edelstahl aisi 316l pulver ist ein äußerst vielseitiges Material, das aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, mechanischen Eigenschaften und Schweißbarkeit in verschiedenen Branchen eingesetzt wird. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über Edelstahlpulver 316L und behandelt seine Eigenschaften, Produktionsmethoden, Anwendungen, Lieferanten, Kosten, Installation, Betrieb und Wartung.
Übersicht über Pulver aus rostfreiem Stahl Aisi 316l
Edelstahl 316L-Pulver ist eine Variante der Edelstahlsorte 316, die einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist, um die Ausscheidung von Karbiden beim Schweißen zu minimieren. Das ‘L’ steht für den niedrigeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zum Standardstahl 316. Die Zusammensetzung ist unten angegeben:
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung von Pulver aus rostfreiem Stahl 316L
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Eisen (Fe) | Waage |
| Chrom (Cr) | 16-18 |
| Nickel (Ni) | 10-14 |
| Molybdän (Mo) | 2-3 |
| Manganese (Mn) | ≤ 2 |
| Silizium (Si) | ≤ 1 |
| Kohlenstoff (C) | ≤ 0.03 |
| Phosphor (P) | ≤ 0.045 |
| Schwefel (S) | ≤ 0.03 |
| Nitrogen (N) | ≤ 0.1 |
Die wichtigsten Merkmale von rostfreiem Stahl 316L sind:
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, vergleichbar mit 316er Stahl
- Verbesserte Schweißbarkeit und geringere Sensibilisierungseffekte
- Kann ohne Vorwärmung leicht geschweißt werden
- Widersteht Lochfraß und Spaltkorrosion in rauen Umgebungen
- Hohe Festigkeit und Härteerhaltung bei erhöhter Temperatur
- Leichte Herstellung verschiedener Teile durch Pulvermetallurgie
- Nichtmagnetisches austenitisches Gefüge
316L-Pulver bietet die gleichen Vorteile wie die 316L-Legierung in Pulverform, die sich für die additive Fertigung oder die Herstellung von pulvermetallurgischen Teilen eignet. Die feine Pulvermorphologie ermöglicht die Herstellung komplexer Netzformteile ohne umfangreiche Bearbeitung.
Tabelle 2: Physikalische Eigenschaften von rostfreiem 316L-Stahlpulver
| Eigenschaften | Einheit | 316L SS |
|---|---|---|
| Dichte | g/cm3 | 7.9 |
| Schmelzpunkt | °C | 1375-1400 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/m-K | 16.3 |
| Elektrischer Widerstand | μΩ-cm | 72 |
| Elastizitätsmodul | GPa | 193 |
| Fisch’s Verhältnis | – | 0.30 |
| Spezifische Wärmekapazität | J/g-°C | 0.50 |
Produktionsmethoden für Edelstahl Aisi 316l Pulver
316L-Edelstahlpulver kann mit den folgenden Verfahren hergestellt werden:
Tabelle 3: Herstellungsverfahren für Edelstahlpulver 316L
| Methode | Beschreibung | Merkmale |
|---|---|---|
| Gaszerstäubung | Strom aus geschmolzenem Stahl, der in feine Tröpfchen zerfällt und durch Inertgas schnell erstarrt | Sphärisches Pulver, gute Fließfähigkeit, hohe Reinheit |
| Wasserzerstäubung | Strom aus geschmolzenem Stahl, der durch einen Hochdruck-Wasserstrahl in Tröpfchen zerlegt wird | Unregelmäßiges Pulver, hoher Sauerstoffgehalt |
| Plasma-Zerstäubung | Strom aus geschmolzenem Stahl, der durch einen Plasmabrenner in feinere Tröpfchen zerstäubt wird | Sehr feines kugelförmiges Pulver, legierte Zusammensetzungen |
| Mechanisches Legieren | Elementare/vorlegierte Pulver, die zur Erzielung der Legierungszusammensetzung gemahlen werden | Unregelmäßiges Pulver, Kontaminationsrisiko |
| Elektrolyse | Wässriges elektrolytisches Verfahren zur Abscheidung von Legierungspulver | Dendritisches Pulver, hohe Reinheit |
| Metall-Spritzgießen | Feine Pulver, gemischt mit Bindemitteln und spritzgegossen | Kontrolle über Form und Größe |
Die Gaszerstäubung wird aufgrund der kugelförmigen Morphologie und der glatten Oberfläche des Pulvers für additive Fertigungsanwendungen bevorzugt. Mechanische Legierungs- und Elektrolyseverfahren ermöglichen die Herstellung kundenspezifischer Legierungszusammensetzungen. Das Verfahren zur Pulverherstellung steuert Eigenschaften wie Partikelform, Größenverteilung, Fließfähigkeit, Reinheit und Mikrostruktur.
Anwendungen von Pulver aus rostfreiem Stahl Aisi 316l
Zu den wichtigsten Anwendungen von 316L-Edelstahlpulver gehören:
Tabelle 4: Anwendungen von 316L-Edelstahlpulver
| Industrie | Anwendungen |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Motorkomponenten, Armaturen, Befestigungselemente, Halterungen |
| Automobilindustrie | Ventile, Kolben, Auspuffkomponenten, Schellen, Federn |
| Chemisch | Rohre, Behälter, Pumpen, Ventile, Flansche, Armaturen |
| Öl & Gas | Bohrlochwerkzeuge, Bohrmanschetten, Bohrlochkopfteile, Weihnachtsbäume |
| Medizinisch & zahnärztlich | Implantate, chirurgische Instrumente, Prothetik |
| Lebensmittelverarbeitung | Gefäße, Rohre, Ventile, Armaturen, Verbindungselemente |
| Marine | Propellerwellen, Dieselmotorenteile, Decksausrüstung |
| Additive Fertigung | Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Produktion medizinischer Teile |
Die wichtigsten Gründe für die Verwendung von 316L-Pulver sind die Korrosionsbeständigkeit, die Fähigkeit, längerer Einwirkung von Säuren, Lösungsmitteln, Salzen oder Chloriden standzuhalten, die hohe Temperaturbeständigkeit und die Biokompatibilität für medizinische Implantate und Geräte. Mit 316L-Pulvermetallurgie hergestellte Komponenten haben auch isotrope Eigenschaften im Gegensatz zu Knet- oder Gusslegierungen.
Spezifikationen für Pulver aus rostfreiem Stahl Aisi 316l
316L-Pulver, das in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, muss den nachstehenden Material- und Verfahrensspezifikationen entsprechen:
Tabelle 5: Spezifikationen für 316L-Edelstahlpulver
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Legierungsgrad | 316L nach ASTM A240 |
| Partikelform | Überwiegend kugelförmig |
| Partikelgröße | 15-45 Mikrometer |
| Scheinbare Dichte | > 90% der theoretischen Dichte |
| Zapfstellendichte | ≥ 4 g/cm3 |
| Durchflussmenge | ≤ 25 s/50 g |
| Kohlenstoffgehalt | ≤ 0,03 Gew.-% |
| Sauerstoffgehalt | ≤ 0,1 Gew.-% |
| Stickstoffgehalt | ≤ 0,1 Gew.-% |
| Wasserstoffgehalt | ≤ 0,015 Gew.-% |
| Oberflächenoxid | Dünne Passivierungsschicht |
| Mikrostruktur | Austenitisch, gleichachsige Körner |
Die Partikelgrößenverteilung hängt von der beabsichtigten Anwendungsmethode ab, z. B. Laser-Pulverbettschmelzen, Binder-Jetting oder Metall-Spritzgießen. Feinere Partikelgrößen ermöglichen eine höhere Auflösung, aber eine schlechtere Fließfähigkeit.
Konstruktionsüberlegungen für Pulver aus rostfreiem Stahl aisi 316l
Bei der Konstruktion von Bauteilen aus 316L-Pulver müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden:
Tabelle 6: Überlegungen zur Konstruktion von 316L-Pulverkomponenten
| Parameter | Empfehlungen |
|---|---|
| Wandstärke | ≥ 1 mm für laserbasierte AM |
| Oberflächengüte | Abhängig vom AM-Verfahren, eventuell Nachbearbeitung erforderlich |
| Toleranzen | ± 0,1-0,3% bei AM, höher bei Pulvermetallurgie |
| Orientierung | Die Baurichtung kann die Eigenschaften beeinflussen |
| Unterstützt | In AM erforderlich, Überhänge minimieren |
| Merkmale des Lochs | ≥ 1 mm Durchmesser, Sacklöcher vermeiden |
| Interne Kanäle | ≥ 1 mm Breite, lange freitragende Spannweiten vermeiden |
| Geprägter/gravierter Text | ≥ 1 mm Höhe, feine Details vermeiden |
| Scharfe Ecken | Rund mit 1 mm Radius |
Bei der Konstruktion des Bauteils müssen die Einschränkungen des spezifischen additiven Fertigungsverfahrens berücksichtigt und Nachbearbeitungsschritte wie heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung usw. erleichtert werden. Konstruktionsoptimierungen wie Gitter, Leichtbau und Konsolidierungen sollten ebenfalls bewertet werden.
Lieferanten und Kosten von Edelstahlpulver (Aisi 316l)
Zu den weltweit führenden Anbietern von 316L-Edelstahlpulver gehören:
Tabelle 7: Lieferanten von 316L-Edelstahlpulver
| Unternehmen | Standort | Produktionsmethoden |
|---|---|---|
| Sandvik | Schweden | Gaszerstäubung |
| Tischlertechnik | USA | Gaszerstäubung |
| Praxair | USA | Gaszerstäubung |
| Hoganas | Schweden | Wasserzerstäubung |
| CNPC-Pulver | China | Gaszerstäubung |
Tabelle 8: Preisspanne für 316L-Edelstahlpulver
| Pulverqualität | Partikelgröße | Preisspanne |
|---|---|---|
| 316L | 15-45 Mikrometer | $50-$120/kg |
| Plasma-verdüstes 316L | 15-45 Mikrometer | $80-$250/kg |
| Gasverdüstes 316L | 5-15 Mikrometer | $100-$500/kg |
Die Preise variieren je nach Partikelgrößenverteilung, Produktionsmethode, Reinheitsgrad, Lieferant und Abnahmemenge. Bei plasmagestäubten und feineren gaszerstäubten Pulvern sind die Preise aufgrund der genauen Kontrolle der Pulvereigenschaften höher.
Installation von Komponenten auf 316L-Pulverbasis
Das Installationsverfahren für Komponenten auf 316L-Pulverbasis hängt vom Herstellungsprozess ab:
Tabelle 9: Installationsmethoden für 316L-Pulver-Komponenten
| Methode | Installationsverfahren |
|---|---|
| Additive Fertigung | Nachbearbeitung wie Entfernen von Stützen, Spannungsentlastung, Bearbeitung vor dem Einbau |
| Pulverspritzgießen | Entbindern, Sintern und Endbearbeitung vor dem Einbau |
| Pulvermetallurgie | Verdichtung, Sinterung, Endbearbeitung, Kontrolle vor dem Einbau |
Die Komponenten müssen möglicherweise mit anderen Teilen verbunden oder zusätzlich an Ort und Stelle geschweißt werden. Die Korrosionsbeständigkeit, die Festigkeit und die Übereinstimmung mit der Konstruktion müssen vor dem Einbau überprüft werden. Je nach Bedarf sind geeignete Verbindungskonstruktionen, Dichtungsmittel, Befestigungselemente, Dichtungen und Isolierstücke zu verwenden. Das Personal muss die geltenden Sicherheitsvorschriften für die Handhabung, das Anheben und den Einbau von Metallteilen beachten.
Betrieb und Wartung von 316L-Teilen
Komponenten aus 316L-Pulver sollten gemäß den Konstruktionsspezifikationen betrieben werden, um eine zuverlässige Leistung zu gewährleisten:
Tabelle 10: Richtlinien für den Betrieb von 316L-Pulverkomponenten
| Parameter | Empfehlungen |
|---|---|
| Betriebstemperatur | Bis zu 700°F für verlängerten Einsatz |
| Druckstufe | ~20.000 psi |
| Lädt | Innerhalb der Bemessungslastgrenzen |
| Thermische Zyklen | Vermeiden Sie übermäßige thermische Ermüdungsbedingungen |
| Ätzende Exposition | Längere Exposition gegenüber Chloriden vermeiden >150°F |
Eine routinemäßige Wartung wird empfohlen:
- Auf Beschädigung, Risse, Verschleiß untersuchen
- Prüfen auf Undichtigkeiten, OD-Korrosion, Ablagerungen
- Prüfung der mechanischen Integrität
- Oberflächen reinigen, Ablagerungen entfernen
- Schmieren Sie bewegliche Teile
Ein Austausch kann bei Pulverabbau, Versprödung, Ermüdung oder anderen Ausfallarten erforderlich sein. Das Personal muss beim Umgang mit defekten Pulvermetallkomponenten aufgrund von Brüchen, Trümmern oder anderen Gefahren Vorsicht walten lassen.
Wie man einen zuverlässigen 316L-Pulverlieferanten auswählt
Käufer sollten Anbieter von 316L-Pulver anhand der folgenden Aspekte bewerten:
Tabelle 11: Leitlinien für die Auswahl des Lieferanten von 316L-Pulver
| Parameter | Empfehlungen |
|---|---|
| Fähigkeiten zur Herstellung von Pulvern | Erweiterte Gaszerstäubung oder Plasmakapazität |
| Pulverbescheinigung | ISO 9001, AS9100 Qualitätssystem |
| Prüffähigkeiten | Partikelgröße, Morphologie, chemische Analyse |
| Lagerbestand und Vorlaufzeiten | Verfügbarkeit auf Lager für schnelle Lieferung |
| Technisches Fachwissen | Kenntnisse in Metallurgie und Pulverherstellung |
| Kundenbetreuung | Reaktionsschneller Vertrieb und technische Unterstützung |
| Preisgestaltung | Wettbewerbsfähige Preise für die gewünschte Qualität und Partikelgröße |
| Logistik | Rechtzeitige Zustellung im Inland und im Ausland |
Seriöse Anbieter wie Sandvik, Carpenter, Praxair mit jahrzehntelanger Erfahrung im Pulverbereich sollten bevorzugt werden. Der Käufer muss prüfen, ob der Lieferant in der Lage ist, 316L-Pulver, das seinen Spezifikationen entspricht, zu einem angemessenen Preis zu liefern.
Vor- und Nachteile von 316L-Edelstahlpulver
Tabelle 12: Vorteile und Einschränkungen von Edelstahlpulver 316L
| Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|
| Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit | Teuer im Vergleich zu Kohlenstoffstahlpulver |
| Übertrifft die Qualität 304 Pulver | Geringere Festigkeit als ausscheidungshärtende Legierungen |
| Verbesserte Schweißbarkeit gegenüber 316er Pulver | Anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion |
| Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen | Erfordert Nachbearbeitung nach AM-Erstellung |
| Kann leicht geschweißt und hergestellt werden | Begrenzte Verfügbarkeit von Lieferanten und Legierungen |
| Biokompatibel für medizinische Implantate | Schlechte Zeitstandfestigkeit |
| Pulvermetallurgie ermöglicht komplexe Formen | Schwierig zu schneiden und zu bearbeiten im gehärteten Zustand |
| Fast-Netto-Formteile aus AM | Geringere Ermüdungsfestigkeit als bei geschmiedeten Produkten |
Bei kritischen Anwendungen müssen die Käufer abwägen, ob die überlegene Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Biokompatibilität die höheren Kosten im Vergleich zu anderen rostfreien, Werkzeugstahl-, Kobalt- oder Nickelbasis-Pulversorten rechtfertigen. Es wird empfohlen, Teile aus 316L-Pulver zu testen, um zu überprüfen, ob sie die Konstruktionsanforderungen erfüllen.
Edelstahl 316L-Pulver – Häufig gestellte Fragen (FAQ)
F: Was ist der Unterschied zwischen Edelstahlpulver 316 und 316L?
A: 316L-Pulver hat einen geringeren Kohlenstoffgehalt (max. 0,03 %) als 316-Pulver (max. 0,08 %), um eine bessere Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.
F: Welche Alternativen gibt es zu 316L-Pulver?
A: Zu den Alternativen gehören 304L, 317L für die Schweißbarkeit, 904L, 254SMO, AL-6XN für die Korrosionsbeständigkeit und 17-4PH, 15-5PH für hohe Festigkeit.
F: Welche Pulvergröße ist für das Laserschmelzen von 316L-Pulver am besten geeignet?
A: Für die meisten Laser-Pulverbett-Schmelzanwendungen wird ein Pulver von 15-45 Mikron empfohlen, um ein Gleichgewicht zwischen Fließfähigkeit und Auflösung zu erreichen.
F: Was sind die typischen Verunreinigungen in 316L-Edelstahlpulver?
A: Verunreinigungen können Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Schwefel, Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän, Kupfer und Kobalt umfassen.
F: Welche Nachbearbeitung ist für additiv gefertigte 316L-Teile erforderlich?
A: Die Nachbearbeitung umfasst das Entfernen von Stützen, Spannungsentlastung, HIP, Bearbeitung, Schleifen, Polieren, Passivierung und Prüfung.
F: Was sind gängige Anwendungen für 316L-Pulver?
A: Hardware für die Schifffahrt, Ausrüstung für die chemische Verarbeitung, Öl & Amp; Gaswerkzeuge, medizinische Implantate, Teile für Luft- und Raumfahrtmotoren, Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung.
F: Muss 316L-Pulver heißisostatisch gepresst werden?
A: HIP trägt zur Verbesserung der Verdichtung, zur Verringerung der Porosität und zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von AM 316L-Teilen bei, ist aber nicht immer erforderlich.
F: Ist Pulver aus rostfreiem Stahl 316L korrosionsempfindlich?
A: 316L weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, ist aber dennoch anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion bei längerer Chlorideinwirkung über 60°C.
F: Wie sieht die typische Oberflächenbeschaffenheit von AM-Teilen aus 316L im Ist-Zustand aus?
A: Oberflächenrauhigkeitswerte (Ra) von 10-25 Mikron sind für AM 316L-Teile üblich. Durch Nachbearbeitung kann dieser Wert bei Bedarf um 1 Mikrometer verbessert werden.