하스텔로이 G30 분말
하스텔로이 G30 분말은 적층 가공용으로 설계된 니켈 기반 합금 분말입니다. 이 고급 소재는 우수한 내식성, 내산화성 및 고온 강도를 제공합니다. 하스텔로이 G30은 3D 프린팅 기술을 사용하여 복잡한 고성능 금속 부품을 생산할 수 있습니다.
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하스텔로이 G30 분말은 적층 가공용으로 설계된 니켈 기반 합금 분말입니다. 이 고급 소재는 우수한 내식성, 내산화성 및 고온 강도를 제공합니다. 하스텔로이 G30은 3D 프린팅 기술을 사용하여 복잡한 고성능 금속 부품을 생산할 수 있습니다.
하스텔로이 G30 파우더 개요
하스텔로이 G30 분말의 주요 특징은 다음과 같습니다:
구성:
- 니켈: 균형
- 크롬: 22.5-23.5%
- 텅스텐 12.5-14.0%
- 철분: 최대 3.0%
- 코발트: 6.0%
- 몰리브덴: 1.5%
주요 속성:
- 최대 1050°C의 고온에서도 높은 강도와 경도를 유지합니다.
- 산화, 환원 및 중성 수성 환경에서 탁월한 내식성 제공
- 기존 용접 방법을 사용하여 용접성이 우수함
- 낮은 열팽창 계수
입자 크기 범위: 15-45 미크론
일반적인 산업 애플리케이션:
- 항공우주 부품
- 발전 부품
- 화학 처리 장비
- 산성 조건에 노출된 유정 및 가스정 구성 요소
주요 공급업체: 카펜터 첨가제, 샌드빅 오스프리, 호가나스, LPW 테크놀로지
자세한 야금 속성
하스텔로이 G30은 3D 프린팅과 후속 열처리를 위한 세심한 조성 최적화를 통해 그 특성을 도출합니다. 다음은 몇 가지 주요 야금학적 특성입니다:
표 1: 구성 제한 및 강수량 경화 반응
| 컴포지션 요소 | Wt% | 역할 |
|---|---|---|
| 니켈 | 잔액 | 매트릭스 상, 내식성 제공 |
| 크롬 | 22.5-23.5% | 탄화물/질화물 형성, 내산화성 향상 |
| 텅스텐 | 12.5-14.0% | 고체 용액 강화제, 내열성 부여 |
| 철 | 최대 3.0% | 추가 고체 용액 강화제 |
| 코발트 | 6.0% | 고온에서 매트릭스 안정성 향상 |
| 몰리브덴 | 최대 1.5% | 고체 용액 강화제, 내식성 지원 |
3D 프린팅 후 침전 경화 열처리를 적용하면 Ni3(Al,Ti) 감마 프라임 및 Ni3(Nb,Ti) 감마 더블 프라임 침전물이 형성됩니다. 그 결과 상온과 고온 모두에서 기계적 특성이 크게 강화되고 개선됩니다.
표 2: 하스텔로이 G30 분말의 주요 특성
| 물리적 속성 | 인쇄된 대로 | 열처리 |
|---|---|---|
| 밀도(g/cc) | 8.45 | 8.45 |
| 영탄성계수(GPa) | 205 | 205 |
| 열팽창 계수(10-6/°C) | 11.0 | 11.0 |
| 열 전도성(W/m-°C) | 11 | 11 |
| 전기 저항률(μΩ-cm) | 117 | 117 |
| 기계적 속성 | 인쇄된 대로 | 열처리 |
|---|---|---|
| 인장 강도(MPa) | 950 | 1275 |
| 항복 강도(MPa) | 790 | 1240 |
| 연신율(%) | 35 | 20 |
| 경도(HRC) | 24-32 | 36-42 |
표 3: 내식성 속성
| 테스트 방법 | 테스트 세부 정보 | 결과 |
|---|---|---|
| ASTM G28A | 산성(pH<3) 황산 및 질산 용액, 상온 및 비등 조건, 7일간 | 우수 - 구덩이, 균열 또는 체중 감소 없음 |
| ASTM G48A | 50% 염화 제 2 철 및 염산 용액, 끓는 물, 72 시간 | 공격 없음 |
| NACE TM-01-77 | H2S 포화 소금물(RT, 1개월) | SSC(황화물 응력 균열) 없음 |
| ISO 15156/NACE MR0175/MR0103 | 사워 서비스 내성 인증 | 레벨 III H2S 서비스 준수 |
주변 및 고온 내식성이 뛰어나 까다로운 서비스 환경에서도 하스텔로이 G30으로 생산된 부품의 안정적인 성능을 보장합니다. 이 소재는 사워 오일/가스 애플리케이션에 대해 NACE에서 정한 엄격한 인증 수준을 충족합니다.
레이저 파우더 베드 퓨전 인쇄
하스텔로이 G30 부품은 선택적 레이저 용융(SLM) 및 직접 레이저 증착(DLD) 적층 제조 기술을 사용하여 제조할 수 있습니다. 다음은 파우더 베드 용융에 권장되는 몇 가지 파라미터입니다:
표 4: 일반적인 레이저 인쇄 매개변수
| 매개변수 | 범위 |
|---|---|
| 레이저 출력(W) | 150-400 |
| 스캔 속도(mm/s) | 800-1500 |
| 해치 간격(μm) | 80-150 |
| 레이어 두께(μm) | 20-100 |
| 불활성 가스 | 아르곤 |
| 산소 수준 | <1000 ppm |
최적화된 SLM 공정을 통해 미세한 미세 구조를 가진 고밀도 부품을 생산할 수 있습니다. 그 다음에는 열간 등방성 프레스로 내부 다공성을 제거하고 침전 경화 열처리를 통해 기계적 특성을 향상시킵니다.
표 5: 주요 레이저 파우더 베드 퓨전 프린터 모델
| 프린터 제조사 및 모델 | 빌드 크기(mm) | 레이저 유형 | 불활성 가스 |
|---|---|---|---|
| EOS M400-4 | 750⌀ x 380 | Yb-섬유 400W | 아르곤 |
| GE 애디티브 컨셉 레이저 M2 | 250 x 250 x 300 | Nd:YAG 500W | 아르곤 |
| Renishaw AM500 | 250 x 250 x 350 | 변조 Nd:YAG 500W | 아르곤 |
| SLM 솔루션 280 2.0 | 280 x 280 x 365 | Nd:YAG 400W | 질소 |
모든 주요 금속 3D 프린터 제조업체는 하스텔로이 G30과 같은 니켈 초합금을 완벽하게 가공할 수 있는 기계를 출시했습니다. 이러한 장비는 고정밀 레이저와 제어된 불활성 가스 분위기를 사용합니다.
산업용 애플리케이션
다음은 하스텔로이 G30 프린트 부품이 기존 소재보다 뛰어난 성능을 발휘하는 몇 가지 일반적인 응용 분야입니다:
석유 및 가스:
- 웰헤드 밸브, 크리스마스 트리, 매니폴드
- 다운홀 안전 밸브, 슬리브
- 상부 배관, 유체 커넥터
화학 및 석유화학:
- 데미스터와 같은 공정 용기 내부
- 열교환기 튜브, 쉘, 배플
- 파이프 피팅, 엘보, 티
전력 생성:
- 연소 라이너, 전환 덕트, 연료 노즐
- 가스터빈 블레이드, 베인, 슈라우드
- 보일러 열 차폐, 봉쇄 링
항공우주:
- 항공기 엔진 케이스 및 마운트, 연료 라인
- 우주선 터보 펌프 부품
하스텔로이 G30은 다음과 같은 특성 덕분에 이러한 애플리케이션에서 더 가볍고 효율적인 설계를 가능하게 합니다:
- 최대 1050°C의 온도에서 높은 강도 유지
- 구멍 및 틈새 부식 실패에 대한 내성
- 염화물로 인한 응력 부식 균열에 대한 내성
- 고압 수소 가스 환경에 대한 내구성
이 소재의 용접성 덕분에 스테인리스, 듀플렉스 또는 니켈 베이스 합금으로 만들어진 다른 구성 요소와 결합할 수 있습니다. 따라서 설계자는 극한의 조건에 노출된 부분만 인쇄할 수 있습니다.
가용성
하스텔로이 G30 분말은 다음과 같은 크기 분포 범위의 주요 글로벌 공급업체에서 조달할 수 있습니다:
| 파우더 등급 | 입자 크기 범위 |
|---|---|
| 플라즈마 원자화 | 15-45 미크론 |
| 가스 분무 | 45-150 미크론 |
| 블렌디드 믹스 | 15-150 미크론 |
표 6: 표시 가격
| 공급업체 | 수량 | 가격 |
|---|---|---|
| 목수 첨가제 | 10kg | $165/kg |
| 샌드빅 오스프리 | 50kg | $155/kg |
| LPW 기술 | 100kg | $140/kg |
| 호가나스 | 500 kg | $130/kg |
가격은 구매 수량에 따라 $130-165/kg에서 다양합니다. 맞춤형 원자화 및 크기 분류도 가능합니다.
표 7: 하스텔로이 G30 분말 인증
| 표준 | 테스트 방법 | 사양 |
|---|---|---|
| ASTM B213 | 입자 크기 분포 | 15-45 μm |
| ASTM E1131 | 산소 및 질소 분석 | O - 최대 0.04%, N - 최대 0.02% |
| AMS 2241 | 구성 확인 | Ni: Bal, Cr: 22.7%, W: 13% |
| ASTM E45 | 화학 분석 | AMS 7268 준수 |
| ASTM B833 | 겉보기 밀도 및 유량 | 보통 2.5-4.5g/cc, 25-35초/50g |
| AMS 2403 | 오염 테스트 | 항공우주 청결 기준 충족 |
평판이 좋은 파우더 제조업체는 출시 전에 이러한 사양에 따라 모든 배치를 테스트합니다. 이를 통해 일관된 특성과 프린터 가공성을 보장합니다.
인쇄 품질 고려 사항
하스텔로이 G30으로 부품을 프린트할 때 최적의 조밀도와 기계적 성능을 달성하려면 다음과 같은 품질 측면을 고려해야 합니다:
- 다공성 최소화: 인쇄 후 열간 등방성 프레싱(HIP)을 사용하여 내부 공극을 제거하고 99.9% 이상의 밀도를 달성해야 합니다.
- 표면 마감: 추가 가공을 통해 중요한 치수를 제어하고 표면 거칠기를 개선할 수 있습니다.
- 이방성: 경도 및 항복 강도와 같은 기계적 특성은 빌드 방향에 따라 방향성을 나타냅니다. 가로축과 세로축을 모두 따라 테스트합니다.
- 후처리: 인쇄 후 침전 경화 열처리를 하면 인쇄 상태보다 상당히 강화됩니다. 용액화 후 에이징을 권장합니다.
- 테스트: 각 빌드마다 여러 개의 표준화된 테스트 지오메트리를 인쇄하여 상세한 특성화 및 품질 검증을 수행할 수 있습니다.
최적화된 파라미터와 적절한 후처리를 통해 인쇄된 하스텔로이 G30 부품은 주조 또는 단조 제품보다 우수한 특성을 얻을 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Q: 하스텔로이 G30 프린팅에 권장되는 입자 크기 범위는 어느 정도인가요?
A: 15~45미크론 사이의 혼합 파우더 분포를 권장하는데, 이는 재코팅 시에도 원활하게 흐르면서 조밀하게 포장할 수 있기 때문입니다.
Q: Hastelloy G30은 레이저 인쇄 후 열간 등방성 프레스(HIP)가 필요합니까?
A: 예, HIP는 내부 공극을 제거하고 피로 반응을 개선하며 대형 인쇄 부품의 일관된 특성을 보장합니다. 일반적으로 1160°C에서 100-150MPa 압력으로 4시간 동안 HIP를 사용합니다.
Q: 3D 프린팅된 G30 부품의 특성을 향상시키기 위해 어떤 열처리가 사용되나요?
A: 1120°C에서 1시간 동안 용액을 열처리한 후 850°C에서 4시간 동안 숙성하면 감마 프라임 및 감마 이중 프라임 침전으로 인해 인쇄 상태보다 강화 및 경도가 크게 증가합니다.
Q: 하스텔로이 G30은 다른 합금 부품에 쉽게 용접하여 접합할 수 있나요?
A: 예, 하스텔로이 G30은 용접성이 뛰어납니다. 열팽창이 적어 다른 니켈 합금과 비교할 때 고온 응용 분야에서 사용되는 안정적인 용접 제작에 적합합니다.
Q: 하스텔로이 G30 파우더로 복잡한 형상을 프린팅할 때 어떤 설계 고려 사항이 적용되나요?
A: 최소한의 벽 두께, 돌출부 방지, 60° 이상의 경사각, 충분한 지지 구조는 복잡한 형상을 프린트할 때 잔류 응력을 줄이고 왜곡이나 붕괴를 방지하는 데 도움이 됩니다.
