecimiento (por ejemplo, >500-550 °C) puede sobreenvejecer y ablandar las piezas. Para el utillaje de servicio en caliente, considere recetas de sobreenvejecimiento para estabilizar la microestructura o elija aceros de utillaje alternativos.

Fabricabilidad: impresión, posprocesado, mecanizado, soldadura

• Impresión (LPBF): 18Ni300 se imprime bien con los conjuntos de parámetros estándar de LPBF; las ventanas de proceso influyen en la porosidad, la microestructura y la tensión residual. La densidad de energía y la estrategia de escaneado son importantes.

• Soporte y distorsión: Las piezas suelen requerir el apoyo de paredes delgadas y voladizos; el recocido/tratamiento de disolución antes del mecanizado agresivo puede reducir la distorsión.

• Mecanizado y electroerosión: Los aceros martensíticos se mecanizan bien en estado blando (preenvejecido); a menudo los fabricantes realizan un mecanizado agresivo antes del envejecimiento para reducir el desgaste de las herramientas y alcanzar las tolerancias finales después del envejecimiento (el cambio dimensional es bajo).

• Soldadura: La soldabilidad es buena en muchos casos, pero la zona afectada por el calor requiere envejecimiento para recuperar la resistencia. En el caso de los ensamblajes soldados, hay que adaptar el plan de tratamiento térmico para evitar zonas débiles.

Aplicaciones típicas y ejemplos industriales

• Aeroespacial y defensa: accesorios estructurales, componentes de actuadores, piezas de motores de cohetes (cuando se requiera alta resistencia/alta tenacidad).

• Herramientas y moldes: insertos de moldes de inyección refrigerados por conformación, utillaje de fundición a presión, laminillas y utillaje de alta presión: son habituales los canales de refrigeración conformados impresos en LPBF habilitados con 18Ni300.

• Industria de alto rendimiento: robótica, accesorios para deportes de motor, calibres y fijaciones de alta carga en los que el peso ligero y la alta resistencia son importantes.

• Investigación e I+D: estructuras reticulares y piezas de topología optimizada en las que es fundamental una elevada resistencia por masa.

Control de calidad, trazabilidad y normas

Normas y especificaciones pertinentes (de referencia habitual):

• ES 1.2709 (designación europea) - maraging 300.

• Series SAE / AMS para polvos maraging (por ejemplo, AMS materiales y procesos listados - consulte los documentos específicos de la AMS por solicitud).

• ASTM A579/579M utilizada como referencia relacionada en algunas hojas de datos.

Control de calidad de proveedores: busque un certificado de análisis (CoA), un análisis elemental completo, un informe granulométrico, mediciones de flujo/densidad y cualquier certificación AMS/ISO relevante para su cadena de suministro. MWAlloys proporciona CoAs y trazabilidad de lotes para cada lote enviado.

¿Qué suministra MWAlloys?

• Producto: Polvo prealeado 18Ni300 / EN 1.2709 atomizado por gas, opciones de PSD (15-45 µm; 15-65 µm), lotes individuales o mezclados.

• Precios: 100% precio directo de fábrica - tarifas competitivas a granel, MOQ claro y descuentos por volumen.

• Inventario y plazos de entrega: mantenemos lotes en stock para prototipos y producción; paquetes de muestras disponibles; envío rápido cuando necesite continuidad en la producción.

• Control de calidad y servicio: cada lote se envía con CoA, archivo PSD y análisis de oxígeno; pequeñas muestras de QC disponibles a petición. También ofrecemos asistencia técnica para recomendaciones sobre la ventana de parámetros AM.

• Personalización: opciones de envasado (bidones de 25 kg, muestra de 5 kg), pasivación de superficies a petición y políticas de manipulación de polvo recuperado.

Lista práctica de selección

• Confirme la temperatura de servicio de la pieza frente a la temperatura de envejecimiento.

• Decidir la PSD para el proceso AM elegido.

• Solicite el contenido reciente de CoA y oxígeno.

• Ejecutar pequeños cupones de construcción para validar la tracción y la tenacidad.

• Planificar el recocido en solución frente al envejecimiento directo en función de la tolerancia a la distorsión.

• Establecer una política de fracción de polvo reciclado.

Preguntas frecuentes

1. ¿Es el 18Ni300 un acero inoxidable?
   Nº 18Ni300 es un acero martensítico envejecido con bajo contenido en cromo y, por tanto, no ofrece la resistencia a la corrosión de los grados inoxidables como el 316L. Para servicios corrosivos, utilice revestimientos protectores o una aleación diferente.

2. ¿Qué ciclo de envejecimiento típico proporciona las propiedades máximas?
   Muchas hojas de datos y laboratorios informan de las propiedades de los picos en torno al 490 °C (≈914 °F) durante 6-10 horas (depende de la pieza). Las temperaturas de envejecimiento más bajas (∼480 °C) pueden favorecer la fatiga; las temperaturas más altas o las retenciones más largas pueden envejecer en exceso y reblandecer. Validar en piezas representativas.

3. ¿Puedo mecanizar las piezas antes de envejecerlas?
   Sí. La aleación se mecaniza muy bien en estado blando (pre-envejecido); normalmente los fabricantes finalizan el mecanizado agresivo antes del envejecimiento para proteger las herramientas y alcanzar las tolerancias finales post-envejecimiento.

4. ¿Es 18Ni300 adecuado para LPBF/SLM?
   Sí, se utiliza ampliamente en LPBF con ventanas de parámetros a medida; las propiedades son sensibles a la dirección de construcción en el estado as-built, pero convergen tras un tratamiento térmico adecuado.

5. ¿Qué tamaño de partícula debo elegir?
   Para LPBF, 15-45 µm o 15-65 µm Los PSD son habituales. Seleccione el PSD en función de la máquina de recubrimiento, el espesor de capa deseado y la fluidez del polvo.

6. ¿Cómo afecta el polvo reciclado a la calidad?
   El polvo recuperado suele tener más oxígeno y fracciones de partículas más pequeñas; siga las recomendaciones del proveedor (normalmente, proporción de reciclado con tapón y tamizado) y realice comprobaciones periódicas de productos químicos/flujo.

7. ¿Qué resistencia a la tracción puedo esperar tras el envejecimiento?
   Picos de resistencia a la tracción en torno a ~2,0 GPa (≈2000 MPa) para material adecuadamente envejecido preparado por LPBF o rutas convencionales.

8. ¿Es soldable el 18Ni300?
   Sí, tiene buena soldabilidad, pero las uniones soldadas deben envejecerse para recuperar la resistencia en la ZAT; evaluar las tensiones residuales y las propiedades de la ZAT para uso estructural.

9. ¿Qué industrias prefieren 18Ni300?
   Aeroespacial, defensa, herramientas de moldeo por inyección (refrigeración conforme), componentes de deportes de motor y accesorios de ingeniería de alto rendimiento.

10. ¿Qué documentación debo obtener de MWAlloys?
    CoA, histograma PSD, análisis de oxígeno e hidrógeno, trazabilidad del lote y notas de tratamiento térmico recomendadas. MWAlloys las incluye con cada envío.

Referencias autorizadas

• Acero martensítico envejecido Osprey® 18Ni300-AM - Sandvik Datasheet (Osprey 18Ni300)
• Fusión selectiva por láser de acero martensítico envejecido 18NI-300 - M. Król et al., PMC (2020)