Основным преимуществом как MIM, так и PCM является то, что процесс формования определяет сложную геометрию готовой детали до спекания, которое создает цельную металлическую заготовку. Это позволяет изготавливать сложные металлические компоненты с высокой точностью.
Литье под давлением металла (MIM) — это процесс чистового формования, сочетающий преимущества литья пластмасс под давлением и порошковой металлургии. Процесс MIM включает следующие этапы:
- Металлические порошки смешиваются с термопластичным связующим для создания исходного материала, который течет подобно пластику
- Затем исходный материал впрыскивается в пресс-форму методом литья под давлением, заполняя полость и формируя желаемую форму
- После формования «зеленая» деталь извлекается из формы и проходит процесс удаления связующего (дебиндинга)
- Удаление связующего может включать экстракцию растворителем или термическое разложение для удаления материала связующего
- «Коричневая» деталь, остающаяся после удаления связующего, сохраняет форму, полученную при формовании
- Затем «коричневая» деталь подвергается спеканию, при котором высокие температуры уплотняют металлический порошок в твердую металлическую деталь
Компрессионное формование порошков (PCM) — это процесс формообразования, сочетающий преимущества компрессионного формования и порошковой металлургии. Процесс PCM включает следующие этапы:
- Металлический порошок загружается в полость пресс-формы или матрицу
- К порошку прикладывается сила сжатия под высоким давлением, уплотняя порошок до желаемой формы
- Затем «зеленая» деталь извлекается и подвергается удалению связующего и спеканию, аналогично процессу MIM
- В PCM обычно используются одноосные прессы, но также могут применяться изостатические прессы
- Во время сжатия может подаваться тепло для улучшения сцепления порошка
- Окончательное спекание сплачивает порошок в твердый металлический компонент с геометрией, полученной при формовании
- Высокий уровень гибкости проектирования
- Экономическая эффективность для сложных металлических деталей, выпускаемых большими сериями
- Возможность производства сложных геометрий, недостижимых другими методами
- Широкий спектр используемых металлов и сплавов
- Требуется высокая квалификация
- Высокая стоимость оснастки и оборудования
- Ограничения по размеру детали и сложности геометрии
- Возможные дефекты при недостаточно строгом контроле процесса
- Ограничения по используемым материалам
Нержавеющая сталь MIM-304 представляет собой порошок аустенитной нержавеющей стали марки для литья под давлением металла (MIM), соответствующий спецификации сплава AISI 304. Аустенитные нержавеющие стали 304 являются одними из самых распространенных и универсальных сплавов нержавеющей стали, используемых во многих отраслях промышленности. Они содержат минимум 18% хрома и 8% никеля в качестве основных легирующих элементов. Нержавеющая сталь 304 обладает отличной коррозионной стойкостью, хорошей формуемостью и свариваемостью, а также относительно высокой прочностью. Она также легко стерилизуется для медицинского применения.
Порошки MIM-304 специально разработаны для процессов литья под давлением металла. Порошки имеют контролируемое распределение размера частиц и оптимизированную морфологию. Типичные области применения деталей из MIM-304 включают медицинские и хирургические инструменты, зубные имплантаты, компоненты часов, сопла, клапаны и другие мелкие прецизионные металлические детали, требующие коррозионной стойкости. Технология MIM позволяет массово производить сложные геометрические формы из нержавеющей стали 304 с низкими затратами по сравнению с другими методами производства. Готовые компоненты из MIM-304 обладают свойствами материала, аналогичными традиционным деформируемым сплавам нержавеющей стали 304 с точки зрения коррозионной стойкости, прочности и т. д. MIM-304 является важным материалом для литья под давлением мелких, сложных компонентов из нержавеющей стали с коррозионной стойкостью и биосовместимостью сплавов 304. Процесс MIM дает дополнительные преимущества в виде гибкости проектирования и экономической эффективности при больших объемах производства.

MIM-304 — это марка аустенитной нержавеющей стали, содержащая 18–20% хрома, 8–10,5% никеля и низкое содержание углерода, марганца, кремния, фосфора, серы и азота. Сбалансированный состав обеспечивает оптимальную коррозионную стойкость, прочность и технологичность для порошков литья под давлением металла. Ключевые легирующие элементы, такие как хром и никель, улучшают такие свойства, как стойкость к окислению, минимизируя при этом содержание таких элементов, как углерод, что снижает вредное выделение карбидов. MIM-304 имеет аустенитную кристаллическую структуру ГЦК с отличным сочетанием свойств для прецизионных металлических компонентов.
Элемент | Масс. % |
Хром (Cr) | 18-20% |
Никель (Ni) | 8-10.5% |
Углерод (C) | макс. 0.03% |
Марганец (Mn) | макс. 2% |
Кремний (Si) | макс. 0.75% |
Фосфор (P) | макс. 0.045% |
Сера (S) | макс. 0.03% |
Азот (N) | макс. 0.1% |
Нержавеющая сталь MIM-304 обладает высокой прочностью с пределом прочности на разрыв 500–650 МПа, пределом текучести 170–310 МПа и пределом усталостной прочности 170–310 МПа. Она сохраняет хорошую пластичность с удлинением 40–50% и сужением площади поперечного сечения 45–65%. Твердость варьируется от 92 до 201 HV. MIM-304 обеспечивает отличную коррозионную стойкость в различных средах. Более мелкие порошки нержавеющей стали размером менее 10 микрон могут дополнительно улучшить усталостную долговечность, удлинение и коррозионную стойкость. Сочетание прочности, гибкости и коррозионной стойкости делает MIM-304 идеальным выбором для мелких прецизионных металлических деталей во многих требовательных приложениях.
Механическое свойство | Диапазон |
Предел прочности на разрыв | 500-650 МПа |
Предел текучести | 170-310 МПа |
Удлинение | 40-50% |
Сужение площади поперечного сечения | 45-65% |
Твердость | 92-201 HV |
Предел усталостной прочности | 170-310 МПа |
Коррозионная стойкость | Отличная в ряде сред |
Сравнение с другими нержавеющими сталями для MIM
MIM-304 является наиболее широко используемой универсальной нержавеющей сталью для литья под давлением металла. Она обеспечивает хороший баланс коррозионной стойкости, механических свойств, свариваемости и экономической эффективности. 316L предлагает улучшенную коррозионную стойкость и стойкость к питтингу по сравнению с 304 для агрессивных сред. Мартенситные марки, такие как 420, 440C и 17-4 PH, обеспечивают исключительно высокую твердость и прочность, но с пониженной коррозионной стойкостью. MIM-430 — это более дешевый ферритный вариант нержавеющей стали. Для превосходной коррозионной стойкости в сильно коррозионных условиях может использоваться 316 вместо 304, но с увеличением стоимости. 304 является самой универсальной и экономичной маркой нержавеющей стали для MIM для мелких прецизионных деталей в различных требовательных применениях.
Марка нержавеющей стали | Предел прочности на разрыв (МПа) | Удлинение (%) | Твердость (HRC) | Коррозионная стойкость | Технический паспорт |
515 - 620 | 40 - 60 | 70 - 90 | Отличная | Просмотреть PDF | |
485 - 590 | 40 - 60 | 70 - 85 | Отличная | Просмотреть PDF | |
930 - 1310 | 5 - 15 | 30 - 45 | Хорошая | Просмотреть PDF | |
1340 - 1600 | 5 - 15 | 48 - 58 | Удовлетворительная | Просмотреть PDF | |
1900 - 2300 | 1 - 2 | 58 - 65 | Умеренная | Просмотреть PDF | |
450 - 600 | 20 - 30 | 20 - 30 | Хорошая | Просмотреть PDF | |
515 - 620 | 30 - 50 | 70 - 90 | Отличная | Просмотреть PDF |
Ключевые выводы:
- 304 является наиболее часто используемой стандартной нержавеющей сталью, предлагающей хорошую коррозионную стойкость и сбалансированные механические свойства.
- 316L улучшает коррозионную стойкость, особенно против питтинга и кислот, но имеет немного более низкую прочность. Известна своим применением в медицине.
- 17-4 PH обладает высокой прочностью, твердостью и умеренной коррозионной стойкостью. Используется там, где критически важна высокая прочность.
- 420 обеспечивает повышенную твердость и износостойкость по сравнению с 304.
- 440C — это мартенситная марка с высоким содержанием углерода, оптимизированная для очень высокой твердости в ущерб коррозионной стойкости.
- 430 обеспечивает базовую коррозионную защиту при низкой стоимости, но имеет более низкую прочность.
Марка | Коррозионная стойкость | Прочность | Твердость | Магнетизм | Ключевые области применения |
304 | Отличная | Средняя | Средняя | Слабый | Потребительские товары, медицина, судостроение |
316L | Отличная, улучшенная по сравнению с 304 | Средне-высокая | Средняя | Немагнитная | Медицинские имплантаты, пищевая промышленность |
17-4 PH | Умеренная | Очень высокая | Высокая | Магнитная | Аэрокосмическая отрасль, нефть и газ, инструментальная оснастка |
420 | Умеренная | Средне-высокая | Средняя | Магнитная | Столовые приборы, хирургические инструменты, клапаны |
440C | Умеренная | Очень высокая | Очень высокая | Слабомагнитная | Режущий инструмент, подшипники, ножи |
430 | Низкая | Низкая | Низкая | Магнитная | Бытовая техника, автомобилестроение |
316 | Отличная, аналогична 316L | Средняя | Средняя | Слабомагнитная | Химическая переработка, фармацевтика |
Применение MIM-304
Ключевыми преимуществами MIM 304 в этих областях применения являются коррозионная стойкость, высокое отношение прочности к весу, сложные геометрии, точность и экономичное производство большими сериями. Процесс MIM позволяет экономически эффективно изготавливать мелкие, сложные компоненты из нержавеющей стали 304. Вот некоторые из критически важных областей применения и отраслей, использующих порошки нержавеющей стали MIM-304:
Медицина — Хирургические инструменты, зубные имплантаты, ортопедические имплантаты, медицинские устройства, требующие стерилизации и биосовместимости.
Потребительские товары — Корпуса часов, ремешки для часов, компоненты очков, ювелирные изделия.
Автомобилестроение — Мелкие прецизионные металлические детали, такие как клапаны, шестерни и компоненты насосов.
Аэрокосмическая отрасль — Критически важные компоненты, включая лопатки турбин, детали топливных систем и крепежные элементы.
Химическая переработка — Коррозионностойкие трубопроводы, клапаны, фитинги и детали насосов.
Электротехника — Датчики, соединители, компоненты распределения электроэнергии и изоляционные крепежные элементы.
Судостроение — Коррозионностойкая фурнитура, гребные валы, судовая арматура.
Пищевая промышленность/Напитки — Коррозионностойкие металлические трубы, контрольно-измерительные приборы, клапаны и детали машин.
Нефть и газ — Компоненты устьев скважин, забойный инструмент, клапаны, крепежные элементы и детали насосов.