304l Edelstahlpulver

304L-Edelstahlpulver ist ein austenitisches Chrom-Nickel-Edelstahlpulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Es bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute Formbarkeit und Schweißbarkeit und wird häufig für pulvermetallurgische Anwendungen eingesetzt. Das „L“ steht für einen geringeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zur Standardqualität 304. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert die Karbidausfällung und maximiert die Korrosionsbeständigkeit. Pulvermetallurgie 304L bietet eine kostengünstige Alternative zu 316L für unkritische Anwendungen, die keine Molybdänlegierung erfordern.

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Überblick

304L-Edelstahlpulver ist ein austenitisches Chrom-Nickel-Edelstahlpulver mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Es bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute Formbarkeit und Schweißbarkeit und wird häufig für pulvermetallurgische Anwendungen eingesetzt.

Das „L“ steht für einen geringeren Kohlenstoffgehalt im Vergleich zur Standardqualität 304. Der niedrige Kohlenstoffgehalt minimiert die Karbidausfällung und maximiert die Korrosionsbeständigkeit. Pulvermetallurgie 304L bietet eine kostengünstige Alternative zu 316L für unkritische Anwendungen, die keine Molybdänlegierung erfordern.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Einblick in die Zusammensetzung, Eigenschaften, Verarbeitung, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Kosten und andere technische Details des Edelstahlpulvers 304L.

Komposition

Die nominelle Zusammensetzung des 304L-Edelstahlpulvers ist unten aufgeführt:

Tabelle: Typische Zusammensetzung von 304L-Edelstahlpulver

Element Gewicht %
Chrom (Cr) 18-20
Nickel (Ni) 8-10,5
Mangan (Mn) <2
Silizium (Si) <1
Kohlenstoff (C) <0,03
Schwefel (S) <0,03
Phosphor (P) <0,045
Stickstoff (N) <0,1
Eisen (Fe) Gleichgewicht

 

Chrom und Nickel sind die Hauptlegierungselemente. Chrom sorgt für Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Nickel verbessert die Duktilität, Zähigkeit und Schweißbarkeit.

Mangan und Silizium erhöhen die Festigkeit. Für eine optimale Korrosionsbeständigkeit wird der Kohlenstoffgehalt sehr niedrig gehalten. Schwefel, Phosphor und Stickstoff sind Verunreinigungen, die minimiert werden.

Eigenschaften

Nachfolgend sind die wichtigsten Eigenschaften von 304L-Edelstahlpulver im geglühten Zustand aufgeführt:

Tabelle: Eigenschaften von 304L-Edelstahlpulver

Eigentum Wert
Dichte 7,9–8,1 g/cm3
Ultimative Zugfestigkeit 505-620 MPa
Streckgrenze 205-275 MPa
Verlängerung ≥40 %
Härte ≤92 HRB
Elastizitätsmodul 190–210 GPa
Schmelzpunkt 1400–1450 °C
Wärmeleitfähigkeit 16 W/mK
Elektrischer widerstand 0,072 μΩ-cm

 

Die Kombination der Eigenschaften macht 304L für ein breites Anwendungsspektrum äußerst nützlich. Die austenitische Mikrostruktur sorgt für Duktilität, Zähigkeit und nichtmagnetisches Verhalten. 304L weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, die mit Edelstahl 316L vergleichbar ist.

Durch die Auswahl von Pulver mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt kann die Ausfällung von Karbiden vermieden werden, um die Korrosionsbeständigkeit in kritischen Anwendungen zu maximieren. Durch Kaltumformung können Festigkeit und Härte erhöht werden.

Anwendungen

Typische Anwendungen für 304L-Edelstahlpulver sind:

  • Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung
  • Pharmazeutische Werkzeuge
  • Komponenten von Chemieanlagen
  • Architekturplatten, Geländer
  • Medizinische Instrumente und Implantate
  • Marine-Hardware, Beschläge, Befestigungselemente
  • Konsumgüter, Haushaltsgeräte
  • Mechanische Teile für die Pulvermetallurgie
  • 3D-Druckpulver

304L bietet im Vergleich zu 316L eine kostengünstige Korrosionsbeständigkeit, wenn für stark korrosive Umgebungen keine Molybdänlegierung erforderlich ist. Die hervorragende Polierbarkeit und die nichtmagnetischen Eigenschaften eignen sich auch für Architekturverkleidungen und Hardwarekomponenten.

Pulvermetallurgie wird üblicherweise zur Herstellung kleiner Präzisionsteile aus 304L in großen Stückzahlen im Vergleich zur maschinellen Bearbeitung eingesetzt. Bei der additiven Fertigung wird 304L-Pulver branchenübergreifend für Prototypen, Werkzeuge und Endkomponenten verwendet.

Pulverherstellung

304L-Edelstahlpulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung oder Wasserzerstäubungsverfahren hergestellt.

Bei der Gaszerstäubung zersetzt ein Hochdruck-Inertgasstrom das geschmolzene Metall in feine Tröpfchen und erzeugt kugelförmige Pulver, die sich ideal für die additive Fertigung und MIM eignen. Die Partikelgrößenverteilung wird durch Prozessparameter gesteuert.

Bei der Wasserzerstäubung werden Hochdruckwasserstrahlen verwendet, um den Metallstrom in feine Partikel aufzubrechen. Dadurch entstehen unregelmäßige Satellitenpartikelformen. Für die additive Fertigung muss das Pulver nachbehandelt werden.

die Plasmazerstäubung verwendet, um aus einem Metallplasmastrom in einer kontrollierten Inertatmosphäre sehr kugelförmige, saubere Pulver herzustellen. Dadurch wird eine hohe Reinheit und Fließfähigkeit gewährleistet.

Pulverspezifikationen

304L-Edelstahlpulver ist im Handel in verschiedenen Größenbereichen, Morphologien und Qualitätsstufen erhältlich. Nachfolgend finden Sie einige typische Pulverspezifikationen:

Tabelle: Spezifikationen für Edelstahlpulver 304L

Attribut Einzelheiten
Partikelgrößen 15–45 μm, 10–100 μm
Morphologie Kugelförmig, unregelmäßig
Scheinbare Dichte 2,5-4,5 g/cm3
Klopfdichte 4-5 g/cm3
Hall-Durchflussrate <30 s/50g
Reinheit >99,5 %
Sauerstoffgehalt <2000 ppm
Feuchtigkeitsgehalt <0,2 %

 

Kleinere Partikelgrößen unter 45 μm werden zur Erfassung feiner Merkmale in der additiven Fertigung bevorzugt. Kugelförmige Partikel sorgen für eine gute Fließfähigkeit. Die scheinbare Dichte korreliert mit der Pulverpackungseffizienz.

Hohe Reinheit, niedriger Sauerstoffgehalt und kontrollierte Feuchtigkeitswerte sorgen für hochwertige Sintereigenschaften. Gaszerstäubtes Pulver bietet die besten Spezifikationen für kritische Anwendungen.

Standards und Noten

304L-Edelstahlpulver entspricht den folgenden Standards:

  • ASTM A240 – Standard für Platten, Bleche und Bänder aus Chrom und Chrom-Nickel-Edelstahl
  • ASTM A313 – Standard für Edelstahl-Federdraht
  • ASTM A314 – Standard für gebogenen Edelstahldraht
  • AMS 5501 – Stangen, Drähte, Schmiedeteile und Rohre aus rostfreiem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
  • AMS 5647 – Edelstahlpulver, zerstäubt, 304L

Zu den gleichwertigen Noten gehören:

  • UNS S30403
  • Werkstoff Nr. 1.4306
  • SUS 304L
  • SS2348

Das Pulver kann gemäß den ASTM-Spezifikationen oder in einer kundenspezifischen Zusammensetzung für bestimmte Anwendungen bezogen werden. Besonders kohlenstoffarme und einfach gepresste Pulver sorgen für optimale Eigenschaften.

Kostenanalyse

304L-Edelstahlpulver kostet für gaszerstäubtes Material zwischen 15 und 30 US-Dollar pro kg. Wasserzerstäubtes Pulver ist mit 8–15 $/kg günstiger, weist jedoch eine geringere Kugelform auf.

Die Preise variieren je nach Bestellvolumen, Partikelgrößenbereich, Pulvermorphologie, Reinheitsgrad und Hersteller-/Händlermargen.

Bei fertigen Teilen macht 304L je nach Teilegröße und Komplexität 30–60 % der MIM-Komponentenkosten aus. Kleinteile in großen Stückzahlen haben einen geringeren Anteil an den Materialkosten.

Lagerung und Handhabung von Pulver

Um Verunreinigungen zu verhindern und die Pulvereigenschaften aufrechtzuerhalten, sollte 304L-Edelstahlpulver wie folgt gelagert und gehandhabt werden:

  • In verschlossenen Behältern in einer kühlen, trockenen Umgebung lagern
  • Verwenden Sie eine Inertgasspülung oder Vakuum, um die Aufnahme von Feuchtigkeit zu verhindern
  • Von Funken, Flammen und Zündquellen fernhalten
  • Erden Sie alle Geräte zur Pulverhandhabung und -übertragung
  • Vermeiden Sie den Kontakt mit Verunreinigungen wie Öl, Fett, Farben usw.
  • Beim Umgang mit Pulver persönliche Schutzausrüstung (Maske, Handschuhe, Augenschutz) verwenden

Verschüttetes Pulver sollte umgehend mit funkenfreien Werkzeugen und HEPA-Staubsaugern gereinigt werden. Pulver sind mäßig empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Lufteinwirkung. Die richtige Lagerung ist der Schlüssel.

Metallspritzguss

304L wird häufig zum Metallspritzgießen kleiner, komplexer Teile mithilfe der Pulvermetallurgie verwendet. Zu den wichtigsten Überlegungen gehören:

  • Ausgangsmaterial: 60–68 % Pulverbeladung mit Mehrkomponenten-Bindemittelsystem
  • Formen: Hohe Schussgröße, schnelle Einspritzgeschwindigkeit, hoher Haltedruck
  • Entbinderung: Lösungsmittelentbinderung, gefolgt von thermischer Entbinderung
  • Sintern: 1350–1400 °C in Wasserstoff- oder Vakuumatmosphäre
  • Sekundäre Operationen: Bearbeitung, Laserbeschriftung, Passivierung, Elektropolieren

MIM-Servicebüros haben Best Practices für Hochleistungsteile aus 304L entwickelt, deren Eigenschaften im gesinterten Zustand denen von Knetmaterial nahekommen.

Design für AM

Zu den wichtigsten Designrichtlinien für die additive Fertigung mit 304L-Edelstahlpulver gehören:

  • Wandstärken über 1 mm einhalten
  • Verwenden Sie selbsttragende Geometrien mit Winkeln über 45°
  • Entwässerungslöcher einschließen, um nicht geschmolzenes Pulver zu entfernen
  • Beobachten Sie die Auswirkungen der Build-Ausrichtung auf Eigenschaften
  • Berücksichtigen Sie bei der Konstruktion zusammenpassender Teile eine Schrumpfung von 20–25 %
  • Für kritische Passungen müssen Bearbeitungszugaben von 0,5–1 mm berücksichtigt werden
  • Reduzieren Sie Überhänge, Brücken und feine Details, die Unterstützung erfordern

Qualitätskontrolle

Die an 304L-Edelstahlpulver durchgeführten Qualitätskontrolltests umfassen:

  • Chemische Analyse – ICP und OES zur Überprüfung der Zusammensetzung
  • Partikelgrößenanalyse – Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysator
  • Pulvermorphologie – REM-Bildgebung bei hohen Vergrößerungen
  • Scheindichte und Klopfdichte – Hall-Durchflussmesser-Methode
  • Pulverflussrate – Trichtermethode mit Hall-Durchflussmesser
  • Glühverlust – ASTM E Sin-Schwerkraftofen
  • Feuchtigkeitsanalyse – Karl-Fischer-Titration, LECO-Analyse

Für gesinterte MIM-Teile umfasst die Prüfung:

  • Maßtoleranzen – KMG-Inspektion
  • Dichte – Archimedes-Methode
  • Mikrostruktur – Optische Mikroskopie, Bildanalyse
  • Mechanische Tests – Härte, Zugfestigkeit, Ermüdung, Charpy-Schlag

Gesundheit und Sicherheit

Wie die meisten Edelstahlpulver und -teile stellt 304L bei ordnungsgemäßer Handhabung nur ein geringes Gesundheitsrisiko dar:

  • Tragen Sie beim Umgang mit Pulver persönliche Schutzausrüstung (Maske, Handschuhe, Schutzbrille).
  • Vermeiden Sie Hautkontakt, um einer Sensibilisierung vorzubeugen
  • Verwenden Sie zum Entfernen von Staub und Pulver einen Staubsauger mit HEPA-Filter
  • Vermeiden Sie das Einatmen von Schweiß- oder Schmelzdämpfen
  • Gemäß den örtlichen Umweltvorschriften entsorgen
  • Sorgen Sie beim Schleifen oder Bearbeiten von Sinterteilen für ausreichende Belüftung und Atemschutz

Für 304L sind keine besonderen Entsorgungsvorkehrungen erforderlich. Bei ordnungsgemäßen Verfahren stellt es eine minimale Gefahr für Arbeiter und Umwelt dar.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen 304- und 304L-Edelstahlpulver?

304L hat einen geringeren Kohlenstoffgehalt (<0,03 %) als 304 (<0,08 %) für eine bessere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere beim Schweißen. 304 ist häufiger.

Benötigt 304L-Pulver eine kontrollierte Atmosphäre?

Nicht unbedingt, aber die Lagerung in verschlossenen Behältern mit Inertgas verhindert Oxidation und Kontamination.

Welche Partikelgröße ist für AM am besten?

15–45 Mikrometer sind typisch für die Pulverbettschmelz-AM, um einen guten Fluss und eine hohe Auflösung zu gewährleisten. Es werden auch größere Größen von 45–100 Mikrometer verwendet.

Wird 304L für den Metall-3D-Druck verwendet?

Ja, 304L wird häufig für den Pulverbett- und gerichteten Energieabscheidungs-3D-Druck zur Herstellung von Prototypen, Werkzeugen und Endverbrauchsteilen verwendet.

Was führt dazu, dass Pulver oxidiert und seine Wiederverwendbarkeit verliert?

Der Kontakt mit Luft/Feuchtigkeit führt zu Oberflächenoxidation. Eine ordnungsgemäße, verschlossene Lagerung mit Trockenmittel und Sauerstoffabsorbern verhindert dies.

Erfordert 304L nach dem Lasersintern ein Lösungsglühen?

Ja, Spannungsarmglühen bei 1050–1150 °C und schnelles Abkühlen tragen zur Wiederherstellung der Duktilität und Zähigkeit nach der schnellen Erstarrung bei.

Welches Finish kann bei gesinterten MIM 304L-Teilen erwartet werden?

Anfänglich etwa Ra 3–6 Mikrometer. Durch Polieren und Ätzen können Werte unter 0,5 Mikrometer erreicht werden. Die Beschichtung sorgt außerdem für eine glatte Oberfläche.

Welche Toleranz kann mit 304L MIM-Teilen erreicht werden?

±0,1–0,3 % sind typisch, aber bei hochpräzisen Komponenten sind Toleranzen unter ±0,1 % möglich.

Warum wird 304L gegenüber Edelstahl 304 bevorzugt?

Der geringere Kohlenstoffgehalt verleiht 304L eine bessere Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Schweißkonstruktionen, und verringert die Sensibilisierung. Es ist zur dominierenden Sorte geworden.

Wie hoch ist der Kostenaufschlag für 304L gegenüber 304-Pulver?

Typischerweise sind 10–30 % höhere Kosten für 304L aufgrund der geringeren Kohlenstoffzusammensetzung. Der Preis hängt auch von der bestellten Menge ab.

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