vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2025-2(52)-92-101vsgiu-260Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceВЛИЯНИЕ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПЕРЕПЛАВОМ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗОВАННЫХ СЛОЕВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЖАРОПРОЧНОЙ СТАЛИ 15Х25ТINFLUENCE OF SELECTIVE LASER MELTING WITH ADDITIONAL REMELTING OF RECRISTALLISED LAYERS ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF HEAT-RESISTANT STEEL 15X25Thttps://orcid.org/0009-0008-6763-9278АдылинаАнна ПетровнаAdylinaAnna P.

к.т.н., доцент кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация»

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Standardization, Metrology and Certification

dmitr1eva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2948-2202ОвчинниковВиктор ВасильевичOvchinnikovViktor V.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение»

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Materials Science

vikov1956@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-5032-468XКушнирИван СергеевичKushnirIvan S.

студент

student

kushn1r_ivan@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-3987-313XХунгТо МаньHungINFLUENCE OF SELECTIVE LASER MELTING WITH ADDITIONAL REMELTING OF RECRISTALLISED LAYERTo Man

стажер

Intern

manhhungxm@gmail.comМосковский политехнический университетРоссияMoscow Polytechnic UniversityRussian Federation2025070720250292101Copyright © Адылина А.П., Овчинников В.В., Кушнир И.С., Хунг Т.М., 20252025Адылина А.П., Овчинников В.В., Кушнир И.С., Хунг Т.М.Adylina A., Ovchinnikov V., Kushnir I., HungINFLUENCE OF SELECTIVE LASER MELTING WITH ADDITIONAL REMELTING OF RECRISTALLISED LAYER T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/260

Исследования технологического процесса селективного лазерного плавления (СЛП) показало значительное повышение качества синтезируемых объектов. При неправильном подборе технологических режимов при производстве изделий из жаропрочной стали могут возникнуть различные дефекты (поры, трещины, непроплавы), которые существенно снижают механические свойства материала. Устранение дефектов при селективном лазерном плавлении может быть достигнуто за счет оптимизации режима обработки лазерным лучом. В качестве такой стратегии обработки предложен повторный переплав сформированного валика или его термическая обработка лазерным излучением без расплавления металла при повторном проходе лазера без подачи порошка. Исследования влияния повторного лазерного переплава закристаллизовавшихся треков на микроструктуру и механические свойства деталей, изготовленных из порошков коррозионностойких и жаропрочных сталей, в настоящее время актуальны. Представлены исследования влияния режимов выращивания образцов жаропрочной стали марки 15Х25Т на структуру и механические свойства. Исследованы механические свойства, жаростойкость и коррозионная стойкость образцов стали марки 15Х25Т, полученных СЛП с дополнительным переплавом ранее перекристаллизованных треков. Показано, что полученный материал превосходит по комплексу механических свойств деформированный полуфабрикат из стали марки 15Х25Т. В образцах выявлены значительные остаточные напряжения (примерно 236 МПа). Использование дополнительного переплава позволяет понизить этот уровень до 108 МПа. Результаты микроструктурного анализа поверхностного слоя образцов стали марки 15Х25Т, полученных СЛП с дополнительным лазерным переплавом перекристаллизованных треков (мощность лазера 135 Вт и скорость сканирования 450 мм/с), выявили снижение шероховатости поверхности образца с 62 до 12 – 15 мкм.

Research into the selective laser melting (SLM) process has led to a significant improvement in the quality of synthesized objects. With incorrect selection of process modes during the production of heat-resistant steel products, various defects (pores, cracks, lack of fusion) may occur, which significantly reduce the mechanical properties of the material. Elimination of defects in selective laser melting can be achieved by optimizing the laser beam processing mode. As such a processing strategy, it is proposed to re-melt the formed roller or heat-treat it with laser radiation without melting the metal during a second laser pass without powder feed. The study of the influence of repeated laser remelting of crystallized tracks on the microstructure and mechanical properties of parts made from powders of corrosion-resistant and heat-resistant steels is currently relevant. This article presents studies of the influence of growth modes of heat-resistant steel 15X25T samples on the structure and mechanical properties. The mechanical properties, heat resistance and corrosion resistance of 15Kh25T steel samples obtained by SLM with additional remelting of previously recrystallized tracks were investigated. It was shown that the obtained material surpasses the deformed semi-finished product made of 15Kh25T steel in a set of mechanical properties. Significant residual stresses at a level of 236 MPa were revealed in 15Kh25T steel samples. The use of additional remelting allows this level to be reduced to 108 MPa. The results of microstructural analysis of the surface layer of 15X25T steel samples obtained by SLM with additional laser remelting of recrystallized tracks (laser power 135 W and scanning speed 450 mm/s) revealed a decrease in the surface roughness of the sample Rz from 62 to 12 – 15 μm.

селективное лазерное плавлениеаддитивные технологиижаропрочные сталипористостьшероховатостьповторный переплавмеханические свойстваостаточные напряженияselective laser meltingadditive manufacturingheat-resistant steelsporosityroughnessremeltingmechanical propertiesresidual stressesReferencesСапрыкина Н.А., Сапрыкин А.А. Влияние условий послойного лазерного спекания на качество спеченного поверхностного слоя из кобальтхроммолибденового порошка. В кн.: Актуальные проблемы в машинострое-нии. Материалы первой Международной научно-практической конференции. Новоси-бирск: Изд-во НГТУ. 2014:119–123.Saprykina N.A., Saprykin A.A. The influence of layer-by-layer laser sintering conditions on the quality of the sintered surface layer of co-balt-chromium-molybdenum powder. In: Cur-rent issues in mechanical engineering: Pro-ceedings of the First International Scientific and Practical Conference. Novosibirsk: Izd-vo NGTU. 2014:119–123. (In Russ.).Zhou X., Li K., Zhang D., Liu X., Ma J., Liu W., Shen Z., Textures formed in a CoCrMo alloy by selective laser melting. Journal of Al-loys and Compounds 2015;631:153–164. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.096Zhou X., Li K., Zhang D., Liu X., Ma J., Liu W., Shen Z., Textures formed in a CoCrMo alloy by selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds 2015; 631:153–164. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.01.096Граф Б., Гоок С.Э., Гуменюк А.В., Ретмайер М. Комбинированные лазерные аддитивные технологии производства лопаток турбин слож-ной геометрической формы. Глобальная ядерная безопасность. 2016;3(20):34–42.Graf B., Gook S.E., Gumenyuk A.V., Retmaier M. Combined laser additive technologies for the production of turbine blades of complex geo-metric shapes. Global'naya yadernaya be-zopasnost'. 2016; 3(20):34–42. (In Russ.).Sghaier T.A.M., Sahlaoui, Mabrouki T., Sal-lem H., Rech J. Selective laser melting of stainless-steel a review of process, microstruc-ture, mechanical properties and post-processing treatments. International Journal of Material Forming. 2023;16(4):1–12. https://doi.org/10.1007/s12289-023-01769-wSghaier T.A.M., Sahlaoui, Mabrouki T., Sal-lem H., Rech J. Selective Laser Melting of Stainless-Steel A Review of Process, Micro-structure, Mechanical Properties and Post-Processing treatments. International Journal of Material Forming. 2023;16(4):1–12.Nandhakumar R., Venkatesan K. A process parameters review on selective laser melting-based additive manufacturing of single and multi-material: microstructure, properties, and machinability aspects. Materials Today Com-munications. 2023;35(9-10).https://doi.org/10.1007/s12289-023-01769-whttps://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105538Nandhakumar R., Venkatesan K. A process parameters review on Selective laser melting-based additive manufacturing of Single and Multi-Material: Microstructure, Properties, and machinability aspects. Materials Today Communications. 2023;35(9-10).Lu J., Zhuo L. Additive manufacturing of ti-tanium alloys via selective laser melting: Fab-rication, microstructure, post-processing, per-formance and prospect. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2023;111(8). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2023.106110https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105538Song X., Zhang Y. Progress of high-entropy alloys prepared using selective laser melting. Science China Materials. 2023;66:4165–4181.Lu J., Zhuo L. Additive manufacturing of ti-tanium alloys via selective laser melting: Fab-rication, microstructure, post-processing, per-formance and prospect. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2023;111(8). https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2023.106110Chen X., Wen K., Mu W., Zhang Y., Shan Huang, Liu W. Effect of layer-by-layer laser remelting process on the microstructure and performance of selective laser melting 316L stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023;128:2221–2236.Song X., Zhang Y. Progress of high-entropy alloys prepared using selective laser melting. Science China Materials. 2023;66:4165–4181.Bouabbou A., Vaudreuil S. Understanding la-ser-metal interaction in selective laser melting additive manufacturing through numerical modelling and simulation: a review. Virtual and Physical Prototyping. 2022;17:543–562. https://doi.org/10.1080/17452759.2022.2052488Chen X., Wen K., Mu W., Zhang Y., Shan Huang, Liu W. Effect of layer-by-layer laser remelting process on the microstructure and performance of selective laser melting 316L stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023;128:2221–2236.Khan, H.M., Waqar, S., Koç, E. Evolution of temperature and residual stress behavior in se-lective laser melting of 316L stainless steel across a cooling channel. Rapid Prototyping Journal. 2022;28(7):1272‒1283.Bouabbou A., Vaudreuil S. Understanding la-ser-metal interaction in selective laser melting additive manufacturing through numerical modelling and simulation: a review. Virtual and Physical Prototyping. 2022;17:543–562. https://doi.org/10.1080/17452759.2022.2052488https://doi.org/10.1108/RPJ-09-2021-0237Khan, H.M., Waqar, S., Koç, E. Evolution of temperature and residual stress behavior in se-lective laser melting of 316L stainless steel across a cooling channel. Rapid Prototyping Journal. 2022;28(7):1272‒1283.Zhang C., Zheng H., Yang L., Li Y., Jin J., Cao W., Yan Ch., and Sh Y. Mechanical responses of sheet-based gyroid-type triply periodic mini-mal surface lattice structures fabricated using selective laser melting. Materials & Design. 2022;214. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110407https://doi.org/10.1108/RPJ-09-2021-0237Zhai W., Zhou W., Zhu Z. Selective laser melting of 304L and 316L stainless steels: a comparative study of microstructures and me-chanical properties. Steel Research interna-tional. 2022;93(7). https://doi.org/10.1002/srin.202100664Zhang C., Zheng H., Yang L., Li Y., Jin J., Cao W., Yan Ch., and Sh Y. Mechanical responses of sheet-based gyroid-type triply periodic mini-mal surface lattice structures fabricated using selective laser melting. Materials & Design. 2022;214. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110407Waqar S., Guo K., Sun J. Evolution of residu-al stress behavior in selective laser melting (SLM) of 316L stainless steel through pre-heating and in-situ re-scanning techniques. Optics & Laser Technology. 2022;149:107806. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107806Zhai W., Zhou W., Zhu Z. Selective Laser Melting of 304L and 316L Stainless Steels: A Comparative Study of Microstructures and Mechanical Properties. Steel Research interna-tional. 2022;93(7).Uçak N., Çiçek A., Aslantaş K. Machinability of 3D printed metallic materials fabricated by selective laser melting and electron beam melting: A review. Journal of Manufacturing Processes. 2022;80(9):414–457.https://doi.org/10.1002/srin.202100664https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.06.023Waqar S., Guo K., Sun J. Evolution of residu-al stress behavior in selective laser melting (SLM) of 316L stainless steel through pre-heating and in-situ re-scanning techniques. Optics & Laser Technology. 2022;149:107806. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107806Yao D., Wang J., Li M-P., Zhao T., Cai Y., An X., Zou, R., Zhang H., Fu H., Yang X., Zou Q. Segregation of 316L stainless steel powder during spreading in selective laser melting based additive manufacturing. Powder Tech-nology. 2022;397:117096–117096.Uçak N., Çiçek A., Aslantaş K. Machinability of 3D printed metallic materials fabricated by selective laser melting and electron beam melting: A review. Journal of Manufacturing Processes. 2022;80(9):414–457.https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.117096https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.06.023Gatões D., Alves R., Alves B., Vieira M.T. Se-lective Laser Melting and Mechanical Proper-ties of Stainless Steels. Materials. 2022;15(21). https://doi.org/10.3390/ma15217575Yao D., Wang J., Li M-P., Zhao T., Cai Y., An X., Zou, R., Zhang H., Fu H., Yang X., Zou Q. Segregation of 316L stainless steel powder during spreading in selective laser melting based additive manufacturing. Powder Tech-nology. 2022;397:117096–117096.Галиновский А. Л., Филимонов А. С., Рога-лев Р.С., Свешников А.С., Кравченко И.Н., Орлов М.А. Исследование баз данных мате-риалов для технологии селективного лазер-ного плавления. Электрометаллургия. 2022;3:18–27. EDN: TABTZE.https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.117096https://doi.org/10.31044/1684-5781-2022-0-3-18-27.Gatões D., Alves R., Alves B., Vieira M.T. Se-lective Laser Melting and Mechanical Proper-ties of Stainless Steels. Materials. 2022;15(21). https://doi.org/10.3390/ma15217575Афанасьева Л. Е., Измайлов В.В., Новосе-лова М.В. Шероховатость поверхности об-разцов нержавеющей стали, полученных по технологии селективного лазерного плавле-ния. В кн.: Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетическо-го оборудования. 2021;14:62–66.Galinovskii A.L., Filimonov A.S., Rogalev R.S., Sveshnikov A.S., Kra-vchenko I.N., Orlov M.A. Re-search of materials databases for selective laser melting technology. Elektrometallurgiya. 2022;3:18–27. EDN: TABTZE. (In Russ.). https://doi.org/10.31044/1684-5781-2022-0-3-18-27EDN: PTMGXO.Afanas'eva L. E., Izmailov V.V., Novoselova M.V. Surface roughness of stainless steel samples obtained by selective laser melting technolo-gy. Mekhanika i fizika protsessov na poverkh-nosti i v kontakte tverdykh tel, detalei tekhno-logicheskogo i energeticheskogo oborudovani-ya. 2021;14:62–66. EDN: PTMGXO. (In Russ.).То М.Х., Сафонов Е.В., Адылина А.П., Ов-чинников В.В. Механические свойства и микроструктура стали 12Х18Н10Т, полу-ченной методом селективного лазерного плавления. Заготовительные производства в машиностроении. 2022;20(6):282–287. EDN: OAYGSJ. https://doi.org/10.36652/1684-1107-2022-20-6-282-287To M.Kh., Safonov E.V., Adylina A.P., Ovchinnikov V.V. Mechanical properties and microstructure of 12X18N10T steel obtained by selective laser melting. Zagotovitel'nye proizvod-stva v mashinostroenii. 2022;20(6):282–287. EDN: OAYGSJ. (In Russ.). https://doi.org/10.36652/1684-1107-2022-20-6-282-287Зельдович В.И., Хомская И.В., Хейфец А.Э., Аб-дуллина Д.Н. Структурные изменения при нагреве в аустенитной нержавеющей стали, полученной методом селективного лазерно-го плавления. Физика металлов и металло-ведение. 2022;123(9):971–977. EDN: KRARUS. https://doi.org/10.31857/S0015323022090133.Zel'dovich V.I., Khomskaya I.V., Kheifets A.E., Abdullina D.N. Structural changes dur-ing heating in austenitic stainless steel pro-duced by selective laser melting. Fizika metal-lov i metallovedenie. 2022;123(9):971–977. EDN: KRARUS. (In Russ.).Кривилев М.Д., Харанжевский Е.В., Камае-ва Л.В., Закирова Р.М. Анализ уровня оста-точных напряжений в компактных образцах из стали 316L, полученных методом селек-тивного лазерного плавления. В кн.: Берн-штейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов: Сборник тезисов. Научно-технический се-минар. Москва, 25–27 октября 2022 г. Москва: Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», 2022:82. EDN: IZCBUI.https://doi.org/10.31857/S0015323022090133Krivilev M.D., Kharanzhevskii E.V., Kamaeva L.V., Zakirova R.M. Analysis of residual stress lev-els in compact 316L steel specimens produced by selective laser melting. In: Bernstein Read-ings on Thermomechanical Processing of Me-tallic Materials: Collection of Abstracts. Scien-tific and Technical Seminar. October 25-27, 2022. Moscow: Natsional'nyi issledovatel'skii tekhnologicheskii universitet «MISIS», 2022:82. EDN: IZCBUI. (In Russ.).Krivilev M.D., Kharanzhevskii E.V., Kamaeva L.V., Zakirova R.M. Analysis of residual stress lev-els in compact 316L steel specimens produced by selective laser melting. In: Bernstein Read-ings on Thermomechanical Processing of Me-tallic Materials: Collection of Abstracts. Scien-tific and Technical Seminar. October 25-27, 2022. Moscow: Natsional'nyi issledovatel'skii tekhnologicheskii universitet «MISIS», 2022:82. EDN: IZCBUI. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.