高锰钢增材制造在2025年：释放下一代极端性能合金。探索市场加速、突破技术和先进制造的未来。

• 执行摘要与关键发现
• 市场规模、增长率及2025–2030年预测
• 高锰钢增材制造中的技术进步
• 主要参与者和行业举措（例如，Sandvik、EOS、GE Additive）
• 应用：汽车、矿业、铁路和重工业
• 材料特性和性能增强
• 供应链、粉末生产和质量保证
• 监管标准和行业指南（例如，ASTM、ISO）
• 挑战、障碍和风险因素
• 未来展望：创新路线图和战略机会
• 来源与参考文献

执行摘要与关键发现

高锰钢增材制造（AM）正在成为金属领域的一项变革性技术，原因在于高锰合金提供的独特结合——高强度、韧性和耐磨性。到2025年，先进的粉末冶金、激光增材制造系统和数字设计工具的融合使得能够生产出复杂的高性能组件，这些组件过去通过传统制造方法无法实现。本节总结了高锰钢增材制造的当前状况、近期里程碑以及短期展望。

主要行业参与者如EOS GmbH（领先的工业3D打印系统提供商）和GE（通过其GE Additive部门）正积极开发和商业化高锰钢的增材制造解决方案。这些公司专注于优化激光粉末床熔融（LPBF）和直接能量沉积（DED）的工艺参数，以解决热裂、达到所需微观结构等挑战。粉末供应商如Höganäs AB正在扩展其产品组合，以包括专为增材制造定制的高锰钢粉末，以支持来自矿业、铁路和重型机械等行业日益增长的需求。

来自行业联盟和试点项目的最新数据显示，高锰钢增材制造的部件在机械性能上已达到或超过传统铸造或锻造产品的水平。例如，设备制造商与研究机构之间的合作努力证明了成功生产耐磨铁路组件和抗冲击的矿用工具的可行性，现已在欧洲和亚洲进行实地试验。快速原型和定制零件的能力也加快了在维修和保养市场的采纳，交货时间和库存成本是关键因素。

展望未来几年，高锰钢增材制造的前景依然看好。voestalpine AG和Sandvik AB等组织的行业路线图强调了在增材制造工艺开发、粉末精炼和后处理技术方面的持续投资，以进一步提高部件质量和可扩展性。在安全关键应用中，监管接受度和标准化工作预计将取得进展。随着增材制造系统和原材料成本的持续下降，以及数字供应链的成熟，高锰钢增材制造有望在2027年前从利基应用扩展到更广泛的工业应用。

• 高锰钢增材制造正在从研发向商业部署过渡，主要OEM和粉末供应商正投资于技术的规模提升。
• 增材制造部件的机械性能在试点项目中达到了或超过了传统制造基准。
• 关键增长领域包括矿业、铁路、重型设备和维修/保养服务。
• 持续的工艺优化和标准化将对于在未来2-3年内的广泛采纳至关重要。

市场规模、增长率及2025–2030年预测

高锰钢增材制造（AM）市场作为更广泛金属增材制造行业中的一个专业领域正在崛起，主要推动因素是高锰钢的独特特性——如优异的加工硬化、耐磨性和韧性。到2025年，高锰钢在增材制造中的应用仍处于早期商业阶段，增长主要受矿业、铁路、国防和重型机械等行业的驱动，这些行业在组件耐久性方面至关重要。

尽管针对高锰钢增材制造的市场规模数据尚未广泛发布，但行业活动表明，此细分市场预计在2030年前将实现双位数的年均增长率（CAGR）。这一趋势得益于高锰钢粉末的日益可获得性及兼容的增材制造系统的扩展。例如，EOS GmbH这一领先的增材制造系统制造商已为高锰钢合金开发出工艺参数，使工业用户能够生产具有复杂几何形状的耐磨部件。同样，全球主要金属粉末供应商Höganäs AB也推出了针对增材制造的高锰钢粉末，目标是应用于较为冲击和磨损的环境。

预计从2025到2030年，市场将受益于几种趋势的交汇：

• 对数字制造和供应链韧性的投资增加，促使OEM本地化生产使用增材制造的关键耐磨零件。
• 如voestalpine AG和Sandvik AB等公司持续进行研发，开发适用于高级工业应用的先进钢粉末和增材制造解决方案。
• 在矿业和铁路行业中对增材制造的日益采用，高锰钢的独特特性在如破碎机颚、轨道开关和冲击衬板等部件中备受青睐。

到2030年，高锰钢增材制造市场预计将显著扩展，材料可用性更广泛、工艺可靠性提高、增材制造部件在安全关键应用中的资格认证增加。大型钢铁制造商和粉末供应商（如ArcelorMittal和Outokumpu Oyj）的进入预计将进一步加速市场增长和标准化。因此，该行业准备迎接稳健的扩展，高锰钢增材制造将在未来五年从原型和维修过渡到某些行业的批量生产。

高锰钢增材制造中的技术进步

高锰钢（HMnS）凭借其出色的加工硬化能力和韧性，正在增材制造（AM）中获得动力，因为行业寻求生产复杂、耐磨的组件以满足苛刻应用的需求。到2025年，技术进步正在加速高锰钢在增材制造中的应用，特别是通过激光粉末床熔融（PBF-LB）和定向能量沉积（DED）过程。这些方法使得可以制造复杂的几何形状和定制的部件，这些部件在传统铸造或锻造中难以或不可能实现。

一个主要挑战是历史上在增材制造中迅速固化过程中控制微观结构和机械性能。最近在工艺参数优化方面的进展——如激光功率、扫描速度和层厚——已显著改善了增材制造的高锰钢的密度、韧性和耐磨性。例如，与领先的增材制造设备制造商如EOS GmbH和TRUMPF Group的研究合作表明，生产高密度的高锰钢部件的机械性能可以与传统制造的对等产品相媲美或超过。

材料供应商正在响应日益增长的需求，开发专门用于增材制造的高锰钢粉末。企业如全球领先的金属粉末制造商Höganäs AB，正在扩展其产品组合，以包括针对激光和电子束工艺优化的高锰钢等级。这些粉末经过工程设计，以确保一致的流动性和颗粒大小分布，这是实现增材制造生产中可重复结果的关键。

与此同时，数字过程监控和闭环控制系统正在被整合到增材制造平台中，以确保质量和可重现性。行业领军企业如GE Additive正在投资实时熔池监控和自适应过程控制，这在高锰钢中尤为重要，因为其对热梯度和开裂的敏感性。这些进展预计将减少后处理需求，并提高高锰钢增材制造在工业规模生产中的经济可行性。

展望未来，高锰钢增材制造的前景乐观。汽车、矿业和重型机械行业预计将成为潜在的早期采用者，利用高锰钢所提供的强度和耐磨性的独特组合。随着粉末的可用性增加和工艺的可靠性提高，未来几年可能会看到更广泛的商业化和新应用的出现，尤其是在组件复杂性和性能至关重要的领域。

主要参与者和行业举措（例如，Sandvik、EOS、GE Additive）

截至2025年，高锰钢增材制造（AM）的产业格局正在快速演变，多家主要行业参与者和举措正在塑造这一领域。高锰钢因其卓越的加工硬化性和耐磨性而受到青睐，正逐渐被探索用于先进的增材制造应用，尤其是在矿业、铁路和重型机械等行业。

在众多知名企业中，Sandvik以其专注于金属粉末开发和增材制造服务而脱颖而出。Sandvik的Osprey®系列包括专为增材制造定制的高锰钢粉末，该公司还投资于粉末生产和内部增材制造能力。2024年，Sandvik宣布进一步扩展其粉末生产设施，旨在满足对增材制造中耐磨合金（包括高锰钢级）日益增长的需求。该公司与工业合作伙伴合作，在实际应用中验证增材制造的高锰钢组件的性能。

另外一个关键参与者，EOS，是工业3D打印解决方案的全球领导者。EOS开发了针对多种钢材的工艺参数，其开放材料平台允许对定制高锰钢粉末进行资格认证。在2023–2025年间，EOS与粉末供应商和研究机构达成合作，优化高锰钢的激光粉末床熔融（LPBF）工艺，着重于最小化裂纹和确保微观结构的一致性。

GE Additive同样积极参与推动高锰钢的增材制造。借助其在电子束熔化（EBM）和直接金属激光熔化（DMLM）方面的专业知识，GE Additive支持高锰钢粉末在其机器中的资格认证。该公司的AddWorks咨询部门与客户合作，开发特定应用的解决方案，特别是针对需要强冲击和耐磨性的行业。

其他值得注意的贡献者包括voestalpine，该公司提供金属粉末，并参与为增材制造优化的高锰合金研发，及Rieter，该公司探索在纺织机械中使用高锰钢增材制造部件。行业举措，如粉末制造商、增材制造机制造商和终端用户之间的合作项目，预计将在未来几年加速高锰钢增材制造的采纳。

展望未来，高锰钢增材制造的前景是积极的。随着粉末可用性的增加和工艺参数的优化，预计将有更多企业进入市场，推动进一步的创新和应用开发。未来几年，预计在苛刻环境中将扩大高锰钢增材制造部件的使用，这得益于行业领先者的持续投资。

应用：汽车、矿业、铁路和重工业

高锰钢因其优秀的加工硬化能力和韧性，正逐渐被探索用于汽车、矿业、铁路和重工业等领域的增材制造（AM）应用。到2025年，增材制造技术与高锰钢合金的融合使得能够生产出复杂的、耐磨的组件，这些组件在传统方法下往往难以或无法制造。

在汽车工业中，轻量且耐用部件的需求驱动着对高锰钢增材制造的关注。这种合金高能量吸收和韧性使其适用于涉及碰撞的结构和耐磨零件。领先的汽车制造商和供应商正在研究增材制造生产的高锰钢，用于定制支架、冲击吸收器和工具嵌件，旨在减少交货时间和材料浪费。比如，宝马集团已公开承诺扩大其增材制造在原型和最终使用部件中的应用，并正在进行先进钢合金的研究。

在矿业中，高锰钢的耐磨性对于如破碎机颚、射斗和衬板等暴露于磨损环境的部件至关重要。增材制造允许这些部件的快速修复和按需生产，最小化停机时间。设备制造商如Sandvik正在积极开发耐磨钢组件的增材制造解决方案，利用其在材料和数字制造方面的专长。能够本地生产或修复高锰钢部件在偏远矿业作业中预计将愈加珍贵。

铁路行业也在采用高锰钢增材制造用于轨道组件、开关和交叉头，因其在冲击和耐磨性方面至关重要。增材制造的灵活性允许生产几何优化的部件，可能延长服务寿命并减少维护间隔。主要铁路基础设施供应商如voestalpine正在对钢组件的增材制造进行投资，并正在开展试点项目以验证高锰钢增材制造在实际铁路环境中的性能。

在重工业中，包括建筑和土方设备，高锰钢增材制造用途正在探索，它可用于定制耐磨板、切削边缘和修复应用。通过增材制造工艺控制调整微观结构和性能的能力是一个主要优势。像SSAB这样的公司正在扩展其先进钢铁的产品组合，并与增材制造技术供应商合作，以满足重工业客户的需求。

展望未来，预计未来几年高锰钢增材制造的工业采纳将持续增长，推动这一领域的不断进展，包括粉末生产、工艺优化和数字部件认证。随着越来越多的公司验证高锰钢增材制造组件的性能和经济效益，预计将产生更广泛的商业用途。

材料特性和性能增强

高锰钢（HMnS），尤其是Hadfield类型合金，因其出色的加工硬化能力和韧性而备受关注，尤其是在需求严格的增材制造（AM）应用中。到2025年，利用增材制造提升高锰钢特性和性能的关注度正在加大，这主要是因为在矿业、铁路和国防等行业中需要复杂的几何形状和定制的微观结构。

粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（DED）工艺的最新发展，使得成功制备高锰钢组件成为可能，其机械性能可与传统铸造或锻造的对应产品相媲美，甚至在某些情况下超过。例如，像EOS GmbH和GE Additive这样的公司已经扩展其产品组合，包括针对激光增材制造优化的高锰钢粉末，专注于控制锰的蒸发并实现均匀的奥氏体微观结构。

增材制造生产的高锰钢的关键材料特性增强包括细化的晶粒结构、增加的位错密度和改善的耐磨性。这些都归因于增材制造固化过程中固化速率的迅速，从而抑制碳化物的沉淀并促进单相奥氏体基体的形成。在2025年，行业与学术界的合作研究进一步优化了工艺参数——如激光功率、扫描速度和保护气体成分，以最小化锰的损失和热裂纹，这两个问题在高锰钢增材制造中一直存在。

制造商如voestalpine和Sandvik进行的性能测试表明，增材制造的高锰钢部件在室温下可以达到超过100 J的冲击韧性值和超过250 HB的硬度水平，并且有潜力通过原位合金化进一步调整性能。此外，生产功能梯度结构的能力（例如，耐磨的高锰钢与其他钢材结合）为组件设计开辟了新的途径，特别是在关键磨损领域。

展望未来，高锰钢增材制造的前景乐观。仍在进行中的粉末生产技术投资，如Höganäs AB的投资，预计将提高粉末质量和可用性，而工艺监控和模拟的进步将使材料性能更一致和可预测。随着增材制造高锰钢组件的认证标准逐渐成熟，预计在未来几年将在安全关键和高磨损的应用中得到更广泛的使用。

供应链、粉末生产和质量保证

高锰钢（HMnS）增材制造（AM）的供应链在2025年正在快速演变，主要由于对矿业、铁路和重工业中耐磨、韧性高的组件的需求增加。适用于AM过程的高锰钢粉末的生产（主要是激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED））需要对成分和颗粒形态进行精确控制。领先的粉末制造商如Höganäs AB和GKN粉末冶金已扩大其产品组合，包括高锰钢级，利用气体雾化技术以实现所需的球形形态和紧密粒度分布，以确保增材制造性能的一致性。

在2025年，供应链的特点是越来越多的专业粉末生产商，Höganäs AB和GKN粉末冶金均在为高锰合金投资专用生产线。这些公司强调可追溯性和批次间一致性，这对于如铁路和矿业等行业至关重要，因为组件故障可能会产生严重后果。此外，EOS GmbH作为主要的增材制造系统提供商，与粉末供应商合作，以验证其机器中高锰钢粉末的资格保障，确保兼容性和工艺可靠性。

在2025年，高锰钢AM的质量保证是一个重点，因为这些钢材独特的加工硬化和相变行为在粉末生产和部件制造中带来了挑战。粉末供应商采用先进的分析技术，如激光衍射用于颗粒大小测量，以及感应耦合等离子体（ICP）分析用于化学成分分析，以满足严格的规格要求。此外，过程中监测技术——如熔池监控和分层成像——正在被越来越多地整合到增材制造系统中，由像EOS GmbH这样的公司来检测构建过程中的异常并确保部件的完整性。

展望未来，预计在接下来的几年中，随着矿业和铁路行业的一些主要终端用户与粉末生产商和增材制造服务办公室形成直接伙伴关系，进一步的纵向整合将会发生。此趋势旨在确保供应、缩短交货时间并快速迭代组件设计。开发数字质量保证框架，利用机器学习和实时数据分析，预计将进一步提高高锰钢增材制造部件的过程控制和认证路径。随着生态系统的成熟，焦点将继续放在确保可依赖、可扩展和可追溯的供应链上，以支持高锰钢增材制造的更广泛应用。

监管标准和行业指南（例如，ASTM、ISO）

高锰钢增材制造（AM）的监管环境正在迅速演变，随着技术的成熟和在汽车、矿业和国防等关键行业的采纳增加，监管重点逐渐集中在建立可靠的标准和指南上，以确保高锰钢组件的安全性、可靠性和可重复性。

国际ASTM一直处于为增材制造工艺和材料开发标准的前沿。ASTM F42委员会专注于增材制造技术，已发布一系列标准（例如，ASTM F3184、F2924），涉及一般的增材制造工艺，但针对高锰钢的具体标准仍在开发中。在2024年，ASTM启动了一个工作组，旨在解决高锰合金所面临的独特挑战，例如其加工硬化行为及在快速固化过程中易出现裂纹。该工作组计划于2025年末发布草案指南，重点关注高锰钢的粉末特征、工艺参数和后处理要求。

在国际层面上，国际标准化组织（ISO）继续扩展其ISO/TC 261技术委员会，该委员会与ASTM紧密合作，以实現全球增材制造标准的协调。ISO 17296及相关文件为增材制造工艺提供了框架，但与ASTM一样，对于高锰钢的具体指导文件预计将在未来几年发布。ISO委员会预计将在2026年发布针对高锰钢增材制造部件的机械性能验证和微观结构评估的技术规范。

行业联盟和主要的增材制造设备制造商也在为标准化工作做出贡献。像EOS GmbH和GE这样的公司正积极参与轮回测试和数据共享倡议，以加快高锰钢粉末和工艺的资格认证。这些合作对建立最佳实践至关重要，确保增材制造的高锰钢组件满足耐磨和抗冲击应用中终端用户的严格要求。

展望未来，预计监管机构将为高锰钢增材制造部件引入认证路径，特别是针对安全关键行业。在接下来的几年中，预计将发布全面的标准，涵盖粉末质量、过程控制、机械测试和在役检测，从而为高锰钢增材制造的更广泛工业应用和监管接受铺平道路。

挑战、障碍和风险因素

尽管高锰钢增材制造（AM）作为一个前景光明的领域，但截至2025年及未来仍面临多个重大挑战、障碍和风险因素。高锰钢的独特特性——如其卓越的加工硬化性和韧性——使其适用于苛刻应用，但这些特性也使得其通过增材制造技术的加工变得复杂。

一个主要的技术挑战是控制微观结构，在增材制造如激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED）过程中由于快速固化带来的不稳定。高锰钢对热梯度和冷却速率非常敏感，这可能导致开裂、孔隙和不理想相的形成。保持所需的奥氏体结构并避免由于马氏体或碳化物的形成而造成的脆化仍然是关键的研究重点。像EOS GmbH和GE Additive这样的公司正在积极开发工艺参数和粉末配方以解决这些冶金问题，但尚未找到坚实、可重复的解决方案。

另一个障碍是适用于增材制造的高锰钢粉末的供应和质量。生产具有所需纯度、颗粒大小分布和流动性的粉末是复杂且成本高昂的。目前只有少数供应商，如Höganäs AB，能够以商业规模提供高锰钢粉末，并且与不锈钢或镍基超级合金等更成熟的增材制造合金相比，供应链仍相对不成熟。

过程监控和质量保证也存在风险。锰的高反应性可能导致在粉末处理和打印过程中出现氧化和污染，因此需要严格的气氛控制。此外，缺乏针对高锰钢增材制造部件的标准化后处理和热处理方案，使得在铁路、矿业和国防等安全关键行业的认证和采用变得复杂。

经济因素是另一个显著的障碍。高锰钢粉末的成本，加上对专用设备和工艺开发的需求，使得生产部件的成本相对于传统制造变得更高。这将使得采用局限于那些高锰钢特性能够合理化其溢价的利基应用。

展望未来，随着更多公司投入研发，以及行业标准的逐步建立，预计这一领域将见到渐进的进展。像国际ASTM这样的组织正在致力于对增材制造工艺和材料的标准化，这对更广泛的工业推广至关重要。然而，要克服技术和经济障碍，需要在未来数年内继续进行粉末生产商、设备制造商和最终用户之间的合作。

未来展望：创新路线图和战略机会

高锰钢增材制造（AM）的未来展望受到技术创新、工业需求和战略投资交汇的影响。截至2025年，市场正从实验室展示过渡到早期工业采用，重点是优化工艺参数、合金设计和后处理，以释放高锰钢在增材制造中的全部潜力。

主要行业参与者正在加强对高锰钢独特加工硬化和低温韧性特性的研究，旨在利用这些特性满足能源、交通和重机械领域的应用需求。GE和西门子等跨国公司正在探索高锰钢增材制造用于关键组件，尤其在耐磨性和抗冲击韧性至关重要的领域。这些公司正在投资于先进的粉末生产方法，如气体雾化，以确保在增材制造部件性能中工艺的一致性——这也是可靠性所需的先决条件。

与此同时，设备制造商如EOS和TRUMPF正在改进激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED）系统，以适应与高锰合金相关的高热梯度和固化速率。他们于2025-2027年的路线图包括整合实时过程监控和闭环控制，这预计将减少缺陷率并改善机械性能。

在一些独特属性提供明确优势的行业，战略机会正在显现，高锰钢的高应变硬化和抗氢脆的特性尤为显著。例如，铁路和矿业行业正在评估增材制造以快速修复和更换高磨损组件，从而减少停机时间和库存成本。全球钢铁生产商ArcelorMittal正在与增材制造技术提供商积极合作，开发适用于这种苛刻环境的可打印高锰钢级别。

展望未来，高锰钢增材制造的创新路线图很可能集中在以下几个方面：

• 合金设计优化，以提高可打印性和在服役中的性能，包括开发具有增强可加工性的新品种。
• 粉末生产和回收技术的扩展，以确保具有成本效益和可持续的供应链。
• 由行业机构和联合体主导的资格认证和标准化工作，以加速安全关键应用的认证。
• 数字双胞胎和人工智能驱动的过程控制的整合，以进一步提升部件质量并缩短上市时间。

到2027年，该领域预计将看到高锰钢增材制造部件在重工业中的首次商业部署，而持续的研究与开发将为汽车和能源基础设施的更广泛应用铺平道路。材料科学、增材制造硬件和最终用户需求的战略协调将对实现高锰钢增材制造的全部价值主张至关重要。

来源与参考文献

• EOS GmbH
• GE
• voestalpine AG
• Sandvik AB
• ArcelorMittal
• Outokumpu Oyj
• TRUMPF Group
• Rieter
• SSAB
• ASTM International
• 国际标准化组织（ISO）
• 西门子