3d打印高强度钢：山特维克发布3D打印-增材制造不锈钢耐腐蚀指南

3d打印高强度钢：山特维克发布3D打印-增材制造不锈钢耐腐蚀指南© 3D科学谷白皮书不锈钢的种类推进不锈钢增材制造产业化根据3D科学谷，3D打印最容易被业界记住的是无模化以及所释放的设计自由度 而通过3D打印所实现的材料制备技术的提升是当前商业界所容易忽视的地方。所幸的是世界范围内，不少的研究机构在进行通过3D打印技术来提升材料性能的研究。这些研究结果将进一步扩展3D打印的市场应用空间，刺激金属3D打印技术的市场增长。随着设备加工技术的提升，加之材料的配合以及价格的合理化，金属3D打印势必在产业化领域的道路越来越宽。而对于加工应用方来说，要迎接这样的技术浪潮，了解金属3D打印的冶金加工学就成为必修课。耐腐蚀-更进一步的了解

根据3D科学谷的市场观察，山特维克与 Vinnova 资助的 AMCO 项目中的合作伙伴一起发布了一份增材制造不锈钢腐蚀指南，旨在增加对增材制造不锈钢 (AMSS) 腐蚀机理和性能的了解。这有助于在严苛环境下运营的行业中安全实施 3D 打印不锈钢组件，例如广泛使用山特维克旗舰合金 Osprey® 2507用于海上和海洋领域的零件制造。

增材制造 (AM) ⼯艺提供了制造复杂设计、大规模定制和按需制造的可能性，尤其是对于复杂零件的制造方面减少了营运资⾦。

增材制造不锈钢耐腐蚀指南

© Sandvik

推进不锈钢增材制造产业化

根据3D科学谷，3D打印最容易被业界记住的是无模化以及所释放的设计自由度 而通过3D打印所实现的材料制备技术的提升是当前商业界所容易忽视的地方。所幸的是世界范围内，不少的研究机构在进行通过3D打印技术来提升材料性能的研究。这些研究结果将进一步扩展3D打印的市场应用空间，刺激金属3D打印技术的市场增长。随着设备加工技术的提升，加之材料的配合以及价格的合理化，金属3D打印势必在产业化领域的道路越来越宽。而对于加工应用方来说，要迎接这样的技术浪潮，了解金属3D打印的冶金加工学就成为必修课。

耐腐蚀-更进一步的了解

不锈钢的种类

© 3D科学谷白皮书

在各种增材制造技术中，LPBF粉末床熔化金属3D打印⼯艺是当前最常⻅的⼯艺之⼀。激光粉末床熔化 (L-PBF) ⼯艺制造组件的过程始于⾦属粉末的选择。这些⾦属粉末的粒度分布通常在 ca. 15µm 和 50µm 并使⽤特定的粉末⽣产技术进行雾化。在3D打印结束后，未熔化的⾦属粉末被去除并筛分⾄最佳粒度分布，并且可以通过适当的质量控制⽅法重新⽤于下⼀个构建⼯作。

山特维克发布的增材制造不锈钢腐蚀指南的⽬的是介绍如何对增材制造不锈钢 (AM SS) 进行腐蚀评估。介绍了四种标准测试⽅法 ASTM G150 / ISO 17864、ASTM G61 / ISO15158、ASTM G48 和 ISO 18069 的基准。

其中开发了⽤于验证 AM 增材制造材料腐蚀特性的⼯具以及现有腐蚀测试标准的适⽤性对增材制造的零件进行了评估。研究了两种常⻅的不锈钢材料：奥⽒体 316L 和超级双相不锈钢 2507。

使⽤增材制造 (AM) ⽣产⾦属部件正在迅速发展，在后处理方面，多年来，HIP⼀直⽤于封闭金属内部的孔隙，并通过在给定时间内使⽤⾼压和⾼温来修复粉末材料中的缺陷。HIP 通常⽤于修复孔隙和其他缺陷，以提⾼密度和随后的机械性能，例如延展性和抗疲劳性。

热等静压机的发展包括⾼压热处理（HPHT™），在仍处于压力下的热处理能力的引⼊。⾼速冷却与⼯艺可控性的提⾼相结合，从而开发定制的 HIP 循环，以保持 AM增材制造⼯艺中的细晶粒尺⼨并获得所需的相分数，从⽽在保持零件强度的同时提⾼疲劳寿命。

不锈钢 3D打印的新世界

根据3D科学谷的市场观察，几十年来，山特维克一直在引领双相不锈钢材料的发展——不断推出新的双相和超级双相材料，这些材料具有更好的性能，是山特维克 DNA 中无可争议的一部分。

山特维克的超级双相不锈钢已成功用于高腐蚀性环境，例如暴露在海水中的海上能源部门，以及要求苛刻的化学加工。迄今为止，超级双相钢主要用于无缝管材、板材和棒材。

当涉及到增材制造这种快速发展的技术时——以及由于增材制造 (AM) 的众多业务关键优势时，在所有已经在使用或开始考虑使用增材制造 (AM) 的苛刻行业中——安全实施是关键。山特维克发布的增材制造不锈钢腐蚀性指南将促进增材制造的持续增长和工业化。

自2019年以来，根据3D科学谷的了解，山特维克以持股的方式与BEAMIT集团（BEAMIT Group）建立合作，BEAMIT集团是欧洲领先的增材制造服务提供商，以生产高端金属部件著称，这次零部件用于最苛刻的工作环境。

2021 年，山特维克与BEAMIT宣布了3D打印超级双相不锈钢的能力，这种能力是潜在的游戏规则改变者，尤其是对于高腐蚀性环境中工作的行业中的应用——例如海上和海洋领域。山特维克的旗舰合金之一，Osprey® 2507，以其出色的耐腐蚀性和耐用性而闻名并值得信赖。与海上能源巨头 Equinor 和挪威 Eureka Pumps 合作，山特维克 3D 打印了一个叶轮，用于驱动流体通过海底和海底的管道内部。事实证明，经过改造的叶轮比传统制造的同类产品更轻、更快——甚至在后处理之前就几乎完全致密且无裂纹 (>99.9%)。

凭借山特维克深厚的材料专业知识，以及 BEAMIT 集团在整个增材价值链中的市场领先能力，3D打印正在助力在组件性能和及时生产等方面，真正为海上工业提供一系列关键的独特业务优势。

越来越宽的产业化道路

I 双相钢

根据3D科学谷的市场了解，双相钢不仅仅用于海上作业，还可以用于汽车等其他工业制造用途。为了实现汽车轻量化，高强度钢大量应用于汽车车身、底盘、悬架和转向零件上。其中，双相钢是以相变为基础的新型高强度钢，在微观组织上，双相钢是以较软的铁素体加硬相马氏体所构成。在力学性能上，同时具有高的强度和加工硬化指数、低屈强比的特点。双相钢能满足汽车多种结构件的使用，包括用作车身结构件-为结构复杂的冲压件以及非车身结构件-主要包括悬挂件、底盘和车轮等。

I ODS合金

而随着不锈钢3D打印工艺控制的提升，ODS合金成为当前不锈钢3D打印研究的另一个热点。根据3D科学谷的市场观察，欧洲地平线 HORIZON 2020发起topAM 项目，支持开发3D打印ODS氧化物弥散强化合金。ODS合金是基于马氏体钢和铁素体钢的基础上形成的材料，由于本身的晶体结构，体立方中心的钢基体可以形成具有弥散的柯氏气体团，形成超稳定的强化态，具有抗高温蠕变的特性。

截至今天，氧化物弥散强化 合金(ODS)允许在极端侵蚀、高温腐蚀和热疲劳负载条件下运行。出于这个原因，欧洲地平线 HORIZON 2020的topAM 项目的研究重点是开发 AM-增材制造定制的 ODS 合金和相应的制造工艺，这些工艺将产生具有关键延长使用寿命的高性能零件，进而提升相关设备的性能与使用寿命。

目前，根据亚琛工业大学通过微观结构演化模拟软件进行的有限元法 (FEM) 模拟显示，在项目中考虑的基础合金中加入氧化物后，在改善微观结构方面取得了可喜的成果，项目期待着第一个机械和腐蚀测试结果。

随着设备加工技术的提升，加之材料的配合以及价格的合理化，金属3D打印势必在产业化领域的道路越来越宽。而对于加工应用方来说，要迎接这样的技术浪潮，了解金属3D打印的冶金加工学就成为必修课。

3D科学谷围绕着金属3D打印材料发布了一些列的白皮书，包括：《铜金属3D打印白皮书》、《铝金属3D打印白皮书》、《3D打印高温合金白皮书》、《不锈钢3D打印白皮书》，关于不同的金属3D打印材料的发展趋势与应用前沿，请关注3D科学谷白皮书系列。

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