Химическая неоднородность как фактор повышения прочности сталей, изготовленных по технологии селективного лазерного плавления

• Main Authors: Vadim I. ALEKSEEV, Boris К. BARAKHTIN, Anton S. ZHUKOV
• Format: Article
• Language: English
• Published: Saint-Petersburg Mining University 2020-05-01
• Series: Zapiski Gornogo Instituta
• Subjects: аддитивные технологии; порошковые материалы; сплавление; упрочнение; химическая неоднородность
• Online Access: http://pmi.spmi.ru/index.php/pmi/article/view/13315

Целью данной работы являлось установление причин возникновения неоднородности химического состава металла, полученного по технологии СЛП. Из монолитного сплава было изготовлено порошковое сырье с последующим его сплавлением методом СЛП, исходным сырьем служил металл лабораторной плавки малоуглеродистой хромомарганцево-никелевой композиции на основе железа. Для определения характера распределения легирующих химических элементов в изготовленном порошке были совмещены электронно-микроскопические изображения шлифов с данными рентгеноспектрального анализа на сечениях частиц порошка. В результате было установлено, что переходные (Mn, Ni) и тяжелые (Mo) металлы на сечениях порошинок распределены равномерно, а массовая доля кремния (Si) неравномерно: в центре частиц в ряде случаев его в несколько раз больше. Выявленная особенность в распределении кремния предположительно обусловлена образованием различных форм SiO4 при охлаждении образовавшихся частиц. Внутреннее строение изготовленного порошка представлено мартенситной структурой пакетной морфологии. После лазерного сплавления на протравленных шлифах выявлены следы ликвационной неоднородности в виде сетки с ячейками ~200 мкм. Границы ликваций и мелкозернистое строение являлись доминирующими механизмами упрочнения стали в процессе СЛП. В условиях сжатия полученных образцов предел текучести составил 720 МПа, а наибольшее значение сопротивления деформации достигло 1050 МПа, что превышает показатели монолитного материала аналогичного химического состава. На диаграммах σ(ε) на участке параболического упрочнения зафиксированы хаотически расположенные экстремумы локального упрочнения, после которых следуют резкие сбросы нагрузки.