Структурные и механические свойства нержавеющей стали, сформированной в условиях послойного сплавления проволоки электронным лучом
| Parent link: | Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты): научно-технический и производственный журнал.— , 1998- Т. 23, № 4.— 2021.— [С. 111-124] |
|---|---|
| Corporate Authors: | , |
| Other Authors: | , , , , , , , , |
| Summary: | Заглавие с экрана Введение. Одним из перспективных современных способов формирования деталей машин являются аддитивные технологии Изготовление этим методом дает возможность получать сложную форму деталей и качественную структуру. При этом качество формируемой структуры зависит от большого количества параметров - оборудования, режимов его работы, материала, среды и т.п. Крупные зарубежные компании, производящие 3D-принтеры, при поставке оборудования дают технологические рекомендации по работе на нем. Эти рекомендации включают информацию о производителях сырья (порошка для печати) и их выпускаемых продуктах, с которыми может работать их оборудование, а также о том, какие режимы необходимо использовать для работы с этими порошками. Для разрабатываемых в рамках исследовательских программ и программ импортозамещения отечественных установок эти параметры необходимо подбирать. Очень часто перед исследователями и разработчиками оборудования для трехмерной печати стоит задача получения на имеющемся сырье образцов деталей с минимальной пористостью, однородностью структуры и механическими свойствами хотя бы на уровне литых заготовок. Одним из распространенных материалов для трехмерной печати является нержавеющая сталь. Данный материал обладает высокой коррозионной стойкостью, что снижается требования к среде, в которой ведется 3D-печать. Изготовленные изделия из нержавеющей стали обладают хорошим сочетанием прочностных и пластических характеристик. Целью работы является получение образцов с минимальным количеством макро- и микродефектов и однородной структурой из нержавеющей стали методом наплавки проволокой на электронно-лучевой оригинальной установке, разработанной в Томскоком политехническом университете. Методы исследования образцов из нержавеющей стали марки AISI 308LSi, полученных трехмерной печатью: рентгеноструктурный анализ, томография, химический анализ, металлографический анализ, исследование микротвердости. Результаты и обсуждение. Установлено, что напечатанные на разработанной установке электронно-лучевой трехмерной печати образцы из нержавеющей стали марки AISI 308LSi не содержат макродефектов во всем объеме образца. Присутствующие небольшие микродефекты остаточных газовых пор имеют размер не более 5,2 мкм. Микроструктура образцов формируется близкой к микроструктуре крупнозернистых литых аустенитых сталей и состоит из столбчатых зерен аустенитной матрицы γ-Fe и высокотемпературного феррита. Границы раздела между слоями укладки проволоки не выражены, но есть небольшие отличия по фазовому составу. На основе анализа полученных результатов установлено, что использование электронно-лучевой трехмерной печати для изготовления деталей из стали марки AISI 308LSi дает структуру, аналогичную литым аустенитным сталям. Появления макродефектов не происходит, а количество газовых пор мало. Introduction. As of today, additive technologies are among the most promising methods to manufacture various parts. They allow producing parts of complex shapes and provide their quality structure. The quality of the structure formed depends on numerous parameters: equipment type, its operation mode, materials, shielding medium, etc. Large international companies producing 3D-printers provide technological guidelines for working on it. Such guidelines include the information on the manufacturers of raw materials (printing powders), products their equipment can work with and the operation modes that should be used with such powders. These parameters should be investigated to use it on the domestic equipment developed within the framework of research programs and import substitution programs. The researchers and developers of 3D-printing equipment frequently run into a problem of using currently available raw materials for obtaining parts possessing minimal porosity, uniform structure and mechanical properties similar to that of at least cast blanks. One of the widely used materials for 3D-printing is stainless steel. It has high corrosion resistance, which reduces the requirements to the medium in which 3D printing is carried out. Manufactured stainless steel products have a good combination of strength and plastic characteristics. The aim of the study is to obtain stainless steel specimens possessing minimal number of micro- and macro-defects and uniform structure by the method of wire arc additive manufacturing using an electron-beam setup developed at Tomsk Polytechnic University. The methods to study the AISI 308LSi stainless steel 3D-printed specimens are as follows: XRD analysis, tomography, chemical analysis, metallographic analysis, microhardness testing. Results and discussion. It is established that the AISI 308LSi stainless steel specimens manufactured using the electron-beam 3D-printing setup contain no macro-defects in the bulk of the specimens. There are small microdefects represented by residual gas pores with the dimensions of no more than 5.2 µm. The microstructure of the specimens is formed close to that of coarse-grained cast austenite steels and consists of columnar grains of the ?-Fe austenite matrix and high-temperature ferrite. The interfaces between the wire layers are not pronounced; however, there are small differences in phase composition. Based on the analysis of the results obtained, it is established that the use of electron-beam 3D-printing for the manufacture of parts from AISI 308LSi steel gives a structure similar to cast austenitic steels. Macro-defects do not appear, and the number of gas pores is small. |
| Published: |
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://doi.org/10.17212/1994-6309-2021-23.4-111-124 https://elibrary.ru/item.asp?id=47299953 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=666853 |