Dubleks paslanmaz çelik toz 2205, 2507 & amp; 2707
3D baskı ile temsil edilen katmanlı üretim teknolojisinin hızla gelişmesiyle, süper dubleks paslanmaz çelik, Denizcilik, kimya ve petrol gibi çeşitli alanlarda uygulanmaya başlanmıştır. Dubleks paslanmaz çelik tozunun hassas ve kontrol edilebilir kimyasal bileşimi, bu tür bir tozun hazırlanmasının temeli ve zorluğudur. Bu makale, üretim pratiği perspektifinden, istikrarlı seri üretim elde etmek için kilit teknolojilerin nasıl aşılacağını ayrıntılı olarak analiz etmektedir.
Dubleks Paslanmaz Çelik (DSS), karşılaştırılabilir hacimde ferrit (α) ve östenit (γ) fraksiyonlarından oluşan çok fazlı bir yapısal metal malzemedir. Ferritik paslanmaz çelik ve östenitik paslanmaz çeliğin avantajlarını mükemmel korozyon direnci, yüksek mukavemet ve iyi plastisite ile birleştirir.
Tablo 1'de tipik dubleks paslanmaz çelikler 2205, 2507 ve 2707'nin kimyasal bileşimi ve Tablo 2'de bu tipik paslanmaz çeliklerin mekanik özellikleri gösterilmektedir.
| Sınıf | UNS No. | EN No. | C | Cr | Ni | Mo | Cu | N |
| 2205 | S32205 | 1.4462 | ≤0.03 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 3.0-3.5 | – | 0.14-0.20 |
| 2507 | S32507 | 1.441 | ≤0.03 | 24.0-26.0 | 6.0-8.0 | 3.0-5.0 | ≤0.5 | 0.24-0.32 |
| 2707 | S32707 | ≤0.03 | 26.0-29.0 | 5.5-9.5 | 4.0-5.0 | ≤1.0 | 0.30-0.50 |
Tablo 1 2205, 2507, 2707'nin kimyasal bileşimi (ağırlıkça %)
| UNS No. | Rp0.2/Mpa(ksi) | Rm/Mpa(ksi) | δ/% | EN No. | Rp0.2/Mpa(ksi) | Rm/Mpa(ksi) | δ/% | |
| 2205 | S32205 | 450(65) | 655(95) | 25 | 1.4462 | 460(67) | 640(93) | 25 |
| 2507 | S32507 | 550(80) | 795(116) | 15 | 1.441 | 530(77) | 730(106) | 20 |
| 2707 | S32707 | 580(84) | 850(124) | 25 | 570(83) | 845(123) | 25 |
Tablo 2 2205, 2507, 2707'nin mekanik özellikleri
Bunlar arasında süper dubleks paslanmaz çelik 2507 denizcilik, kimya ve petrol mühendisliği uygulamaları için özel olarak tasarlanmış olup, klorür asitleri içeren zorlu ortamlarda mükemmel çukurlaşma direnci, iyi korozyon direnci ve yüksek mekanik özelliklere sahiptir.
Şekil 1, dubleks ve östenitik paslanmaz çeliklerin asetik asit ve farklı miktarlarda formik asit karışımında kaynama sıcaklıklarındaki korozyon hızının karşılaştırmasını göstermektedir. Şekil 2, ASTM G482 (%6 FeCl) ile ölçülen katı çözelti tavlamasında çeşitli paslanmaz çeliklerin çukur ve çatlak korozyon direncinin karşılaştırmasını göstermektedir3).
Enerji ve çevre koruma konularının giderek ilerlemesiyle birlikte, gelgit enerjisi üretim ekipmanındaki türbinin kabuğu ve kanadı, nükleer enerji santralindeki vana ve bazı kükürt giderme cihazlarındaki pervane çoğunlukla dökme dubleks paslanmaz çelik kullanmaktadır. Ancak karmaşık yapıya sahip bazı dubleks paslanmaz çelik dökümlerin dökümü zordur ve bu da gelişimini sınırlar.
Geleneksel döküm işlemleriyle karşılaştırıldığında, 3D baskının avantajı, istenen şekli elde etmek için ekstrüzyon, dövme, döküm ve ikincil işleme gibi geleneksel üretim yöntemlerini içermeden karmaşık parçaları doğrudan tozlardan serbestçe üretme yeteneğidir ve malzemenin mekanik özellikleri döküm seviyesini karşılayabilir veya aşabilir.
Truer Technology Co, Ltd'nin 2021 yılından bu yana bir dizi dubleks paslanmaz çelik tozunun araştırma ve geliştirmesine başladığı anlaşılmaktadır. Bu tür dubleks paslanmaz çelik yüksek N içeriğine ve dar bir bileşim aralığına sahiptir ve alaşımdaki N içeriğinin doğru ve istikrarlı bir şekilde nasıl kontrol edileceği de teknik bir zorluktur.
N alaşımının termodinamik ve kinetik hesaplamalarına dayanarak, TruerPaslanmaz çelik tozu RD ekibi, istikrarlı ve doğru N kontrolü elde etmek için ayarlanabilir bir N alaşım kontrol süreci formüle etmiştir. Truer tarafından üretilen N içeren dubleks paslanmaz çelik serisinin kontrol seviyesi Şekil 3'te gösterilmektedir ve tüm fırınlardaki tüm dubleks paslanmaz çelik türlerinin N içeriği hedef aralıkta kontrol edilmektedir. 2205'in N içeriği ağırlıkça %0,16~0,19 arasında, 2507'nin N içeriği ağırlıkça %0,26~0,30 arasında, 2707'nin N içeriği ağırlıkça %0,42~0,46 arasında istikrarlı bir şekilde kontrol edilebilir.
Şekil 4, Truer tarafından üretilen 2507 dubleks paslanmaz çeliğin farklı fırınlarındaki ana alaşım elementlerinin değişimini göstermektedir. Çeşitli alaşım elementlerinin içeriğinin farklı fırınlarda temelde aynı olduğunu ve iyi eritme kontrol kabiliyetini gösterdiğini göstermiştir.
Bu nedenle alaşım elementleri kontrolü için, Truer paslanmaz çelik tozuRD ekibi veri odaklı atomizasyon teknolojisi geliştirdi, katılaşma sırasında faz geçişi, katılaşma sırasında termal iletkenliğin değişimi ve sıvı metalin fiziksel özellikleri (viskozite, yüzey gerilimi) dahil olmak üzere parametrelerin simülasyon hesaplamasını tamamladı ve dubleks paslanmaz çeliğin gaz atomizasyonu için eksiksiz veri desteği sağlayan tam bir “metal katılaşma sürecinin fiziksel özellikleri” seti oluşturdu. 2507 dubleks paslanmaz çeliğin korelasyon fiziksel özelliklerinin simülasyon sonuçları Şekil 5-8'de gösterilmektedir.
Şekil 9, Truer tarafından üretilen PSD 15-53μm olan 2507 süper dubleks paslanmaz çelik tozunun SEM morfolojisini göstermektedir. Toz iyi bir küreselliğe, pürüzsüz bir yüzeye ve az sayıda uydu bilyeye sahiptir. Tablo 3, farklı kalitelerde dubleks paslanmaz çelik tozlarının fiziksel özelliklerinin karşılaştırmasını göstermektedir. Partikül boyutu (15-53um) kontrolünün çok kararlı olduğunu göstermiştir (D10:18-23um, D50:32-36um, D90:52-56um).
| Sınıf | UNS No. | Boyut Dağılımı | Akışkanlık (s/50g) | Görünür Yoğunluk (g/cm³) | Musluk Yoğunluğu (g/cm³) |
| 2205 | S32205 | D10/um:21,6 D50/um:34,7 D90/um:54,3 | 20 | 4.20 | 4.73 |
| 2507 | S32507 | D10/um:20.3 D50/um:32,9 D90/um:52,4 | 19.8 | 4.18 | 4.7 |
| 2707 | S32707 | D10/um:20.5 D50/um:33,1 D90/um:53,5 | 19.6 | 4.16 | 4.68 |
Tablo 3 PSD 15-53um olan farklı dubleks paslanmaz çelik tozlarının fiziksel özellikleri
Paslanmaz çelik tozlarının araştırma ve geliştirme ekibi, dubleks paslanmaz çelik tozunun metalografik incelemesini de gerçekleştirmiştir. Şekil 10, PSD 15-53μm olan 2507 tozundaki tozun aşındırma durumunu göstermektedir. Şekilden, tozun içinde düzgün eş eksenli kristal yapı olduğu açıkça gözlemlenebilir.
Truers, bilgisayar destekli alaşımlama tasarımı, atmosfer ayarlı alaşımlama prosesi, veriye dayalı özelleştirilmiş gaz atomizasyonu ve diğer entegre kontrol teknolojileri dahil olmak üzere bazı araştırma ve geliştirmelere katkıda bulunan seri çift fazlı paslanmaz çelik parti ve istikrarlı üretimi başarıyla gerçekleştirdi.
Truer, nikel bazlı süper alaşım Inconel 738LC, CMSX-4, Haynes 230, Hastelloy B, Monel 400, BNi-7, NiCrAlY gibi bir dizi üst düzey toz ürün geliştirmiş ve üretmiştir, Nitinol NiTi50, Invar 36, Co bazlı süper alaşım Triballoy T800, Haynes 188 ve yüksek entropili alaşım FeCoCrNiMn, AlCoCrFeNi, FeCoNiCrTi, WMoTaNbZr, FeCoNiCrV, CoCrNi vb.