ステンレス鋼 AISI 316L パウダー

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目次

ステンレススチール AISI 316L パウダー は、その優れた耐食性、機械的特性、溶接性により、様々な産業で使用されている汎用性の高い材料である。この記事では、316Lステンレス鋼粉末の特性、製造方法、用途、サプライヤー、コスト、設置、運用、メンテナンスについて包括的な概要を説明します。

ステンレス鋼 aisi 316l の粉の概観

ステンレス鋼316Lパウダーは、溶接中の炭化物析出を最小限に抑えるため、低炭素含有量を含むグレード316ステンレス鋼のバリエーションです。L’は、標準的な316鋼と比較して炭素含有量が低いことを示します。組成は以下の通りです:

表1:ステンレス鋼316L粉末の化学組成

エレメント重量
鉄(Fe)バランス
クロム(Cr)16-18
ニッケル(Ni)10-14
モリブデン (Mo)2-3
マンガン (Mn)≤ 2
ケイ素 (Si)≤ 1
カーボン(C)≤ 0.03
リン (P)≤ 0.045
硫黄 (S)≤ 0.03
窒素(N)≤ 0.1

316Lステンレスの主な特徴は以下の通りである:

  • 316グレードに匹敵する優れた耐食性
  • 溶接性の向上と感作効果の低減
  • 予熱なしで容易に溶接できる
  • 過酷な環境下での孔食や隙間腐食に耐える
  • 高温下でも高い強度と硬度を維持
  • 粉末冶金で様々な部品に簡単に加工できる
  • 非磁性オーステナイト組織

316L粉末は、積層造形や粉末冶金による部品製造に適した粉末状で、バルクの316L合金と同じ利点を提供します。微細な粉末形態により、複雑なネットシェイプの部品を大規模な機械加工なしで製造することができます。

表2: 316Lステンレス鋼粉末の物理的性質

プロパティ単位316L SS
密度g/cm37.9
融点°C1375-1400
熱伝導率W/m-K16.3
電気抵抗率μΩ-cm72
弾性係数GPa193
ポアソン比0.30
比熱容量J/g-°C0.50

ステンレス鋼 aisi 316l 粉末の製造方法

316Lステンレス鋼粉末は以下の方法で製造できる:

表3: 316Lステンレス鋼粉末の製造方法

方法説明特徴
ガス噴霧溶鋼の流れは不活性ガスによって微細な液滴に分解され、急速に凝固する。球状粉末、良好な流動性、高純度
水の霧化高圧ウォータージェットで液滴に分解された溶鋼流不規則な粉末、高酸素含有
プラズマ霧化プラズマトーチで微粒化された溶鋼流非常に微細な球状粉末、合金組成物
メカニカルアロイング合金組成を達成するために粉砕された元素/合金粉末不規則な粉末、コンタミネーションのリスク
電解合金粉末を析出させる水系電解プロセス樹枝状粉末、高純度
金属射出成形微粉末をバインダーと混合して射出成形形状とサイズのコントロール

ガスアトマイゼーションは、粉末の球状形態と滑らかな表面により、積層造形用途に好まれる。メカニカルアロイングと電解法は、カスタム合金組成の製造を可能にする。粉末製造法は、粒子形状、粒度分布、流動性、純度、微細構造などの特性を制御する。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉
ステンレス鋼 AISI 316L パウダー 4

ステンレス鋼 aisi 316l の粉の適用

316Lステンレス鋼粉末の主な用途には、以下のようなものがある:

表4: 316Lステンレス鋼粉末の用途

産業用途
航空宇宙エンジン部品、フィッティング、ファスナー、ブラケット
自動車バルブ、ピストン、排気部品、クランプ、スプリング
ケミカルパイプ、容器、ポンプ、バルブ、フランジ、継手
石油・ガスダウンホールツール、ドリルカラー、坑口部品、クリスマスツリー
メディカル&デンタルインプラント、手術器具、補綴物
食品加工容器、チューブ、バルブ、継手、ファスナー
マリンプロペラシャフト、ディーゼルエンジン部品、甲板設備
積層造形航空宇宙、自動車、医療部品製造

316L粉末を使用する主な原動力は、耐食性、酸、溶媒、塩、または塩化物への長時間の曝露に耐える能力、高温安定性、医療用インプラントやデバイスの生体適合性である。316L粉末冶金を使用した部品は、錬合金や鋳造合金とは異なり、等方的な特性も持っています。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉のための指定

様々な用途に使用される316L粉末は、以下の材料およびプロセス仕様に適合しなければならない:

表5: 316Lステンレス鋼粉末の仕様

パラメータ仕様
合金グレードASTM A240による316L
粒子形状主に球形
粒子径15-45ミクロン
見かけ密度理論密度の90
タップ密度≥ 4 g/cm3
流量≤ 25 s/50 g
炭素含有量≤ 0.03 wt
酸素含有量≤ 0.1 wt
窒素含有量≤ 0.1 wt
水素含有量≤ 0.015 wt
表面酸化物薄いパッシベーション層
微細構造オーステナイト系、等軸粒

粒度分布は、レーザー粉末床溶融、バインダージェット、金属射出成形など、目的とする応用方法によって異なる。粒子径が細かいほど高分解能が得られますが、流動性は劣ります。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉末のための設計の考察

316L粉末から部品を設計する際には、様々な設計要素を考慮しなければならない:

表6: 316L粉末コンポーネントの設計上の考慮点

パラメータ推薦の言葉
肉厚≥ レーザーベースのAMでは1mm以上
表面仕上げAMプロセスに依存し、後加工が必要な場合もある。
公差AMでは± 0.1~0.3%、粉末冶金ではそれ以上
オリエンテーション建築の方向は物件に影響を与える
サポートAMに必要、オーバーハングを最小限に抑える
穴の特徴≥ 直径1mm以上、ブラインドホールは避ける
内部チャンネル≥ 幅≧1mm、長い非支持スパンを避ける
エンボス/エングレービング文字≥ 高さ1mm以上、細かい部分は避ける
シャープなコーナー半径1mmの円形

部品設計は、使用する特定の積層造形プロセスの制限を考慮し、熱間静水圧プレス、熱処理、表面仕上げなどの後処理を容易にする必要がある。格子、軽量化、統合などの設計最適化も評価する必要があります。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉末の供給業者および費用

316Lステンレス鋼粉末の世界的な大手サプライヤーには、以下のようなものがある:

表7: 316Lステンレス鋼粉末サプライヤー

会社概要所在地生産方法
サンドビックスウェーデンガス噴霧
カーペンター・テクノロジーアメリカガス噴霧
プラクセアアメリカガス噴霧
ヘガネススウェーデン水の霧化
CNPCパウダー中国ガス噴霧

表8:316Lステンレス鋼粉末の価格帯

パウダーグレード粒子径価格帯
316L15-45ミクロン50~120ドル/kg
プラズマアトマイズ316L15-45ミクロンkgあたり80~250ドル
ガス噴霧316L5~15ミクロン100~500ドル/kg

価格は、粒度分布、製造方法、純度レベル、サプライヤー、購入量によって異なります。プラズマアトマイズパウダーやより微細なガスアトマイズパウダーは、パウダーの特性を精密にコントロールするため、より高い価格が要求されます。

316Lパウダーベース部品の取り付け

316L粉末をベースとした部品の取り付け工程は、製造工程によって異なります:

表9:316L粉末コンポーネントの取り付け方法

方法インストール手順
積層造形取り付け前のサポート除去、応力除去、機械加工などの後処理
粉末射出成形設置前の脱バインダー、焼結、仕上げ
粉末冶金圧縮、焼結、仕上げ、設置前の検査

コンポーネントは、他の部品との接合や、所定の位置での追加溶接が必要になる場合があります。取り付け前に、耐食性、強度レベル、設計適合性を確認する必要がある。必要に応じて、適切な接合設計、シーリング材、ファスナー、ガスケット、絶縁パッドを使用すること。作業員は、金属部品の取り扱い、吊り上げ、設置に適用される安全手順に従わなければならない。

316L部品の操作とメンテナンス

316L 粉末部品は、性能の信頼性を確保するために、設計仕様に従って運転されるべきである:

表10: 316L粉末コンポーネント操作ガイドライン

パラメータ推薦の言葉
動作温度長時間の使用に耐える700°Fまで
定格圧力~20,000 psi
負荷設計荷重の範囲内
熱サイクル過度の熱疲労状態を避ける
腐食性の暴露塩化物への長時間の曝露を避ける。

定期的なメンテナンスをお勧めする:

  • 損傷、亀裂、摩耗の点検
  • 漏れ、OD腐食、付着物のチェック
  • 機械的完全性のテスト
  • 表面の清掃、付着物の除去
  • 可動部に注油する

粉末の劣化、脆化、疲労、その他の故障モードが発生した場合、交換が必要になることがある。破損、破片、その他の危険のため、故障した粉末金属部品を取り扱う際には、作業員は注意を払わなければならない。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉
金属粉末

信頼できる316L粉末サプライヤーの選び方

バイヤーは、316L 粉末サプライヤーを以下の側面から評価する必要がある:

表 11: 316L 粉末サプライヤー選定のガイドライン

パラメータ推薦の言葉
粉体製造能力高度なガス噴霧またはプラズマ能力
パウダー認証ISO 9001、AS9100品質システム
試験能力粒子径、形態、化学分析
在庫とリードタイム迅速な配達のための在庫状況
技術的専門知識冶金学および粉末製造に関する知識
カスタマーサービス迅速な営業および技術サポート
価格要求されるグレードと粒度に対して競争力のある価格設定
物流国内外へのタイムリーな配送が可能

Sandvik、Carpenter、Praxairのような、数十年の粉末の経験を持つ評判の良いサプライヤーを優先すべきである。買い手は、サプライヤーが仕様に合致した316L粉末を合理的なコストで一貫して供給できるかどうかを評価しなければならない。

316Lステンレスパウダーの長所と短所

表12:316Lステンレス鋼粉末の利点と限界

メリット制限事項
優れた耐食性炭素鋼粉末に比べて高価
304グレードのパウダーを上回る析出硬化合金より強度が低い。
316パウダーより溶接性が向上孔食や隙間腐食の恐れがある
高温耐酸化性AMビルド後の後処理が必要
溶接や加工が容易サプライヤーと合金の入手可能性が限られている
医療用インプラントの生体適合性クリープ破断強度が低い
粉末冶金は複雑な形状を可能にする硬化状態では切削加工が困難
AMからのニアネットシェイプパーツ鍛造品より疲労強度が低い

重要な用途の場合、購入者は、優れた耐食性、 溶接性、生体適合性が、他のステンレス、 工具鋼、コバルト、ニッケルベースの粉末鋼種 よりも高いコストを正当化できるかどうかを 評価する必要がある。316L粉末部品が設計要件を満たしていることを確認するため、部品試験を推奨する。

ステンレス鋼 aisi 316l 粉
ステンレス鋼 AISI 316L パウダー 5

ステンレス鋼 316L パウダー – よくある質問 (FAQ)

Q: 316と316Lの違いは何ですか?

A: 316Lパウダーは316パウダー(0.08%以下)よりも炭素含有量が低く(0.03%以下)、溶接性と耐食性に優れています。

Q: 316Lパウダーの代替品には何がありますか?

A: 代替品としては、溶接性では304L、317L、耐食性では904L、254SMO、AL-6XN、高強度では17-4PH、15-5PHがある。

Q: 316L粉末のレーザー溶解に最適な粉末サイズは?

A: ほとんどのレーザー粉末溶融用途では、流動性と解像度のバランスを考慮し、15~45ミクロンの粉末を推奨しています。

Q: 316Lステンレス鋼粉末に含まれる代表的な不純物は何ですか?

A:不純物には、酸素、窒素、水素、硫黄、炭素、ケイ素、マンガン、クロム、ニッケル、モリブデン、銅、コバルトが含まれます。

Q: 添加製造された316L部品にはどのような後処理が必要ですか?

A: 後処理には、サポート除去、応力除去、HIP、機械加工、研削、研磨、パッシベーション、テストが含まれます。

Q: 316L粉末の一般的な用途は何ですか?

A:船舶用ハードウェア、化学処理装置、オイル&ランプ、ガスツール、医療用インプラント、航空宇宙エンジン部品、食品加工機器。

Q: 316Lパウダーは熱間静水圧プレスが必要ですか?

A: HIPは、AM316L部品の緻密化、気孔率の低減、機械的特性の向上に役立ちますが、必ずしも必須ではありません。

Q: 316Lステンレスパウダーは腐食しやすいですか?

A: 316Lは耐食性に優れていますが、60℃を超える長時間の塩化物暴露による孔食や隙間腐食の影響を受けやすくなっています。

Q: 316L AM部品の標準的な表面仕上げはどのようなものですか?

A: 表面粗さ(Ra)は10-25ミクロンが一般的です。必要であれば、後加工でこの値を1ミクロン改善することができます。

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