Die Entwicklung der Herstellung von stickstoffreichem Edelstahl mittels Metal Injection Molding (MIM)-Technologie er?ffnet neue M?glichkeiten.

Datum:[2024/6/13]

In den letzten Jahren haben die Menschen mit der kontinuierlichen Entwicklung von Herstellungsverfahren und -technologien erkannt, dass Stickstoff einen gro?en Vorteil bei der Stabilisierung von Austenit in Stahl hat und die ausgezeichneten nichtmagnetischen Eigenschaften von Austenit beibehalten kann. Für Edelstahlprodukte gilt dasselbe. Darüber hinaus werden mit der kontinuierlichen Entwicklung und Anwendung der 3D-Drucktechnologie die Vorteile von Metall Spritzguss (MIM) stickstoffreichem Edelstahl in der Elektronikindustrie immer deutlicher.

Edelstahl mit hohem Stickstoff wurde geboren, um Nickel zu ersetzen

Edelstahl ist eine der gr??ten Erfindungen in der Geschichte der menschlichen Materialentwicklung und ist mittlerweile in jeden Aspekt der menschlichen Produktion und des Lebens eingedrungen. Aufgrund seiner ausgezeichneten Korrosionsbest?ndigkeit ist Edelstahl in verschiedenen rauen Industrieumgebungen im industriellen Bereich weit verbreitet; Im Bereich des t?glichen Lebens wird es verwendet, um Komponenten oder Endprodukte verschiedener Konsumgüter (wie Geschirr) herzustellen und kann einen silbernen metallischen Glanz für eine lange Zeit aufrechterhalten, der von den Verbrauchern geliebt wird.

In den frühen Stadien der Edelstahlentwicklung wurde der Forschung an stickstoffhaltigem Edelstahl wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Erstens ist es aufgrund der Beschr?nkungen des Produktionsprozesses schwierig, dem geschmolzenen Stahl gasf?rmigen Stickstoff hinzuzufügen; Die zweite Frage war, ob Stickstoff dazu führen würde, dass Edelstahl spr?de wird, was damals umstritten war. Erst 1912 dokumentierte die Literatur erstmals den signifikanten Einfluss von Stickstoff auf die mechanischen Eigenschaften von Stahl und die Stabilit?t von Austenit. Sp?ter, in 1926, berichtete eine andere Studie, dass Stickstoff eine ?hnliche Wirkung auf Chrom und Eisenchromlegierungen hatte. Seit den 1930er Jahren gibt es Literaturverzeichnisse zur Untersuchung der Zugabe von Stickstoff zu Eisenchromlegierungen, um ihre Festigkeit zu verbessern. W?hrend des Zweiten Weltkriegs wurde aufgrund der Knappheit an Nickelressourcen die Erforschung der M?glichkeit, dass Stickstoff Nickel ersetzt, um Austenit zu stabilisieren, ein hei?es Thema. Zu dieser Zeit wurde neben dem bekannten Einfluss von Stickstoff auf Struktur und Festigkeit von Edelstahl erstmals auch die vorteilhafte Wirkung von Stickstoff auf die Korrosionsbest?ndigkeit von Edelstahl entdeckt.

In der Entwicklungsgeschichte von Stahl mit hohem Stickstoffgehalt haben zwei Faktoren das Denken der Menschen über die Bedeutung von Stickstoff als Element einer Edelstahllegierung gef?rdert: Erstens hat sich die Versorgung mit Nickel, einem wichtigen Legierungselement in Edelstahl, allm?hlich verringert; Die zweite besteht darin, hochfesten austenitischen Edelstahl zu produzieren. Als das AOD-Ofenverfahren (Argon-Sauerstoff-Entkohlungsverfahren) die M?glichkeit von Stickstoff als Legierungselement erkannte, wurde die Stickstofflegierung von Edelstahl schnell gef?rdert. Insbesondere im austenitischen Edelstahl kann durch Anpassung des Stickstoff- und Manganggehalts, um Nickel zu ersetzen, hochwertiger und kostengünstiger rostfreier Stahl mit hohem Stickstoff hergestellt werden, und sogar der Nickelgehalt kann auf unter 0,1% reduziert werden, wodurch ein hoher Stickstoff nickelfreier austenitischer Edelstahl entsteht.

Austenitischer Edelstahl ist eines der wichtigsten technischen Materialien und aufgrund seiner starken Korrosionsbest?ndigkeit, hohen Duktilit?t und Nichtmagnetismus hat er eine breite Palette von industriellen Anwendungen. Traditioneller austenitischer Edelstahl enth?lt eine gro?e Menge an Nickel. Obwohl das Vorhandensein von Nickel die Austenitstruktur in Stahl stabilisiert, gibt es auch einige schwierige Probleme zu l?sen. Zum Beispiel hat Nickel h?here Kosten; Das Vorhandensein von substitutiven Festl?sungsatomen im Austenit kann die Festigkeit und H?rte des Materials nicht effektiv verbessern; Schlechte Biokompatibilit?t und Anf?lligkeit für allergische Reaktionen im menschlichen K?rper schr?nken seine Anwendung in Unterhaltungselektronik und biomedizinischen Bereichen ein.

Um diese Probleme zu l?sen, wurde Stickstoff in austenitischen Edelstahl eingeführt, um Nickel zu ersetzen, was zu einem hohen Stickstoffgehalt Edelstahl führte. Verglichen mit traditionellem austenitischem Edelstahl hat hoher Stickstoffrost relative Vorteile. Beispielsweise ist die Stabilit?t von Stickstoff auf Austenit viel h?her als die von Nickel. Eine kleine Menge Stickstoff kann die Austenitstruktur in Edelstahl effektiv stabilisieren, die Bildung von Ferrit und Martensit im Material w?hrend der Verarbeitung reduzieren und somit die hohe Korrosionsbest?ndigkeit und die nichtmagnetischen Eigenschaften von austenitischem Edelstahl bewahren. Stickstoff als interstitielles festes L?sungselement kann die H?rte und Festigkeit von Austenit effektiv verbessern, w?hrend die gute Duktilit?t des Materials beibehalten wird. Das Ersetzen von Nickel durch Stickstoff kann die Nickelfreigabe von Materialien reduzieren, ihre Biokompatibilit?t verbessern und effektiv die Best?ndigkeit von austenitischem Edelstahl gegen Lochfra? und Risskorrosion verbessern.

Daher ist austenitischer Edelstahl mit hohem Stickstoff in den letzten Jahren zu einem Forschungs-Hotspot geworden, und seine Anwendung in der Industrie nimmt auch zu.

Herstellung von Edelstahl mit hohem Stickstoff mit MIM Technologie

Die frühe Entwicklung des austenitischen Edelstahls mit hohem Stickstoff basierte haupts?chlich auf der Gie?technik, die Stickstoffelemente im geschmolzenen Zustand des Metalls hinzufügte. Aufgrund der geringen L?slichkeit von Stickstoff in flüssigem Eisen ist ein h?herer Stickstoffpartialdruck erforderlich, um genügend Stickstoff in der Stahlflüssigkeit aufzul?sen. Diese Methode erfordert jedoch den Einsatz von teuren Hochtemperatur- und Hochdruckger?ten und birgt bestimmte Risiken, die ihre industrielle F?rderung behindern.

Verglichen mit diesem ist die feste L?slichkeit von Stickstoff in Austenit viel h?her als die in flüssigem Eisen, so dass Edelstahlpulver mehr Stickstoff unter niedrigem Druck infiltrieren kann, wenn es sich im festen Zustand befindet. Dies macht die Pulvermetallurgie zu einer wirtschaftlicheren und effektiveren Methode zur Herstellung von austenitischem Edelstahl mit hohem Stickstoff. Darüber hinaus kann der Einsatz der Pulvermetallurgietechnologie auch eine nahe Nettoumformung von Produkten erreichen, die nachfolgende Verarbeitung reduzieren und eine gleichm??igere Struktur und Eigenschaften als das Gie?en erhalten.

MIM-Technologie ist eine neue Nah-Net-Umformtechnologie, die durch Spritzgie?technologie im Bereich der Pulvermetallurgie eingeführt wird. W?hlen Sie beim Metallspritzgie?en zuerst das Metallpulver und Polymerbindemittel aus, die die Anforderungen erfüllen, und mischen und extrudieren Sie sie dann unter geeigneten Prozessbedingungen, um einen gleichm??igen Granulatvorschub zu erzeugen. Zweitens wird durch Spritzgie?en der Vorschub in einem geschmolzenen Zustand in den Formhohlraum gespritzt, um einen grünen Knüppel zu bilden. Die Dichte des gesinterten Endprodukts kann 96% bis 98% der theoretischen Dichte erreichen, und seine mechanischen Eigenschaften sind denen von geschmiedeten Materialien nahe.

Der Vorteil der MIM-Technologie liegt in der F?higkeit, komplexe geformte Pr?zisionsmetallteile in gro?en Stückzahlen zu extrem niedrigen Kosten herzustellen. Heutzutage kann die MIM-Technologie zur Herstellung von nickelfreien Edelstahlprodukten mit hohem Stickstoff eingesetzt werden. Derzeit ist PANACEA die am h?ufigsten verwendete nickelfreie Edelstahlsorte mit hohem Stickstoff, die mit MIM-Technologie in der Industrie hergestellt wird. Seine chemische Zusammensetzung (Massenfraktion) ist: Kohlenstoff ≤ 0.2%, Stickstoff ≥ 0.65%, Chrom 16.5%~17.5%, Nickel ≤ 0.1%, Molybd?n 3.0%~3.5%, Mangan 10%~12%, Silizium ≤ 0.1%, und die verbleibende Menge ist Eisen. Der Stickstoffgehalt des ursprünglichen Pulvers dieses Produkts übersteigt nicht 0,3%. Durch die Verwendung von Sintertechnologie kann der Stickstoffgehalt auf über 0,65% erh?ht werden, wodurch ein Hochleistungs-Stickstoff-nickelfreier austenitischer Edelstahl erzielt wird. Obwohl dieser Edelstahl eine hervorragende Leistung aufweist, gibt es immer noch technische Hindernisse für die Massenproduktion. Zum Beispiel infiltriert Stickstoff in diesem Material w?hrend des Sinters, und die Kontrolle seines Stickstoffgehalts erfordert das Verst?ndnis der Thermodynamik und Kinetik des Nitrierprozesses; Der Vorhandensein von Stickstoff in Edelstahl h?ngt mit dem Materialw?rmebehandlungsprozess zusammen; Aufgrund der unterschiedlichen Sinter?fen, die von verschiedenen Herstellern verwendet werden, müssen die optimalen Sinterbedingungen in den frühen Phasen der Produktion vollst?ndig validiert werden. Diese Faktoren erh?hen alle die Schwierigkeit der stabilen Produktion dieses Materials.
Hoher stickstoffnickelfreier Edelstahl, der unter Verwendung der MIM-Technologie hergestellt wird, hat eine h?here Festigkeit und H?rte als traditioneller austenitischer Edelstahl, ausgezeichnete Korrosionsbest?ndigkeit und keinen Magnetismus, was es zu einem ausgezeichneten Material für die Herstellung elektronischer Produktstrukturkomponenten macht. Shenzhen Yujiaxin Technology Co., Ltd. nimmt Metallpulver-Spritzgie?technologie an, um verschiedene hochpr?zise und komplexe strukturelle Metallkomponenten herzustellen. Es verfügt über reiche Erfahrung auf dem Gebiet der Herstellung von stickstoff- und nickelfreiem Edelstahl und ist bestrebt, industrielle technische Barrieren in High-End-Produktkomponenten wie Medizin, Industrie, Milit?r und Unterhaltungselektronik zu durchbrechen. Huawei verwendet dieses Material seit Ende 2017 zur Herstellung der Kamerahalterung für sein Flaggschiff-Mobiltelefon und hat seitdem zwei Generationen von Mobiltelefonprodukten durchlaufen. Derzeit wurden vier Kamerahalterungen in Massenproduktion gefertigt, jeweils mit einem Versandvolumen von mehreren Millionen Stücken, was sie zu einem klassischen Anwendungsfall von spritzgegossenem, stickstoffreichem nickelfreiem Edelstahl macht. Mit der F?rderung von Huawei w?hlen immer mehr Mobiltelefonstrukturen dieses hohe Stickstoffnickelfreie austenitische Edelstahlmaterial. Ich glaube, dass in naher Zukunft der mit MIM-Technologie hergestellte, stickstoffreiche nickelfreie Edelstahl weitere Entwicklungsm?glichkeiten er?ffnen wird.