Диссертация (1025543), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Показано, что в результате СЛП в аустените возникают высокие (соизмеримыеспределомтекучести)термическиенапряжения,чтообуславливаетнеобходимость последующей термической обработки. Знак напряжений зависитот сечения образца: в плоскости сканирования лазера действуют растягивающиенапряжения около 300 МПа, в направлении роста объекта сжимающие 250МПа.3. Показано, что прочность и ударная вязкость стали, полученной методом СЛП, в1.5 раза превышает значения закаленного состояния.
Основными механизмамиповышения механических характеристик являются формирование объемныхсплетенийдислокацийиихдополнительнаяблокировкасегрегациямилегирующих элементов и атомами азота и кислорода.4. Установлено, что аустенитная сталь, полученная методом СЛП, сохраняетсклонность к самопассивации в 1 %-, 3 %- и 5 %-ных водных растворах NaCl ипрактически не уступает в 1 %- и 3 %-ных растворах по коррозионным свойствамзакаленной стали, что объясняется благоприятным влиянием растворенного ваустените при СЛП азота.5. Установлено, что ячеистая структура кристаллизации обладает высокойтермическойстабильностью(до800°С).Этосвязаносблокировкойдислокационных сплетений на границах ячеек сегрегациями легирующихэлементов Cr и Mo и атмосферами атомов газовых примесей N и O,существование которых доказано экспериментально.6.
Выявлены температурные интервалы и природа рекристаллизационныхпроцессов, протекающих при нагреве стали: при температурах 450÷650 °C126избыточныевакансииуходятнастоки;при800÷1000°Cпроисходитгомогенизация твердого раствора с последующей полигонизацией; при1050÷1200 °C из аустенита выделяется кислород, формируя оксидные частицы.7. Разработаны технологические рекомендации получения деталей из стали03Х17Н14М3 методом СЛП и последующей термической обработки. Показано,что максимальные значения механических свойств достигаются после отжига при700 °С. Для получения комплекса механических и коррозионных свойств,характерного для закаленной стали, рекомендуется отжиг 1200°С.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ работе исследована работоспособность аустенитной стали 03Х17Н14М3,полученной методом селективного лазерного плавления, а также разработанытехнологические рекомендации синтеза сложнопрофильных деталей с заданнымуровнем свойств.Выявленыособенностиячеистойструктуры,формирующейсяваустенитной стали в процессе СЛП.
При резком охлаждении из жидкогосостояния в сплаве возникают высокие термические напряжения. В пластичнойаустенитной матрице они релаксируют путем формирования на границах ячеекобъемных сплетений дислокаций, подобных тем, что наблюдаются при сильнойпластической деформации. Термоциклирование, сопровождающее процесс СЛП,приводит к возникновению на этих сплетениях сегрегаций легирующихэлементов и атмосфер примесных атомов, которые диффундируют в сплав иззащитного газа и оксидной пассивирующей пленки.Установлено, что формирование дислокационной ячеистой структуры неприводит к полной релаксации напряжений: их уровень после СЛП соизмерим спределом текучести стали. Присутствие в объекте высоких остаточныхнапряжений аргументирует необходимость последующей термической обработки.127Знак напряжений связан с направлением роста детали, что может бытьиспользовано при выборе ориентировки синтезируемого объекта в пространстве.В работе проведено сравнение свойств стали 03Х17Н14М3, полученнойметодом СЛП и стандартной закалкой.
Установлено, что после СЛП стальобладает более высокими механическими характеристиками ее временноесопротивление и ударная вязкость в 1.5 раза выше; при этом она не уступает и поэлектрохимическим свойствам, сохраняя склонность к самопассивации идемонстрируя токи коррозии в 1 %- и 3 %-ных водных растворах NaClсопоставимые с токами, характерными для закаленного состояния. Основнымимеханизмами упрочнения аустенитной стали при СЛП являются возникновениесплетений дислокаций и их закрепление примесными атомами. Сохранениевысокой коррозионной стойкости после СЛП, несмотря на высокие термическиенапряжения и значительную концентрацию дефектов кристаллического строения,возможно, связано с положительным влиянием растворенного в стали азота.Изучена термическая стабильность формируемой ячеистой структуры.Показано, что до температуры отжига 800С структура и свойства стали непретерпевают изменений.
Столь высокая термическая стабильность объясняетсястабилизацией дислокационных сплетений сегрегациями легирующих элементови атмосферами атомов азота и кислорода. Дальнейшее повышение температурыотжига приводит к постепенному изменению структуры и свойств сплава, и притемпературе отжига 1200 С они соответствуют закаленному состоянию.Установлена последовательность структурных изменений в аустенитнойстали при отжиге. На первом этапе (450650 С) при сохранении ячеистойструктуры начинаются процессы возврата с ухода избыточной концентрациивакансий на стоки.
Далее при температурах 8001000 С активация процессовдиффузии приводит к растворению сегрегаций легирующих элементов иатмосфер примесных атомов на сплетениях дислокаций, в результате чегоподвижность дислокаций возрастает, и начинается перестройка дислокационнойструктуры: вместо объемных сплетений появляется полигонизованная структура.128При температурах 10501200 С растворенные в аустените в процессе СЛП атомыкислорода выделяются из твердого раствора в виде оксидных частиц.Определение эксплуатационных свойств после дополнительных отжиговпри разных температурах позволило дать технологические рекомендации повыбору температуры термической обработки.
Критерием этого выбора являетсянеобходимый уровень механических и коррозионных свойств при производствеконкретных деталей, например, лопаток или теплообменников.129СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.http://mimi-gallery.ru/lazernoe-plavlenie?p=1[Электронныйресурс](датаобращения 17.05.2013).2.Rapid manufacturing of metal components by laser forming / E. C. Santos [et al.]// International Journal of Machine Tools & Manufacture.
2006. №46. P. 1459–1468.3.Modelling of the thermal processes that occur during laser sintering of reactingpowder compositions / S. Zakiev [et al.] // Appl. Phys. A. 2006. №84. P. 123–129.4.Yasa E., Kruth J-P. Microstructural investigation of SLM 316L stainless steelparts exposed to laser re-melting // Procedia Engineering. 2011. № 19. P. 389 – 3955.Sliding Wear Characteristics and corrosion behaviour of selective laser melted316L Stainless Steel / Y. Sun [et al.] // JMEPEG. 2014. № 23.
P. 518–5266.Densification behavior of gas and water atomized 316L stainless steel powderduring selective laser melting / R. D. Li [et al.] // Applied Surface Science. 2010. № 256(13). P. 4350–4356.7.Microstructure and mechanical properties of Selective Laser Melted 18Ni-300steel / K. Kempena [et al.] // Physics Procedia. 2011. №12. P. 255–263.8.Energy input effect on morphology and microstructure of SLM / I. Yadroitseva[et al.] // Journal of Materials Processing Technology. 2013. №213. P. 606– 6139.Single track formation in selective laser melting of metal powders / Yadroitsev I.[et al.] // Journal of Materials Processing Technology. 2010.
№ 210. P. 1624–1631.10.Strategy of manufacturing components with designed internal structure byselective laser melting of metallic powder / I. Yadroitsev [et al.] // Applied SurfaceScience. 2007. №254 (4). P. 980-983.11.On the effect of scanning strategies in the selective laser melting process /Jhabvala J. [et al.] // Virtual and Physical Prototyping. 2010.
№5 (2). P. 99–109.12.Zhang B., Dembinski L., Coddet C. The study of the laser parameters andenvironment variables effect on mechanical properties of high compact parts elaboratedby selective laser melting 316L powder // Materials Science & Engineering A. 2013.№584. P. 21–31.13013.High density net shape components by direct laser re-melting of single-phasepowders / R. Moran // Journal of material science / 2002.
№37. P. 3093 – 3100.14.Yadroitsev I., Yadroitsava I., Smurov I. Factor analysis of selective laser meltingprocess parameters and geometrical characteristics of synthesized single tracks// RapidPrototyping Journal. 2012. №18 (3). P. 201–208.15.Islam M., Purtonen T., Piili H. Temperature profile and imaging analysis of laseradditive // Physics Procedia.
2013. №41. P. 828 – 835.16.Yadroitsev I., Smurov I. Surface Morphology in Selective Laser Melting of MetalPowders// Physics Procedia. 2011. №12. P. 264–270.17.Balling behavior of stainless steel and nickel powder during selective lasermelting process / R. Li [et al.] // Int J Adv Manuf Technol.
2012. №59. P. 1025–1035.18.Ciurana J., Hernandez L., Delgado J. Energy density analysis on single tracksformed by selective laser melting with CoCrMo powder material// Int J Adv ManufTechnol. 2013. № 68. P. 1103–1110.19.Scanning space analysis in Selective Laser Melting for CoCrMo powder / Y.Pupo [et al.] // Procedia Engineering.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
