Исследование влияния параметров прямого лазерного выращивания на структуру и свойства высокопрочной нержавеющей стали марки 08X14НДЛ

Аддитивной технологией прямого лазерного выращивания (ПЛВ) из порошка стали марки 08X14НДЛ изготовлена серия объемных образцов при различных технологических параметрах (мощность излучения, скорость сканирования и скорость подачи порошка). Проведены исследования макрои микроструктуры, плотности и твердости образцов. Исследованы особенности структуры стали, изготовленной ПЛВ, по сравнению с литым металлом, идентифицированы неметаллические включения, установлен размер структурных оставляющих. Показано, что структуру, плотность и твердость стали можно варьировать, изменяя режимы ПЛВ, что является заделом для разработки промышленных аддитивных технологий.

1. Чашников Д. И., Володин В. И. Высокопрочные коррозионно-стойкие стали для гребных винтов // Технология судостроения. – 1985. – № 4. – С. 68–72.

2. ГОСТ 19200-80. Отливки из чугуна и стали: термины и определения дефектов. национальный стандарт Российской Федерации. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 12 с.

3. Цуканов В. В., Цыганко Л. К., Пет ров С. Н., Шандыба Г. А., Зиза А. И. Структурные превращения при термической обработке литейной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса // Металлообработка. – 2016. – № 3 (93). – С. 42–48.

4. Shishkovsky I., Missemer F. , Smurov I. Metal matrix composites with ternary intermetallic inclusions fabricated by laser direct energy deposition // Composite Structures. – 2018. – N 183. – P. 663–670.

5. Bobyr V. , Kuznetsov P. , Zhukov A., Shakirov I. Features of the formation of structure and geometry form during direct laser deposition of 321L stainless steel on solid of revolution using the LENS method // Key Engineering Materials. – 2021. – V. 887. – P. 309–318.

6. Гибсон Я., Р озен Д., С т ак ер Б. Технологии аддитивного производства. Трехмерная печать, быстрое прототипирование и прямое цифровое производство. – M.: Техносфера, 2016. – 656 с.

7. Hofmeister W., Griffith M., Ensz M., Smugeresky J. Solidification in Direct Metal Deposition by LENS Processing // JOM. – 2001. – V. 53. – P. 30–34.

8. Dass, A., Moridi D. A. State of the Art in Directed Energy Deposition: From Additive Manufacturing to Materials Design // Coatings. – 2019. – V. 9 (7). – P. 418.

9. Turichin G. A., Klimova O. G., Zemlyakov E. V. , Babkin K. D., Kolodyazhny D. Yu., Shamray F. A., Travyanov A. Ya., Petrovskiy P. V. Technological aspects of high speed direct laser deposition based on heterophase powder metallurgy // Physics Procedia. – 2015. – V. 78. – Р. 397–406.

10. Turichin G. A., Somonov V. V. , Babkin K. D., Zemlyakov E. V. , Klimova O. G. High-Speed Direct Laser Deposition: Technology, Equipment and Materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – V. 125. – Art. 012009.

11. Туричин Г. А., Скляр М. О., Бабкин К. Д., Климова-Корсмик О. Г. , Земляков Е. В. Прямое лазерное выращивание – прорыв в изготовлении крупногабаритных изделий // Аддитивные технологии. – 2023. – № 2.

12. Aversa A., Marchese G., Bassini E. Directed Energy Deposition of AISI 316L Stainless Steel Powder: Effect of Process Parameters // Metal. – 2021. – N 11. – P. 932.

13. Исследование влияния параметров процесса лазерной наплавки порошка стали 316L на структуру и механические свойства образцов / И. С. Логинова, Д. П. Быковский, S. B. Adisa, А. Н. Солонин и др. // Технология легких сплавов. – 2016. – № 4. – С. 5–11.

14. Aboulkhair T., Maskery I., Tuck C., Ashcroft I., Everitt N. M. On the formation of AlSi10Mg single tracks and layers in selective laser melting: Microstructure and nano-mechanical properties // Journal of Materials Processing Technology. – 2016. – V. 230. – P. 88–98.

15. Aversa A., Moshiri M., Librera E., Hadi M., Marchese G., Manfredi D., Lo russo M., Calignano F., Biamino S., Lombardi M., Pavese M. Single scan track analyses on aluminium based powders // Journal of Materials Processing Technology. – 2018. – V. 255. – P. 17–25.

16. Patalas-Maliszewska Ju., Feldshtein E., Devojno O., Śliwa M., Kardapolava M., Lutsko N. Single Tracks as a Key Factor in Additive Manufacturing Technology – Analysis of Research Trends and Metal Deposition Behavior // Materials. – 2020. – V. 13 (5). – P. 1115.

17. Bosio F. , Saboori A., Lacagnina A., Librera E., De Chirico M., Biamino S., Fino P. , Lombardi M., Directed Energy Deposition of 316L Steel: Effect of Type of Powders and Gas Related Parameters // Proceedings of the Euro PM 2018 Congress and Exhibition, 2018. – P. 14–18.

18. Ramiro P. , Ortiz M., Alberdi A., Lamikiz A. Strategy development for the manufacturing of multilayered structures of variable thickness of Ni-based alloy 718 by powder-fed directed energy deposition // Metals. – 2020. – N 10. – P. 1280.

19. Lippold J. C. Transformation and tempering behavior of 12Cr–1Mo–0.3V martensitic stainless steel weldments // Journal of Nuclear Materials. – 1981. – V. 104. – P. 1127–1131, https://doi.org/10.1016/00223115(82)90752-8.

20. Горынин В. И., Оленин М. И. Пути повышения хладостойкости сталей и сварных соединений. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2017. – 342 с.

21. Оленин М. И., Кашт анов А. Д., Романов О. Н., Махорин В. В. Влияние гомогени-зирующего отжига на снижение содержания ẟ-феррита в высокопрочной высокохромистой стали мартенситного класса марки 07Х15Н5Д4Б, полученной методом селективного лазерного сплавления // Вопросы материаловедения. – 2021.– № 2 (106). – С. 47–53.

22. Pandey C., Mahapatra M. M., Kumar P. , Saini N. Comparative study of autogenous tungsten inert gas welding and tungsten arc welding with filler wire for dissimilar P91 and P92 steel weld joint // Materials Science and Engineering. – 2018. – A 712. – P. 720–737.

23. Staritsyn M. V. , Kuznetsov P. A., Petrov S. N., Mikhailov M. S. Composite structure as a strengthening factor of stainless austenitic chromium–nickel additive steel. The Physics of Metals and Metallography. – 2020. – V. 121, N 4. – P. 337–343.

24. Yin Yu., Tan Q., Bermingham M., Mo N.,. Zhang J. Z., Zhang M.-X. Laser additive manufacturing of steels // International Materials Reviews. – 2021.