MIM-Materialeigenschaften

Die vielfältigen Eigenschaften von MIM-Materialien

Entdecken Sie die vielfältigen Eigenschaften von MIM-Werkstoffen. Dieser Leitfaden behandelt Edelstahlsorten wie 316L, 304 und weitere, niedriglegierte Stähle und Sonderlegierungen. Entdecken Sie ihre chemische Zusammensetzung, ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Anwendungen in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Medizin- und Elektronikindustrie. Ideal für alle, die fundiertes Wissen über die Materialeigenschaften von MIM für die Präzisionsfertigung suchen.

MIM-Metalle benötigen eine chemische Modifikation, um dem komplexen Metallspritzgussverfahren standzuhalten. Da für den Metallspritzguss verschiedene Materialien zur Verfügung stehen, haben wir diese Metalle nach Funktionsbereich in folgende Typen unterteilt:

Eisenlegierungen: Stahl, Edelstahl, Werkzeugstahl, niedriglegierter Stahl, Eisen-Nickel-Legierung, spezielle Eisenlegierungen wie Invar und Kovar.

Wolframlegierungen: Wolframschwerlegierungen und Wolfram-Kupfer

Hartstoffe: Hartmetalle (WC-Co) und Cermet (Fe-TiC)

Spezialwerkstoffe: Edelmetalle, Titanlegierungen, Kobalt-Chrom, Nickel, Nickelbasis-Superlegierungen, Molybdän, Molybdän-Kupfer und Partikelverbundwerkstoffe

Wir sind spezialisiert auf rostfreie Stähle, niedriglegierte Stähle und Sonderlegierungen für MIM. Darüber hinaus bieten wir Ihnen spezielle oder kundenspezifische Werkstoffe, die die Leistungsanforderungen für die Herstellung Ihrer Präzisions-MIM-Teile erfüllen.

Edelstahl

Durch das Metallspritzgussverfahren (MIM) lässt sich eine hohe Dichte erreichen und die Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl verbessern. Alle diese Materialien werden aus vorlegiertem oder elementarem Edelstahl mit unterschiedlichen Härtegraden hergestellt: austenitisch, ferritisch, martensitisch und ausscheidungshärtet.

 

Edelstahl 316L (UNS-Nr. S31603) wird aufgrund seiner Eigenschaften wie hohe Kriechfestigkeit, ausgezeichnete Formbarkeit sowie hohe Korrosions- und Lochfraßbeständigkeit häufig verwendet. Dieses Metall verfügt außerdem über eine ausgezeichnete Dehnung und Duktilität und ist nicht magnetisch. Komponenten dieses Metalls werden in der Elektronik-, Schifffahrts- und Medizinbranche verwendet. MIM-Edelstahl 316L ist aufgrund seiner hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sicher für die Lagerung von Lebensmitteln und Wasser. Diese Eigenschaften können einem möglichen Zerfall und chronischer Korrosion bei Kontakt mit Säuren widerstehen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt und die hohe Legierungszusammensetzung machen MIM 316L hervorragend für lebensmittelechte Anwendungen geeignet. ZCMIM wird häufig in Uhrengehäusen, elektronischen Komponenten und Uhrenarmbändern aus Edelstahl 316L verwendet, um dessen großartige Oberflächenoptik und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.

Zusammensetzung aus Edelstahl 316L

Edelstahl 316LEisenNickelMolybdänSiliziumKohlenstoffChromPhosphorManganStickstoffSchwefel
GewichtsprozentBaL.10.00-14.002.00-3.000.750.0316.00-18.000.0452.000.100.03

Edelstahl 316L Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 316L≥7,85 g/cm³≥450 MPa≥140Mpa190J100-150 HV10≥40%

Edelstahl 304 (UNS-Nr. S30400) hat ähnliche mechanische Eigenschaften wie 316L, ist jedoch weniger korrosionsbeständig als 316L. Zudem ist sein Materialpreis niedriger als bei 316L.

Zusammensetzung aus Edelstahl 304

Edelstahl 304EisenNickelSiliziumKohlenstoffChromPhosphorManganStickstoffSchwefel
GewichtsprozentBaL.8.00-11.001.000.0818.00-20.000.0352.000.100.03

Mechanische Eigenschaften von Edelstahl 304

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 304≥7,75 g/cm³≥480 MPa≥160Mpa100-150 HV10≥40%

Edelstahl 420 (UNS-Nr. S42000) kombiniert hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit mit mäßiger Korrosionsbeständigkeit. Dieser martensitische Edelstahl ist magnetisch und verzieht sich bei Vakuum-Wärmebehandlung weniger. Er wird häufig in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Besteck- und Werkzeugindustrie eingesetzt.

Zusammensetzung aus rostfreiem Stahl 420

Edelstahl 420EisenSiliziumKohlenstoffChromPhosphorManganSchwefel
GewichtsprozentBaL.1.000.1512.00-14.000.0401.000.030

Mechanische Eigenschaften von Edelstahl 420

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 420≥7,55 g/cm³≥750Mpa≥600Mpa82J30-39HRC≥1%

Edelstahl 440C (UNS-Nr. S44004) ist martensitisch und zeichnet sich durch hervorragende Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit aus. Dieser Edelstahl wird für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, bei Handwerkzeugen und Sportgeräten.

Zusammensetzung aus rostfreiem Stahl 440C

Edelstahl 440CEisenSiliziumKohlenstoffChromManganMolybdän
GewichtsprozentBaL.1.000.95-1.216.00-18.001.000.75

Edelstahl 440C Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärteDehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 440C≥7,50 g/cm³≥700Mpa≥600Mpa115J30-39 HRC≥1%

Edelstahl 17-4 PH (UNS-Nr. S17400) ist eine ausscheidungsgehärtete Legierung. Diese Legierung bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit. Ihre Härte kann je nach Wärmebehandlungstemperatur variieren und unterschiedliche Festigkeitsstufen erreichen.

Zusammensetzung aus rostfreiem Stahl 17-4PH

Edelstahl 17-4 PHEisenNickelSiliziumKohlenstoffChromNiobManganKupferSchwefel
GewichtsprozentBaL.3.00-5.001.000.0715.50-17.500.15-0.451.003.00-5.000.03

Aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts weist Edelstahl 17-4PH eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Edelstahl der 400er-Serie auf. Durch Temperaturänderungen während der Wärmebehandlung können unterschiedliche Härtegrade und Eigenschaften erreicht werden. Dies ermöglicht eine breite Anwendung in der Flugzeug-, Dental-, Medizin- und Chirurgieindustrie.

Edelstahl 17-4PH Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 17-4 PH (gesintert)≥7,65 g/cm³≥950Mpa730 MPa140J25~30 HRC≥3%

Mechanische Eigenschaften von Edelstahl 17-4PH (H900)

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 17-4 PH H9007,7 g/cm³1206 MPa1089 MPa140J40HRC9%

Edelstahl 17-4PH Mechanische Eigenschaften(H1100)

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
Edelstahl 17-4 PH H11007,7 g/cm³1000 MPa910 MPa140J34HRC12%

PANACEA ist auch als X15 CrMnMoM17-11-3 bekannt, ein nicht magnetischer und nickelfreier Edelstahl, der in der Unterhaltungselektronikindustrie weit verbreitet ist.

PANACEA Zusammensetzung

ALLHEILMITTEL EisenNickelMolybdänManganKohlenstoffChromStickstoffSchwefelPhosphor
GewichtsprozentBla.0.0-0.13.0-3.510.0-12.00.0-0.216.5-17.50.75-0.900.00-0.030.00-0.045

PANACEA Mechanisches PImmobilien

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte (gesintert)Härte (wärmebehandelt)Dehnung (% in 25,4 mm)
ALLHEILMITTEL ≥7,50 g/cm³≥1090Mpa≥690Mpa300HV10270HV10≥35%

Fe-based alloy is also called as Iron Nickel Alloy, which is generally used for structural applications, in reason of high hardness and strength in property.

MIM 4605 verfügt durch das MIM-Verfahren über eine außergewöhnliche Festigkeit und gute Duktilität und findet breite Anwendung in der Automobil-, Konsumgüter- und Handwerkzeugindustrie.

MIM-4605 Zusammensetzung

MIM-4605 EisenSiliziumKohlenstoffNickelMolybdän
GewichtsprozentBaL.1.000.40-0.601.50-2.500.20-0.50

MIM-4605 Mechanische Eigenschaften


Material
DichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
MIM-4605 ≥7,50 g/cm³≥600Mpa≥400Mpa70J≥90 HV10≥5%

Diese Legierung kann durch Abschrecken und Anlassen wärmebehandelt werden, um verschiedene Festigkeits- und Verschleißfestigkeitseigenschaften zu erzielen. Normalerweise können wir Sondertypen mit geringer und hoher Härte wie folgt herstellen:

MIM-4605 – Mechanische Eigenschaften mit geringer Härte

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
MIM-4605 ≥7,5 g/cm³1151 MPa1034 MPa38J36 HRC≥3%

MIM-4605 – Mechanische Eigenschaften mit hoher Härte

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
MIM-4605 ≥7,5 g/cm³1655 MPa1480 MPa55J48 HRC≥2%

Dieser Nickelstahl eignet sich für mechanische und strukturelle Komponenten mit hervorragender Festigkeit und Oberflächengüte. Eine Wärmebehandlung ist eine gängige Nachbehandlung zur Erhöhung von Festigkeit und Härte.

FeO2Ni-Zusammensetzung

MIM Fe02Ni EisenKohlenstoffNickelSchwefelPhosphor
GewichtsprozentBaL.0.40-0.601.50-2.500.00-0.030.00-0.035

Mechanische Eigenschaften von FeO2Ni

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
MIM Fe02Ni ≥7,55 g/cm³≥260Mpa≥150Mpa≥90 HV10≥3%

FeO4Ni eignet sich für Bauteile mit hoher Festigkeit und Oberflächengüte. Wärmebehandlung ist ein gängiger Nachbearbeitungsprozess zur Erhöhung von Festigkeit und Härte.

FeO4Ni-Zusammensetzung

Fe04Ni EisenKohlenstoffNickelSchwefelPhosphor
GewichtsprozentBaL.0.40-0.603.00-5.000.00-0.030.00-0.035

Mechanische Eigenschaften von FeO4Ni

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
Fe04Ni ≥7,60 g/cm³≥630Mpa≥380Mpa≥90 HV10≥3%

FeO8Ni hat einen höheren Nickelgehalt als FeO4Ni, was zu einer höheren Streckgrenze als bei FeO2Ni und FeO4Ni führt. Dieser Nickelstahl eignet sich für mechanische und strukturelle Komponenten mit überlegener Festigkeit und Oberflächengüte.

Fe08Ni-Zusammensetzung

MIM Fe08Ni EisenKohlenstoffNickelSchwefelPhosphor
GewichtsprozentBaL.0.40-0.607.0-9.00.00-0.030.00-0.035

Mechanische Eigenschaften von Fe08Ni

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
MIM Fe08Ni ≥7,65 g/cm³630 MPa≥400Mpa≥90 HV103%

MIM FeO3Si weist geringe Kernverluste und einen hohen elektrischen Widerstand bei Wechsel- und Gleichstromanwendungen wie Magnetspulen, Ankern und Relais auf. Es eignet sich besonders für die Endformgebung mittels MIM-Verfahren.

Fe03Si Zusammensetzung

Fe03Si EisenSiliziumKohlenstoffRoHS-konform
GewichtsprozentBaL.2.5-3.50.05Ja

Fe3%Si Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
Fe03Si≥7,55 g/cm³227 MPa151 MPa100-180HV1024%

MIM Fe50%Ni verfügt über charakteristische magnetische Eigenschaften wie hohe Permeabilität und niedrige Koerzitivfeldstärke und wird häufig für magnetische Abschirmungsanwendungen wie Motoren, Schalter und Relais verwendet.

Fe50Ni-Zusammensetzung

Fe50Ni EisenNickelSiliziumKohlenstoffRoHS-konform
GewichtsprozentBal.49.00-51.001.000.01Ja

Fe50Ni Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)PermeabilitätMagnetisierungsintensität
Fe50Ni≥7,85 g/cm³468 MPa165 MPa110-160 HV1030%μmax =28000Js(4Ka/m)=1,36T

MIM Fe50Co verfügt über hervorragende magnetische Eigenschaften mit hoher Permeabilität und niedrigem Koerzitivfeld und wird häufig für magnetische Abschirmungsanwendungen wie Motoren, Schalter und Relais verwendet.

Fe50Co-Zusammensetzung

Fe50Co EisenChromKobaltManganSiliziumKohlenstoff
GewichtsprozentBal.0.0-0.249-510.0-0.30.0-0.30.04

Fe50Co Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)PermeabilitätMagnetisierungsintensität
Fe50Co≥7,95 g/cm³≥300Mpa≥180Mpa80HRB1%μmax =5200Js(4Ka/m)=2,0T

Spezifische MIM-Legierung

Diese MIM-Materialien werden aus Legierungspulver oder einer Mischung aus Eisen und anderen Elementen wie Nickel, Chrom, Kobalt und Silizium hergestellt. Diese Legierungen enthalten einige weichmagnetische Materialien, die leicht magnetisiert und entmagnetisiert werden können.

Kupferlegierungen werden häufig aufgrund ihrer hervorragenden thermischen und elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt. Gesinterte Kupferteile können wie geschmiedete Kupferteile bearbeitet, beschichtet, gelötet, gecrimpt und genietet werden. Kupferlegierungen finden breite Anwendung in der Miniaturisierung, im anspruchsvollen Design und bei hohen Anforderungen an die thermische und elektrische Leitfähigkeit. Beispiele hierfür sind Kühlkörper, Brennstoffzellen, Sensoren und Computerprozessorchips.

Kupferlegierung Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)HärteDehnung (% in 25,4 mm)Wärmeleitfähigkeit 
Kupferlegierung≥8,5 g/cm³≥180Mpa60 MPa35~45 HRB (Glühen)30%330 W/(mK)

Titanlegierung

Ti-6Al-4V (UNS R56400) ist das am häufigsten verwendete Titan in ZCMIM. Es zeichnet sich durch hervorragende Korrosionsbeständigkeit, ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und eine gute Ermüdungsbeständigkeit aus. Es wird üblicherweise für medizinische Implantate und Prothesen verwendet.

Ti-6Al-4V-Zusammensetzung

Ti-6Al-4VTitanAluminiumVanadiumEisenKohlenstoff
GewichtsprozentGleichgewicht5.5-6.753.50-4.500.300.08

Ti-6Al-4V Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
Ti-6Al-4V4,5 g/cm³950 MPa920 MPa36 HRC18%

Nickellegierung

Nickellegierungen werden häufig für Anwendungen verwendet, bei denen elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.

Nickellegierung Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteMarco 
Nickellegierung8,6 g/cm³53 HRC

ASTM F15

ASTM F15 (UNS 39121337) ist auch als Kovar bekannt, eine Legierung mit kontrollierter Ausdehnung, die für hochintegrierte Glas- und Keramik-Metall-Dichtungen verwendet wird. Sie ermöglicht hermetische Abdichtungen für elektronische Glasfasern und elektronische Gehäuse, wie z. B. Splitter, Dual-Inline-Gehäuse und mikroelektronische mechanische Systeme. Kovar besteht aus Nickel, Kobalt und Eisen. Diese Legierung wurde entwickelt, um den technologischen Anforderungen in den Bereichen Computer, Mikrowellen, Halbleiter und Raumfahrt gerecht zu werden.

ASTM F15 Zusammensetzung

ASTM F15 Eisen Nickel Molybdän Silizium Kohlenstoff Chrom Kobalt
Gewichtsprozent BaL. 29 0.2 0.2 0.04 0.2 17
ASTM F15 Kupfer Niob Magnesium Titan Zirkonium Aluminium RoHS-konform
Gewichtsprozent 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Ja

ASTM F15 Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)Härte Dehnung (% in 25,4 mm)
ASTM F157,7 g/cm³450 MPa305 MPa65 HRB25%

ASTM F75 (UNS R30075) ist eine nicht magnetische Kobalt-Chrom-Legierung. Diese Legierung wird aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften wie Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, Nichtmagnetizität und Verschleißfestigkeit häufig in der Medizintechnik eingesetzt. CoCr-Legierungen finden breite Anwendung in der Orthopädie, der Pulverbeschichtung und der Dentaltechnik.

ASTM F75 Zusammensetzung

ASTM F75EisenNickelMolybdänSiliziumKohlenstoffChromKobaltRoHS-konform
Gewichtsprozent0.751.05.00-7.001.000.1526-30BaL.Ja

ASTM F75 Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
ASTM F758,3 g/cm³992 MPa551 MPa177J25 HRC30%

ASTM F1537

ASTM F1537 (UNS R31537) hat eine ähnliche Zusammensetzung wie ASTM F75, das aufgrund seiner Verschleißfestigkeit, Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und nichtmagnetischen Eigenschaften ebenfalls häufig in der Medizinbranche eingesetzt wird.

ASTM F1537 Zusammensetzung

ASTM F1537EisenNickelMolybdänSiliziumKohlenstoffChromKobaltNiobRoHS-konform
Gewichtsprozent0.750.255.00-7.001.000.10-0.3526-30BaL.1.00Ja

ASTM F1537 Mechanische Eigenschaften

MaterialDichteZugfestigkeitStreckgrenze (0,2%)SchlagfestigkeitHärte Dehnung (% in 25,4 mm)
ASTM F15378,3 g/cm³1103 MPa85 MPa80J32 HRC27%

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Bereich des Metallspritzgusses (MIM) eine große Auswahl an unterschiedlichen Materialien bietet. Jede dieser Materialien bietet einzigartige MIM-Materialeigenschaften, die ein breites Spektrum industrieller Anforderungen abdecken. Edelstähle wie 316L, 304, 420, 440C und 17–4PH unterscheiden sich in Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit, Härte und magnetischen Eigenschaften und eignen sich daher für Anwendungen von der Elektronik und Schifffahrt bis hin zur Automobil- und Medizintechnik.

Niedriglegierte Stähle wie MIM-4605, Fe02Ni, Fe04Ni und Fe08Ni bieten hervorragende Festigkeit und Oberflächengüte. Durch Wärmebehandlung werden ihre mechanischen Eigenschaften verbessert. Die weichmagnetischen Legierungen Fe03Si, Fe50Ni und Fe50Co sind entscheidend für Anwendungen, die spezielle magnetische Eigenschaften in elektrischen Bauteilen erfordern.

Kupferlegierungen zeichnen sich durch ihre hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aus, während Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses für medizinische Implantate bevorzugt werden. Nickellegierungen werden aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit geschätzt.

Speziallegierungen wie ASTM F15 (Kovar) für hermetische Dichtungen, ASTM F75 und ASTM F1537 für medizinische Anwendungen unterstreichen die Vielseitigkeit von MIM-Werkstoffen. Das Verständnis dieser MIM-Materialeigenschaften ist für Ingenieure und Designer von grundlegender Bedeutung, um das am besten geeignete Material auszuwählen, die Produktleistung zu optimieren und das volle Potenzial des MIM-Prozesses in verschiedenen Branchen auszuschöpfen.
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