Влияние температуры аустенизации на структуру и свойства стали марки 08Х18Н10Т, синтезированной методом прямого лазерного выращивания

Представлены результаты исследования механических свойств и микроструктуры нержавеющей аустенитной стали марки 08Х18Н10Т, синтезированной методом прямого лазерного выращивания (ПЛВ), до и после аустенизации в диапазоне температур 1050–1250°C. Установлено, что исходная структура при температуре 1150°C полностью рекристаллизуется, что обеспечивает максимальный уровень ударной вязкости; образование, рост и растворение дисперсных частиц влияют на морфологию зерна и механические свойства стали после аустенизации. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования процессов термической обработки сталей, изготовленных методом ПЛВ, с целью повышения вязкости и пластичности.

1. Zekovic S., Dwivedi R., Kovacevic R. Numerical simulation and experimental investigation of gas-powder flow from radially symmetrical nozzles in laser-based direct metal deposition // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2007. – V. 47. – P. 112–123.

2. Yin H., Song M., Deng P., Li L., Prorok B., Lou X. Thermal stability and microstructural evolution of additively manufactured 316 L stainless steel by laser powder bed fusion at 500–800°С // Additive Manufacturing. – 2021. – V. 41. – 18 p.

3. DebRoy T., Wei H. L., Zuback J. S., Mukherjee T., Elmer J. W., Milewski J. O., Zhang W. Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties // Progress in Materials Science. – 2018. – V. 92. – P. 112–224.

4. Haghdadi N., Laleh M., Moyle M., Primig S. Additive Manufacturing of Steels: a Review of Achievements and Challenges // Journal of Materials Science. – 2020. – V. 56. – P. 64–107.

5. Kučerová L., Jandova A., Zetková I. Comparison of Microstructure and Mechanical Properties of Additively Manufactured and Conventional Maraging Steel // Defect and Diffusion Forum. – 2020. – V. 405. – P. 133–138.

6. Astafurov S., Astafurova E. Phase Composition of Austenitic Stainless Steels in Additive Manufacturing: A Review // Metals. – 2021. – V. 11. – P. 19.

7. Паршин А. М. Структура, прочность и радиационная повреждаемость коррозионно-стойких сталей и сплавов. – Челябинск: Металлургия. – 1988. – 655 с.

8. Ghayoor M., Lee K., He Y., Chang C. H., Paul B. K., Pasebani S. Selective laser melting of 304L stainless steel: Role of volumetric energy density on the microstructure, texture and mechanical properties // Additive Manufacturing. – 2019. – V. 32 (2). – Art. 101011.

9. Wang Q., Chen J., Sun G., Liu H., Yuan X., Wang Z., Pan H., Zhang Y., Jiang P., Wu W. Microstructure and mechanical performance of 304 stainless steel fabricated by powder-bed selective laser melting process: The effect of post-processing heat treatment // Journal of Materials Research and Technology. – 2020. – V. 9. – No 3. – P. 4770–4783.

10. Королев В. А., Сидоров А. В., Михайлов И. Ю., Мацаев А. А., Земляков Е. В., Кузнецов П. А., Намеев Д. А. Разработка технологии прямого лазерного выращивания крупногабаритных изделий атомной энергетики // Перспективные материалы. Новые технологии получения и обработки материалов. – 2023. – № 5. – С. 46–55.

11. Сидоров А. В., Михайлов И. Ю., Мацаев А. А., Земляков Е. В., Кузнецов П. А., Дуб А. В., Намеев Д. А. Разработка технологии прямого лазерного выращивания с изготовлением фрагмента выгородки реакторной установки из порошкового материала нержавеющей стали 08Х18Н10Т // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2023. – Вып. 4 (120). – С. 44–56.

12. Melia M. A., Nguyen H.-D. A., Rodelas J. M., Schindelholz E. J. Corrosion properties of 304L stainless steel made by directed energy deposition additive manufacturing // Corrosion Science. – 2019. – V. 152. – P. 20–30.

13. Smith H. R., Sugar J. D., San Marchi C., Schoenung J. M. Strengthening mechanisms in directed energy deposited austenitic stainless steel // Acta Materialia. – 2019. – V. 164. – P. 728–740.

14. Fu J. W., Yang Y. S. Solidification behavior in three-phase region of AISI 304 stainless steel // Materials Letters. – 2013. – V. 93. – P. 18–20.

15. Kim S. H., Moon H. K., Kang T., Lee C. S. Dissolution kinetics of delta ferrite in AISI 304 stainless steel produced by strip casting process // Materials Science and Engineering: A. – 2003. – V. 356. – P. 390–398.

16. Cristobal M., San-Martin D., Capdevila C., Jiménez J. A., Milenkovic S. Rapid fabrication and characterization of AISI 304 stainless steels modified with Cu additions by additive alloy melting (ADAM) // Journal of Materials Research and Technology. – 2018. – V. 7 (4). – P. 450–460.

17. Jeong J., Lee Y., Park J. M., Lee D. J., Jeon I., Sohn H., Kim H. S., Nam T.-H., Sung H., Seol J. B., Kim J. G. Metastable δ-ferrite and twinning-induced plasticity on the strain hardening behavior of directed energy deposition-processed 304L austenitic stainless steel // Additive Manufacturing. – 2021. – V. 47. – P. 1–11.

18. Pinto F. C., Aota L. S., Souza Filho I. R., et al. Recrystallization in non-conventional microstructures of 316L stainless steel produced via laser powder-bed fusion: effect of particle coarsening kinetics // Journal of Materials Science. – 2022. – V. 57. – P. 9576–9598.

19. Sames W. J., List F. A., Pannala S., Dehoff R. R., Babu S. S. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // International Materials Reviews. – 2016. – V. 61. – P. 315–360.

20. Song B., Dong S., Liu Q., Liao H., Coddet C. Vacuum heat treatment of iron parts produced by selective laser melting: microstructure, residual stress and tensile behavior // Materials & Design. – 2014. – V. 54. – P. 727–733.

21. Bertsch K. M., Meric de Bellefon G., Kuehl B., Thoma D. J. Origin of dislocation structures in an additively manufactured austenitic stainless steel 316L // Acta Materialia. – 2020. – V. 199. – P. 19–33.

22. Deng P., Yin H., Song M., Li D., Zheng Y., Prorok B. C., Lou X. On the thermal stability of dislocation cellular structures in additively manufactured austenitic stainless steels: roles of heavy element segregation and stacking fault energy // JOM. – 2020. – V. 72. – P. 4232–4243.

23. Chen N., Ma G., Zhu W., Godfrey A., Shen Z., Wu G., Huang X. Enhancement of an additive-manufactured austenitic stainless steel by post-manufacture heat-treatment // Materials Science and Engineering: A. – 2019. – V. 759. – P. 65–69.

24. Huang W., Yuan S., Chai L., Jiang L., Liu H., Wang F., Wang D., Wang J. Development of grain boundary character distribution in medium-strained 316L stainless steel during annealing // Materials International. – 2019. – V. 25. – P. 364–371.

25. Ariaseta A., Kobayashi S., Takeyama M., Wang Y., Imano S. Characterization of recrystallization and second-phase particles in solution-treated additively manufactured alloy 718 // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2020. – V. 51. – P. 973–981.

26. Lei J., Ge Y., Liu T., Wei Z., Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of 316L steel synthesized by selective laser melting // Materials Science and Engineering: A. – 2019. – V. 748. – P. 205–212.

27. Коджаспиров Г. Е. Основы легирования стали. – СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2015. – 263 с.

28. Гольдштейн М. И., Грачёв С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. – М.: МИСИС, 1999. – 408 с.

29. Оленин М. И., Романов О. Н., Марголин Б. З., Сорокин А. А., Зернов Э. А., Бушуев С. В., Бережко Б. И., Шахкян С. А., Апинов Ж. Э. Влияние гомогенизационного отжига на процессы карбидообразования в литом металле и в поковке из стали марки 10Х16Н20М2Т // Вопросы материаловедения. – 2025. – № 3 (123). – С. 7–20.