18Ni300 (1.2709)
Werkstoffeinführung
18Ni300, auch bekannt als 1.2709 Maraging-Stahl, ist einer der am weitesten verbreiteten ultra-hochfesten Werkzeugstähle für die metallische additive Fertigung. Als martensitische, ausscheidungshärtende Legierung bietet sie außergewöhnliche Zähigkeit, hervorragende Maßhaltigkeit und sehr hohe Zugfestigkeit nach dem Auslagern. Durch die fortschrittliche Edelstahl-3D-Druck-Technologie von Neway AeroTech ermöglicht 18Ni300 die schnelle Herstellung von produktionstauglichen Formen, Werkzeugkomponenten, mechanischen Teilen und hochbelastbaren Strukturelementen. Sein nahezu null Kohlenstoffgehalt gewährleistet eine hervorragende Schweißbarkeit und Rissbeständigkeit, was ihn ideal für komplexe Geometrien und konforme Kühlstrukturen macht, die mit traditioneller Bearbeitung nicht erreichbar sind. Die vorhersagbare Alterungsreaktion des Materials ermöglicht es Ingenieuren, Härtegrade zu erreichen, die mit denen von Premium-Werkzeugstählen vergleichbar sind, wodurch 18Ni300 eine leistungsstarke, hochvielseitige Lösung für industrietaugliche 3D-gedruckte Werkzeuge und technische Anwendungen darstellt.
Internationale Bezeichnungen oder repräsentative Güteklassen
Region | Gängiger Name | Repräsentative Güteklassen |
|---|---|---|
USA | Maraging-Stahl 300 | 18Ni300 |
Europa | 1.2709 Werkzeugstahl | X3NiCoMoTi 18-9-5 |
Japan | Hochfester Maraging-Stahl | 18Ni300 |
China | Ultra-hochfester Maraging-Stahl | 18Ni300 |
Formenbauindustrie | Maraging-Werkzeugstahl | Güteklasse 300 |
Alternative Materialoptionen
Je nach Anwendungsanforderungen bieten mehrere alternative metallische Materialien ergänzende Leistungsvorteile. Für korrosionsempfindliche Umgebungen bietet ausscheidungshärtender Edelstahl wie Corrax hervorragende Härte bei überlegener Korrosionsbeständigkeit. Für allgemeine hochfeste Geometrien bietet 17-4 PH ein ausgewogenes Verhältnis von Zähigkeit und Korrosionsstabilität. Wenn höhere Temperaturbeständigkeit erforderlich ist, liefern Nickelbasislegierungen wie Inconel 718 oder Inconel 625 überlegene Kriech- und Oxidationsbeständigkeit. Für Anwendungen, die extreme Verschleißfestigkeit erfordern, gewährleisten Kobaltbasislegierungen wie Stellite 6 Langlebigkeit in abrasiven Umgebungen. Wo Gewichtsreduzierung entscheidend ist, bieten Hochleistungstitanlegierungen wie Ti-6Al-4V überlegene Festigkeits-Dichte-Verhältnisse.
Konstruktionszweck
18Ni300 wurde ursprünglich entwickelt, um einen Werkzeugstahl mit außergewöhnlicher Festigkeit, extrem geringer Verzugneigung und hoher Zähigkeit nach der Auslagerungsbehandlung bereitzustellen. Sein sehr niedriger Kohlenstoffgehalt verhindert Sprödigkeit und ermöglicht das Schweißen und Wärmebehandeln von Bauteilen mit hervorragender Stabilität. Im 3D-Druck wird 18Ni300 speziell für die Herstellung von Formen mit konformer Kühlung, hochbelastbaren industriellen Werkzeugen und komplexen mechanischen Teilen geschätzt, die eine vorhersagbare Maßgenauigkeit erfordern. Seine Konstruktionsabsicht stimmt perfekt mit der Fähigkeit der additiven Fertigung überein, optimierte, leichte und präzisionsgefertigte Komponenten ohne Kompromisse bei der Materialintegrität herzustellen.
Chemische Zusammensetzung (typisch)
Element | Zusammensetzung (%) |
|---|---|
Eisen (Fe) | Rest |
Nickel (Ni) | 17–19 |
Kobalt (Co) | 8–12 |
Molybdän (Mo) | 4,5–5,2 |
Titan (Ti) | 0,6–1,2 |
Aluminium (Al) | ≤ 0,1 |
Kohlenstoff (C) | ≤ 0,03 |
Silizium (Si) | ≤ 0,1 |
Mangan (Mn) | ≤ 0,1 |
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Wert |
|---|---|
Dichte | ~8,0 g/cm³ |
Wärmeleitfähigkeit | 14–16 W/m·K |
Elektrischer Widerstand | ~0,75 μΩ·m |
Spezifische Wärmekapazität | ~460 J/kg·K |
Auslagerungstemperatur | 480–520 °C |
Mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Typischer Wert |
|---|---|
Zugfestigkeit | 1900–2100 MPa (ausgelagert) |
Streckgrenze | 1800–1950 MPa |
Härte | 50–54 HRC (nach Auslagerung) |
Bruchdehnung | 3–6 % |
Schlagzähigkeit | Hoch für ultra-feste Stähle |
Hauptmerkmale des Materials
Extrem hohe mechanische Festigkeit nach Auslagerungsbehandlung
Ausgezeichnete Zähigkeit und Duktilität für ultra-hochfesten Stahl
Sehr niedriger Kohlenstoffgehalt gewährleistet hohe Schweißbarkeit und Rissbeständigkeit
Hervorragende Maßhaltigkeit nach Wärmebehandlung
Vorhersagbare Alterungsreaktion für präzise Härtesteuerung
Ideal für hochfeste Formeinsätze und Werkzeugkomponenten
Ausgezeichnete Druckbarkeit mit minimalem Porenrisiko bei korrekter Verarbeitung
Kompatibel mit komplexen internen Kühlkanälen für Spritzgussformen
Überlegene Ermüdungsbeständigkeit bei zyklischer mechanischer Belastung
Hochzuverlässige Leistung im langfristigen industriellen Betrieb
Fertigbarkeit in verschiedenen Verfahren
Additive Fertigung: Pulverbettfusion ermöglicht die Herstellung von dichten, produktionstauglichen Werkzeugen und mechanischen Komponenten mittels Edelstahl-3D-Druck.
CNC-Bearbeitung: Lässt sich im lösungsgeglühten Zustand effektiv bearbeiten und ergänzt die Präzisionsnachbearbeitung durch Superlegierungs-CNC-Bearbeitung.
EDM: Geeignet für detaillierte Nachbearbeitung und präzise Konturierung durch Superlegierungs-EDM.
Tiefbohren: Kompatibel mit fortschrittlichen Tiefbohrverfahren für komplexe Kühlkanäle.
Wärmebehandlung: Reagiert zuverlässig auf Lösungsglühen und Auslagern durch Superlegierungs-Wärmebehandlung.
Schweißen: Kann unter geeigneter Kontrolle geschweißt und durch Auslagern weiter verstärkt werden mittels Superlegierungs-Schweißen.
Gießen: Obwohl keine Gusslegierung, entspricht die Metallurgie von Maraging-Stahl der Logik der Hochfeststahlverarbeitung.
Geeignete Nachbearbeitungsverfahren
Auslagerungsbehandlung zur Erzielung ultra-hoher Festigkeit und Zielhärte
Heißisostatisches Pressen (HIP) via HIP-Verarbeitung zur Beseitigung interner Porosität
Präzisionsbearbeitung und Schleifen für oberflächengerechte Formqualitäten
Polieren für optische Qualitäten oder Spritzgussanwendungen
Oberflächenhärtungsbehandlungen zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit
Zerstörungsfreie Prüfung unter Verwendung fortschrittlicher Materialprüfung
Reinigung und Feinbearbeitung für konforme Kühlkanäle
Übliche Branchen und Anwendungen
Einsätze für Spritzgussformen und Werkzeuge mit konformer Kühlung
Hochfeste mechanische Komponenten und Strukturteile
Vorrichtungen, Spannwerkzeuge und Elemente im Luft- und Raumfahrtbereich
Prototypenformen für die Automobilindustrie und leichte Strukturkomponenten
Komponenten für Industriemaschinen, die extrem hohe Festigkeit erfordern
Teile für Verteidigung und Ingenieurwesen, die schweren zyklischen Belastungen ausgesetzt sind
Wann dieses Material wählen
Wenn gleichzeitig ultra-hohe Festigkeit und Zähigkeit erforderlich sind
Wenn Werkzeuge hohen Belastungen und häufigen mechanischen Zyklen standhalten müssen
Wenn Maßgenauigkeit und verzugsarme Wärmebehandlung entscheidend sind
Bei der Herstellung von Formen mit konformer Kühlung mittels additiver Fertigung
Wenn Schweißbarkeit und Festigkeitssteigerung nach dem Auslagern notwendig sind
Wenn langfristige Haltbarkeit die anfänglichen Materialkosten überwiegt
Beim Entwurf hochfester Leichtbaukomponenten ohne Leistungseinbußen
Wenn Rapid Prototyping von funktionellen Werkzeugen die Leistung von Serienteilen erreichen muss
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