18Ni300 Polvere di lega di acciaio inossidabile nichel

18Ni300 (comunemente commercializzato come Maraging 300, M300, o IT 1.2709) è un acciaio maraging ricco di nichel, sviluppato per offrire un'altissima resistenza (>1,9-2,1 GPa dopo l'invecchiamento), un'eccellente tenacità alla frattura, una prevedibile stabilità dimensionale e un'eccezionale lavorabilità allo stato ricotto, il che lo rende la scelta migliore per i componenti più impegnativi del settore aerospaziale, degli utensili e dell'ingegneria ad alte prestazioni, prodotti con la fusione laser a letto di polvere (LPBF / SLM) e altri processi di produzione di polveri. MWAlloys fornisce la polvere 18Ni300 atomizzata a gas a prezzo di fabbrica 100% con consegna rapida a magazzino e lotti personalizzati per la produzione e la prototipazione.

Perché scegliere 18Ni300?

Per i team che scelgono una materia prima per componenti AM o PM ad alta sollecitazione, la polvere maraging 18Ni300 combina un basso contenuto di carbonio con una chimica di nichel-cobalto-molibdeno-titanio progettata per l'indurimento per precipitazione (invecchiamento). Nella sua condizione di tempra per invecchiamento, raggiunge abitualmente una resistenza alla trazione finale di ~1,9-2,1 GPa e una durezza fino a ~53 HRC nei rapporti di laboratorio e di produzione, mantenendo una buona tenacità e una bassa variazione dimensionale durante i cicli termici. In breve: se la priorità di progettazione è massima resistenza con una risposta prevedibile al trattamento termicoIl 18Ni300 è una delle polveri metalliche più collaudate.

Cosa significa 18Ni300?

• Nomi utilizzati nell'industria: 18Ni300, Maraging 300, M300, EN 1.2709, X3NiCoMoTi 18-9-5.

• Perché "300"? Storicamente il "300" indica un obiettivo nominale nelle vecchie unità imperiali (approssimativamente correlato a ~300 ksi ≈ 2.070 MPa di resistenza alla trazione in condizioni di forte invecchiamento).

• Famiglia: Gli acciai Maraging sono stati sviluppati a metà del XX secolo per il settore aerospaziale e per gli utensili, dove era richiesta un'elevata resistenza e una buona tenacità e lavorabilità. Il 18Ni300 è uno dei gradi moderni più comuni utilizzati nella produzione additiva e negli utensili.

Composizione chimica tipica

(Numeri tratti dalle schede tecniche delle principali polveri e dalle schede tecniche dei materiali AM - le finestre di composizione variano leggermente a seconda del fornitore).

La lega contiene intenzionalmente un alto contenuto di Ni e significative aggiunte di Co e Mo, con piccole aggiunte di Ti/Al. Il contenuto estremamente basso di C evita la precipitazione di carburi; il rafforzamento deriva da precipitati intermetallici su scala nanometrica che si formano durante la fase di invecchiamento (tempra).

Produzione di polveri e specifiche consigliate per AM

• Metodo di produzione: L'atomizzazione con gas (azoto o argon) è lo standard industriale per le polveri AM sferiche. Una buona sfericità e bassi satelliti migliorano la fluidità e l'impaccamento degli strati.

• PSD (distribuzione delle dimensioni delle particelle) comune: Le polveri LPBF tipiche sono fornite nelle gamme 15-45 µm o 15-65 µm, a seconda della macchina e dell'applicazione. Per i processi DED si possono utilizzare distribuzioni più ampie.

• Metriche chiave della polvere: densità apparente, portata (Hall), contenuto di ossigeno (<0,02-0,1 wt.% a seconda della specifica), D10/D50/D90. I limiti della frazione di polvere riciclata e le dimensioni dei setacci sono importanti per la coerenza della produzione.

Nota pratica (produzione): richiedere le schede tecniche del fornitore per: densità di battitura, immagini della morfologia delle particelle, contenuto di ossigeno e idrogeno, istogramma PSD e analisi di lotti certificati prima di qualificare la polvere per applicazioni di volo o critiche per la sicurezza.

Microstruttura e meccanismo di invecchiamento

• Microstruttura as-built (AM): tipicamente una matrice martensitica con austenite conservata e una fine sottostruttura cellulare se stampata da LPBF. Per sviluppare la piena resistenza è necessario un trattamento termico successivo alla lavorazione.

• Invecchiamento (indurimento per precipitazione): la ricetta classica di invecchiamento di picco per molte polveri 18Ni300 è ~480-520 °C per 4-8 (a volte 6-10) orea seconda della massa del pezzo e delle proprietà desiderate. La durezza di picco ≈ 50-53 HRC è comunemente riportata dopo un invecchiamento adeguato. Un invecchiamento eccessivo (temperatura più elevata o mantenimento più lungo) porta a un rammollimento e a una possibile reversione dell'austenite.

• Soluzione e sequenza di invecchiamento: Per alcuni processi, si utilizza una ricottura in soluzione (ad esempio, ~820-900 °C) seguita da un rapido raffreddamento e quindi dall'invecchiamento; in molti flussi di lavoro LPBF, l'invecchiamento diretto da as-built produce risultati eccellenti ed evita la variazione dimensionale.

Suggerimento per l'ingegneria: Qualificare sempre un ciclo di trattamento termico con coupon rappresentativi o hardware di volo, perché la geometria del pezzo, la massa termica e le sollecitazioni residue indotte dal processo precedente possono spostare la finestra di invecchiamento ottimale.

Proprietà meccaniche - intervalli tipici

Osservazioni importanti: I dati pubblicati mostrano la direzionalità (orizzontale/verticale) nella condizione di LPBF "as-built"; l'invecchiamento riduce l'anisotropia. Molti lavori peer-reviewed riportano picchi di resistenza alla trazione ≈ 2,0 GPa dopo un adeguato invecchiamento.

Corrosione, usura e stabilità termica

• Resistenza alla corrosione: La 18Ni300 non è di per sé una lega inossidabile - il contenuto di cromo è basso; la resistenza alla corrosione è moderata e significativamente inferiore ai gradi inossidabili (serie 300). Per gli ambienti corrosivi, possono essere necessari rivestimenti superficiali o rivestimenti inossidabili.

• Resistenza all'usura: La resistenza all'usura migliora con l'invecchiamento e la durezza, ma dipende dalla controfaccia e dall'ambiente; gli acciai da maraging possono offrire buone prestazioni tribologiche in molti ruoli dell'utensileria.

• Stabilità termica: Gli acciai maraging possono essere termicamente stabili alle temperature di esercizio tipiche degli utensili, ma un'esposizione prolungata al di sopra della temperatura di invecchiamento (ad esempio, >500-550 °C) può causare un invecchiamento eccessivo e un rammollimento dei pezzi. Per gli utensili per servizi a caldo, è opportuno considerare ricette di sovrainvecchiamento per stabilizzare la microstruttura o scegliere acciai per utensili alternativi.

Produttività - stampa, post-processing, lavorazione, saldatura

• Stampa (LPBF): Il 18Ni300 viene stampato bene con i set di parametri LPBF standard; le finestre di processo influenzano la porosità, la microstruttura e la tensione residua. La densità di energia e la strategia di scansione sono importanti.

• Supporto e distorsione: I pezzi richiedono spesso il supporto di pareti sottili e sporgenze; la ricottura/il trattamento di solubilizzazione prima della lavorazione aggressiva può ridurre la distorsione.

• Lavorazione ed elettroerosione: Gli acciai maraging si lavorano bene in condizioni morbide (pre-invecchiamento); spesso i produttori eseguono lavorazioni aggressive prima dell'invecchiamento per ridurre l'usura degli utensili e raggiungere le tolleranze finali dopo l'invecchiamento (la variazione dimensionale è bassa).

• Saldatura: In molti casi la saldabilità è buona, ma la zona colpita dal calore richiede un invecchiamento per ripristinare la resistenza. Per gli assemblaggi saldati, è necessario adeguare il piano di trattamento termico per evitare zone deboli.

Applicazioni tipiche ed esempi di settore

• Aerospazio e difesa: raccordi strutturali, componenti di attuatori, parti di motori a razzo (dove è richiesta un'elevata resistenza/elevata tenacità).

• Utensili e stampi: inserti per stampi a iniezione raffreddati in modo conforme, utensili per la pressofusione, lamelle e utensili ad alta pressione: i canali di raffreddamento conformi stampati da 18Ni300 sono comuni.

• Industria ad alte prestazioni: robotica, sport motoristici, calibri e dispositivi di fissaggio ad alto carico dove la leggerezza e l'alta resistenza sono importanti.

• Ricerca e R&S: strutture reticolari e parti ottimizzate dal punto di vista topologico, dove l'elevata resistenza per massa è fondamentale.

Controllo qualità, tracciabilità e standard

Norme e specifiche pertinenti (di comune riferimento):

• IT 1.2709 (designazione europea) - maraging 300.

• Serie SAE / AMS per polveri maraging (ad es., AMS materiali e processi elenchi - controllare i documenti AMS specifici per ogni domanda).

• ASTM A579/579M utilizzato come riferimento correlato in alcune schede tecniche.

QA del fornitore: cercate il certificato di analisi (CoA), l'analisi elementare completa, il rapporto sulle dimensioni delle particelle, le misure di flusso/densità e qualsiasi certificazione AMS/ISO rilevante per la vostra catena di fornitura. MWAlloys fornisce CoA e tracciabilità dei lotti per ogni lotto spedito.

Che cosa fornisce MWAlloys?

• Prodotto: polvere pre-legata 18Ni300 / EN 1.2709 atomizzata con gas, opzioni PSD (15-45 µm; 15-65 µm), lotti singoli o misti.

• Prezzi: 100% prezzi diretti in fabbrica - tariffe competitive all'ingrosso, MOQ chiaro e sconti sul volume.

• Inventario e tempi di consegna: manteniamo lotti in stock per la prototipazione e la produzione; disponibilità di pacchetti di campioni; spedizione rapida quando è necessaria la continuità della produzione.

• QA e assistenza: Ogni lotto viene spedito con CoA, file PSD e analisi dell'ossigeno; piccoli campioni QC sono disponibili su richiesta. Offriamo inoltre assistenza tecnica per le raccomandazioni sulla finestra dei parametri AM.

• Personalizzazione: scelte di confezionamento (fusti da 25 kg, campioni da 5 kg), passivazione superficiale su richiesta e politiche di gestione delle polveri rigenerate.

Lista di controllo pratica per la selezione

• Confermare la temperatura di servizio del pezzo rispetto alla temperatura di invecchiamento.

• Decidere la PSD per il processo AM scelto.

• Richiedere il contenuto recente di CoA e ossigeno.

• Eseguire piccoli tagliandi per convalidare la trazione e la tenacità.

• Pianificare la ricottura in soluzione rispetto all'invecchiamento diretto in base alla tolleranza di distorsione.

• Stabilire la politica della frazione di polvere riciclata.

Domande frequenti

1. Il 18Ni300 è un acciaio inossidabile?
   No. 18Ni300 è un acciaio maraging a basso contenuto di cromo e quindi non offre la resistenza alla corrosione di gradi inossidabili come il 316L. Per il servizio corrosivo, utilizzare rivestimenti protettivi o una lega diversa.

2. Quale ciclo di invecchiamento tipico dà le proprietà di picco?
   Molte schede tecniche e laboratori riportano proprietà di picco intorno a 490 °C (≈914 °F) per 6-10 ore (in funzione del pezzo). Temperature di invecchiamento più basse (∼480 °C) possono favorire la fatica; temperature più elevate o tempi di permanenza più lunghi possono provocare un invecchiamento eccessivo e un rammollimento. Convalidare su pezzi rappresentativi.

3. Posso lavorare i pezzi prima dell'invecchiamento?
   Sì. La lega si lavora molto bene in condizioni morbide (pre-invecchiamento); in genere i produttori finalizzano la lavorazione aggressiva prima dell'invecchiamento per proteggere gli utensili e raggiungere le tolleranze finali dopo l'invecchiamento.

4. 18Ni300 è adatto per LPBF/SLM?
   Sì. È ampiamente utilizzato in LPBF con finestre di parametri personalizzate; le proprietà sono sensibili alla direzione di costruzione nello stato di costruzione, ma convergono dopo un'adeguata lavorazione termica.

5. Quale dimensione delle particelle devo scegliere?
   Per LPBF, 15-45 µm o 15-65 µm Le PSD sono comuni. Selezionare la PSD in base alla macchina di ricopertura, allo spessore dello strato desiderato e alla fluidità della polvere.

6. In che modo la polvere riciclata influisce sulla qualità?
   La polvere rigenerata ha spesso un tenore di ossigeno più elevato e frazioni di particelle più piccole; seguire le raccomandazioni del fornitore (in genere rapporto di riciclaggio e setacciatura con tappo) ed eseguire controlli chimici e di flusso periodici.

7. Quale resistenza alla trazione posso aspettarmi dopo l'invecchiamento?
   Resistenza alla trazione di picco intorno a ~2,0 GPa (≈2000 MPa) sono riportati di routine per il materiale adeguatamente invecchiato preparato mediante LPBF o percorsi convenzionali.

8. Il 18Ni300 è saldabile?
   Sì, ha una buona saldabilità, ma i giunti saldati devono essere invecchiati per recuperare la resistenza nella ZTA; valutare le tensioni residue e le proprietà della ZTA per uso strutturale.

9. Quali industrie preferiscono il 18Ni300?
   Aerospaziale, difesa, utensili per lo stampaggio a iniezione (raffreddamento conformale), componenti per il motorsport e attrezzature per la progettazione ad alte prestazioni.

10. Quale documentazione devo ottenere da MWAlloys?
    CoA, istogramma PSD, analisi dell'ossigeno e dell'idrogeno, tracciabilità del lotto e note sul trattamento termico consigliato. MWAlloys li include in ogni spedizione.

Riferimenti autorevoli

• Acciaio Maraging Osprey® 18Ni300-AM - Scheda tecnica Sandvik (Osprey 18Ni300)
• Fusione laser selettiva di acciaio Maraging 18NI-300 - M. Król et al., PMC (2020)