마레이징 스틸 350 파우더
마레이징 스틸 350 파우더는 적층 제조, 특히 우수한 연성과 함께 높은 경도와 강도가 필요한 응용 분야를 위해 설계된 침전 경화성 마르텐사이트강 분말입니다. 몰리브덴, 코발트, 니켈, 알루미늄, 티타늄 및 기타 합금 원소가 독특하게 혼합되어 있어 강도가 매우 높은 것으로 알려져 있습니다.
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목차
개요
마레이징 스틸 350 파우더 은 적층 제조, 특히 우수한 연성과 함께 높은 경도와 강도를 필요로 하는 응용 분야를 위해 설계된 침전 경화성 마르텐사이트강 분말입니다. 몰리브덴, 코발트, 니켈, 알루미늄, 티타늄 및 기타 합금 원소가 독특하게 혼합되어 있어 강도가 매우 높은 것으로 알려져 있습니다.
마르텐사이트강은 탄소 함량이 낮고 니켈-알루미늄-몰리브덴의 가용성이 높다는 점에서 독특합니다. 탄소 함량이 낮기 때문에 탄화물의 분리나 침전을 방지하고, 강력한 합금으로 인해 마르텐사이트 매트릭스 내에서 금속 간 상 침전으로 인한 노화 경화를 촉진할 수 있습니다.
마레이징 스틸 350 파우더의 주요 특성:
- 매우 높은 인장 수율과 궁극의 강도
- 우수한 연성 및 인성
- 뛰어난 골절 인성
- 높은 경도
- 적당히 높은 온도에서 과노화 및 치수 변화에 대한 내성 강화
- 우수한 용접성
- 특성에 맞게 열처리 가능
- 우수한 가공성 및 광택성
마레이징강 350은 항공우주, 항공, 방위, 석유 및 가스, 모터스포츠, 툴링, 금형, 금형 부품 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 이 소재를 사용하면 엔지니어는 성능과 내구성을 유지하면서 무게를 줄일 수 있습니다.
'350' 명칭은 에이징 처리 후 최종 인장 강도가 350ksi 또는 2400MPa임을 나타냅니다. 마레이징 스틸 300 및 마레이징 스틸 550과 같은 더 높은 강도의 변형 제품도 사용할 수 있습니다.
구성
마레이징 스틸 350 파우더의 구성은 일반적으로 다음과 같습니다:
마레이징 스틸 350 분말 구성
| 합금 원소 | 무게 % |
|---|---|
| 니켈(Ni) | 17-19 |
| 코발트 (Co) | 8-9 |
| 몰리브덴(Mo) | 4-5 |
| 티타늄(Ti) | 0.6-0.8 |
| 알루미늄(Al) | 0.05-0.15 |
| 탄소(C) | ≤ 0.03 |
| 망간(Mn) | ≤ 0.1 |
| 인(P) | ≤ 0.01 |
| 유황(S) | ≤ 0.01 |
| 실리콘(Si) | ≤ 0.1 |
| 철(Fe) | 잔액 |
마레이징 강의 강도는 탄소 기반 탄화물이 아닌 노화 처리 중에 형성되는 금속 간 침전물에서 비롯됩니다. 따라서 탄소 수준은 의도적으로 낮게 유지됩니다.
티타늄은 경화된 Ni3Ti 침전물을 생성하는 데 매우 중요합니다. 알루미늄은 Ni3(Al,Ti) 침전물을 형성하여 티타늄의 활성을 최적화합니다. 니켈과 코발트 함량이 높으면 담금질 중에 더 강하게 분할되어 노화 강화의 동역학이 향상됩니다.
몰리브덴은 고용체 강화 기능을 추가합니다. 실리콘, 망간, 인, 황과 같은 불순물은 골절 인성을 감소시킬 수 있으므로 최소화합니다.
속성
마레이징 스틸 350 분말의 물리적 및 기계적 특성
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 밀도 | 8g/cm3 |
| 융점 | 1400°C ± 30°C |
| 열 전도성 | 10-12 W/m.K |
| 탄성 계수 | 190-210 GPa |
| 푸아송 비율 | 0.28-0.30 |
| 전기 저항 | 0.80 마이크로헴-㎝ |
| 열팽창 계수 | 10-11 x 10-6 /K |
| 경도 | 40-52 HRC, 400-550 HB |
애즈 빌트 부품의 일반적인 기계적 특성
| 속성 | 마레이징 스틸 350 |
|---|---|
| 인장 항복 강도 | 235ksi(1600MPa) |
| 인장 강도 | 290-330 ksi(2000-2275 MPa) |
| 휴식 시 신장 | 3-8% |
| 면적 감소 | 30-35% |
일반적인 기계적 특성 - 열처리 및 숙성됨
| 속성 | 마레이징 스틸 350 |
|---|---|
| 인장 항복 강도 | 280-300 ksi(1930-2070 MPa) |
| 인장 강도 | 340-350 ksi(2350-2400 MPa) |
| 휴식 시 신장 | 8-13% |
| 면적 감소 | 8-15% |
| 골절 인성 | 75-100 MPa√m |
| 경도 | 50-52 HRC, 475-525 HB |
강수량 경화를 촉진하는 추가 열처리 및 숙성 사이클을 통해 놀라운 초고강도 효과를 얻을 수 있습니다.
적절한 온도와 숙성 시간은 원하는 수준의 숙성도를 달성하는 데 매우 중요하며, 과도하게 숙성하면 강도와 경도가 감소할 수 있습니다.
마레이징 강철 부품은 강도 외에도 다른 항공우주 합금에 비해 연성, 파괴 인성 및 파괴 저항성이 우수합니다. 중량 대비 강도 비율도 매우 높습니다.
애플리케이션
마레이징 스틸 350의 탁월한 중량 대비 강도 비율은 다음과 같은 용도에 적합합니다:
마레이징 스틸 350 파우더 애플리케이션
| 섹터 | 부품 및 구성 요소 |
|---|---|
| 항공우주 | 랜딩기어 부품, 액추에이터, 피팅, 패스너, 기어 |
| 항공 전자 공학 | 견고한 인클로저 및 하우징 |
| 방어 | 병기, 총신, 탄약 케이스, 광학 기기 |
| 모터스포츠 | 서스펜션, 스티어링 메커니즘 |
| 자동차 | 정밀 툴링, 사출 금형 |
| 도구 및 다이 | 성형 금형, 프레스 금형, 금형, 주조 금형 |
| 석유 및 가스 | 밸브, 펌프, 유선 |
가볍지만 매우 견고한 마레이징 스틸 350 부품을 사용하면 동적 작업 하중에서 필요한 극한의 내구성을 유지하면서 무게를 크게 줄일 수 있습니다.
열처리를 통해 내마모성을 위한 적당히 높은 경도, 내하중 또는 탄도 용도를 위한 최대 항복 강도, 균형 잡힌 강도와 연성 등 다양한 용도에 맞게 마레이징 강재의 특성을 맞춤화할 수 있습니다.
3D 프린팅을 사용하면 격자 및 냉각 채널과 같은 복잡한 형상을 마레이징 강철 부품에 통합하여 강성과 성능을 유지하면서 무게를 더욱 줄일 수 있습니다. 이는 항공우주 및 모터스포츠 경주와 같은 산업에서 점점 더 중요해지고 있습니다.
사양, 등급 및 표준
재료 사양
| 사양 | 설명 |
|---|---|
| AMS 6514 | 어닐링 및 침전 경화 강철 봉강, 단조 및 빌렛 |
| MIL-S-46850 | 항공기 랜딩기어 부품용 고강도 마레이징 강재 |
| ASTM A564 / A564M | 마레이징 강재 표준 사양 |
| AMS 2759 / 2759M | 어닐링 및 침전 경화 강판 |
| MIL-S-16216K | 마레이징 강판의 군용 사양 |
사용 가능한 성적
| 등급 | 공칭 인장 강도 |
|---|---|
| 마레이징 스틸 200 | 200ksi(1380MPa) |
| 마레이징 스틸 250 | 250ksi(1720MPa) |
| 마레이징 스틸 350 | 350ksi(2400MPa) |
| 마레이징 스틸 550 | 550ksi(3790MPa) |
이 등급은 열처리 및 노화 후 달성한 공칭 인장 강도를 나타냅니다. 특정 용도를 위한 마레이징 300 강철(2110 MPa)과 같은 다른 변형도 존재합니다.
업계 표준
- AMS 2772 - 마레이징 강재의 열처리
- AMS 2773 - 마레이징 강재의 후처리
- AMS 2774 - 소성강의 시효 경화
- SAE AMS 7001 - 마레이징 강재의 초음파 검사
- SAE AMS 2655 - 마레이징 강철의 자성 입자 검사
이러한 표준은 생산자와 최종 사용자가 일관성 있게 철강 자재 및 부품을 가공하고 품질을 검사하는 데 도움이 됩니다.
마레이징 스틸 350 분말 공급업체
마레이징 스틸 350 분말 제조업체
| 회사 | 설명 |
|---|---|
| LPW 기술 | AM 산업을 위한 선도적인 금속 분말 공급업체 |
| 샌드빅 오스프리 | 평판이 좋은 특수 합금 분말 제조업체 |
| 에라스틸 | 고성능 연강 및 스테인리스강 생산업체 |
| 목수 첨가제 | 맞춤형 합금 분말의 주요 생산업체 |
| 프렉스에어 | 항공우주 분야에 첨단 금속 분말을 공급합니다. |
| AP&C | 가스 및 물 분무 금속 분말 전문 기업 |
표시 가격
| 제품 양식 | 가격 범위 |
|---|---|
| 마레이징 스틸 350 파우더 | $115-145 kg당 |
| 마레이징 스틸 350 와이어 | $165-215 kg당 |
가격은 주문 수량, 리드 타임, 품질 검사 및 제조업체가 제공하는 부가 가치 서비스에 따라 달라집니다. 대량 주문은 일반적으로 파우더 공급업체로부터 할인 혜택을 받을 수 있습니다.
부가 가치 서비스
- 선별 및 분류
- 블렌딩 및 맞춤형 합금 개발
마레이징 강 분말 처리
마레이징 강 분말은 유동성과 포장 밀도가 우수하여 바인더 제팅 및 레이저 파우더 베드 융합 적층 제조에 적합합니다.
원하는 기계적 특성을 가진 고밀도 인쇄를 달성하려면 매개변수를 최적화해야 합니다.
인쇄 매개변수
| 매개변수 | 일반적인 범위 | 역할 |
|---|---|---|
| 레이어 두께 | 20-50 μm | 더 얇은 레이어로 해상도 향상 |
| 레이저 파워 | 100-400 W | 통합을 위한 입자 용융 |
| 스캔 속도 | 100-1000 mm/s | 밀도와 빌드 속도 균형 맞추기 |
| 해치 간격 | 80-150μm | 밀도화를 위한 겹치는 해치 |
| 파우더 베드 온도 | 100-150°C | 잔여 스트레스 최소화 |
열처리
마레이징강 350에서 초고강도를 달성하기 위해서는 용액화 후 시효 처리가 필수적입니다.
일반적인 열처리 일정
- 용액 어닐링 - 820-830°C에서 1시간 동안 가열하고 공기로 식힘
- 강수량 경화 - 480°C에서 6시간 동안 숙성 후 실온으로 식힙니다.
온도와 시간은 부품 크기와 용광로 제한에 따라 약간 조정될 수 있습니다.
대부분의 마레이징 강재 부품은 특히 항공우주와 같은 최종 사용 분야에서 요구하는 공차 및 표면 마감 요구 사항을 충족하기 위해 CNC 밀링 또는 선삭과 같은 공정을 사용하여 추가 가공을 해야 합니다.
다른 자료와 비교
스테인리스 스틸과의 비교
| 매개변수 | 마레이징 스틸 350 | 스테인리스 스틸 |
|---|---|---|
| 밀도 | 더 높음 | 7.7-8g/cm3 |
| 힘 | 2~3배 더 높음 | 최대 1000MPa |
| 용접성 | 비교 가능 | 우수 |
| 내식성 | Lower | 매우 높음 |
| 비용 | 5~10배 더 비싸다 | kg당 비용 절감 |
마레이징강은 내식성은 부족하지만 인코넬 초합금을 포함한 모든 스테인리스강 계열에 비해 훨씬 높은 강도를 제공합니다. 따라서 구조용 부품에 이상적입니다.
알루미늄 및 티타늄 합금과의 비교
| 매개변수 | 마레이징 스틸 350 | 알루미늄/티타늄 합금 |
|---|---|---|
| 밀도 | 비슷함/높음 | ~4.5/7.8g/cm3 |
| 힘 | 최대 2배 더 높음 | 330-1100 MPa |
| 연성 | Lower | 최대 25% 연신율 |
| 강성 | 더 높음 | 적당한 강성 |
| 비용 | 비슷함/낮음 | 비교 가능한 가격 |
마레이징 강은 항공기 등급의 알루미늄 및 티타늄의 중량 대비 강도 비율과 경쟁하면서 이보다 가벼운 합금에서 나타나는 균열 및 뒤틀림과 같은 문제를 피할 수 있습니다. 또한 탄성 계수가 높기 때문에 더 단단합니다.
다른 강재와의 비교
| 매개변수 | 마레이징 스틸 350 | 판재/공구강 |
|---|---|---|
| 인장 강도 | 1.5-2배 더 높음 | 최대 300ksi |
| 인성 | 더 나은 | 가변 인성 |
| 경도 | 1.5-2배 더 높음 | 최대 54 HRc |
| 가공성 및 광택성 | 더 나은 | 도구 마모 증가 |
마레이징 강 분말은 달성 가능한 경도, 인장 및 항복 강도 측면에서 표준 금형 및 공구강보다 우수한 성능을 발휘합니다. 이는 고온 경도가 필요한 절삭 공구에 유용합니다.
애플리케이션 사례 연구
항공우주 브래킷
- 레이더 시스템을 장착하기 위해 AM을 사용하여 제작한 마레이징 스틸 350 브래킷
- 기존 스테인리스 스틸 316L 부품보다 30% 무게 감소
- 토폴로지 최적화를 통해 얇은 영역의 강성 유지
레이싱 카 기어박스
- 3D 프린팅으로 완성된 완벽한 H-패턴 기어박스 하우징
- 레이싱 중 극한의 진동, 압력 및 온도를 견뎌냅니다.
- 주조 알루미늄 하우징보다 가벼운 70%
- 랩타임 단축 및 연료 효율성 향상
사출 성형 툴링
- 플라스틱 사출 성형용 마레이징 스틸 350 인서트
- 공구 인서트 인쇄에 사용되는 UltiMaker sPro 230
- 리드 타임 26주에서 2주 단축
- 인서트는 공구강 공구보다 60% 더 오래 지속됩니다.
포병 발사체
- 레이저 파우더 베드 융합을 사용하여 마징가 강철 오버스 쉘 제작
- 경량화를 통해 총구 속도 30% 증가 달성
- 50,000psi를 초과하는 소성 응력 견딤
- 산란 감소 및 정확도 향상
극저온 핀 툴링
- 마레이징 스틸로 인쇄된 인서트, 로케이터, 클램핑 픽스처
- 영하 150°C의 영하 조건에 최적화됨
- 극저온 알루미늄 용접 시 열 변형 처리
- 공구강 부품에 비해 공구 수명 8배 증가
이 애플리케이션 사례는 다음과 같은 이점을 강조합니다. 마레이징 스틸 350 파우더 극한의 부품 강도, 무게 감소, 설계 유연성, 부품 커스터마이징, 까다로운 운영 환경에서의 성능 향상 등 다양한 이점을 제공합니다.
장단점
장점
- 탁월한 인장 및 항복 강도
- 높은 중량 대비 강도 비율
- 특성에 맞게 열처리 가능
- 우수한 골절 인성
- 고온에서의 치수 안정성
- 뛰어난 가공성 및 광택성
- 부품 용접 및 수리 가능
제한 사항
- 표준 강재보다 비싸다
- 낮은 내식성
- 부적절하게 처리할 경우 균열이 발생하기 쉽습니다.
- 후처리 및 마무리 작업 필요
- 사용 후 재활용이 어려움
- 제한된 상업적 이용 가능성 및 경험
향후 전망
항공우주, 방위, 모터스포츠, 툴링 및 기타 초고강도 금속 소재를 필요로 하는 분야에서 마레이징 강재의 사용이 계속 증가하고 있습니다.
후처리 및 품질 보증의 발전은 최종 부품의 품질과 신뢰성을 개선하여 채택률을 높일 수 있습니다.
새로운 스프레이 성형 및 응축 제조 기술 또한 강 분말 기반 적층 가공의 비용 효율성과 환경적 지속 가능성을 높이기 위해 노력하고 있습니다.
높은 초기 비용, 긴 리드 타임, 독점적 한계로 인해 지금까지는 보다 광범위한 구현이 어려웠습니다. 그러나 지속적인 야금 개발, 공급망 개선 및 표준화 노력으로 중소기업도 마레이징 강재를 더 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다.
