ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА НАПЛАВЛЕНИЯ НА ТВЕРДОСТЬ СТАЛИ 12Х18Н10Т ПОСЛЕ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

Методом прямого лазерного выращивания на установке ИЛИСТ-L были получены образцы из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т при мощности лазерного излучения 1100 ‒ 1500 Вт с толщиной стенки 10 мм для случая горизонтального и вертикального направлений выращивания образцов относительно большей стороны. Проведено исследование твердости и микротвердости образцов, выявлены их зависимости от режима выращивания. Установлено, что наиболее рациональным режимом, при котором достигаются однородность и высокий уровень свойств, является режим, мощность которого составляет 1400 Вт. Вертикальное направление выращивания, вызывающее более интенсивное охлаждение образцов, позволяет получить в среднем на 5 ‒ 15 % более высокую микротвердость, чем горизонтальное направление выращивания. Повышение мощности от 1100 до 1400 Вт приводит к уменьшению этой разницы до нуля, но дальнейшее увеличение мощности до 1500 Вт вызывает повышение различий до 15 % за счет снижения микротвердости горизонтально выращенных образцов. Независимо от направления выращивания во всем диапазоне значений мощности (от 1100 до 1500 Вт) твердость стали марки 12Х18Н10Т в приповерхностных областях имеет пониженные на 15 ‒ 17 % значения по сравнению с центральной областью образцов. Исследование влияния параметров режима наплавления слоев на твердость и микротвердость изготавливаемой продукции из стали марки 12Х18Н10Т методом прямого лазерного выращивания предоставляет основу для выбора мощности лазера и понимания его воздействия на механические свойства нержавеющей стали при разных направлениях выращивания.

1. Федоров В.Б. Актуальность метода прямого лазерного выращивания в аддитивном про-изводстве. Технологии обработки. Между-народный журнал гуманитарных и есте-ственных наук. Прочие технологии. 2024;4–5(91):152–156. https://doi.org/10.24412/2500-1000-2024-4-5-152-156

2. Ронжин Д.А., Григорьянц А.Г., Холопов А.А. Влияние технологических параметров на структуру металла изделий, полученных ме-тодом прямого лазерного выращивания из титанового порошка ВТ-6. Известия выс-ших учебных заведений. Машиностроение. 2022;9(750):30–42.

3. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2022-9-30-42

4. Gong G., Ye J. et al. Research status of laser additive manufacturing for metal: a review. Journal of Materials Research and Technology. 2021;15:855–884.

5. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.08.050

6. Madhavadasa V., Srivastava D. et al. A review on metal additive manufacturing for intricate-ly shaped aerospace components. CIRP J our-nal of Manufacturing. Science and Technology. 2022;39:18–36. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2022.07.005

7. Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Чувильдеев В.Н., Семенычева А.В., Мусяев Р.К., Юхимчук А.А. Повышение механических характеристик нержавеющей стали 316L методом послойного лазерного сплавления и исследование влияния пористости на них. Проблемы прочности и пла-стичности. 2023;85(3):375–389.

8. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2023-85-3-375-389

9. Zhao C., Bai Y., Zhang Y., Wang X., Xue J.M., Wang H. Influence of scanning strategy and building direction on microstructure and corrosion behaviour of selective laser melted 316L stainless steel. Materials & Design. 2021;209:1–15. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109999

10. Dwivedi S., Dixit A.R., Kumar A. Wetting behavior of selective laser melted (SLM) bio-medical grade stainless steel 316L. Materials Today: Proceedings. 2022;56(1):46–50.

11. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.046

12. Zhang C., Zhang L., Xu H., Li P., Qian B. Performance of pool boiling with 3D grid structure manufactured by selective laser melting technique. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019;128:570–580.

13. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.021

14. Колмаков А.Г., Иванников А.Ю., Каплан М.А., Кирсанкин А.А., Севостьянов М.А. Корро-зионностойкие стали в аддитивном произ-водстве. Известия вузов. Черная металлур-гия. 2021;64(9):619–650.

15. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-9-619-650

16. Vukkum V.B., Gupta R.K. Review on corro-sion performance of laser powder-bed fusion printed 316L stainless steel: Effect of pro-cessing parameters, manufacturing defects, post-processing, feedstock, and microstruc-ture. Materials & Design. 2022;221:1–45. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.110874

17. Ишкиняев Э.Д., Петровский В.Н., Польский В.Н., Джумаев П.С., Сергеев К.Л., Щекин А.С., Панов Д.В., Ушаков Д.В. Исследование механиче-ских характеристик образцов из нержавею-щей стали, полученных методом прямого лазерного выращивания. Ядерная физика и инжиниринг. 2019;10(3):233–237. https://doi.org/10.1134/S2079562919020064

18. Долгова С.В., Маликов А.Г., Голышев А.А., Никулина А.А. Влияние режимов лазерной наплавки на геометрические размеры сталь-ного трека. Обработка металлов: техноло-гия, оборудование, инструменты. 2024;26(2):57–70. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2024-26.2-57-70

19. Скляр М.О., Туричин Г.А., Климова О.Г., Зотов О.Г., Топалов И.К. Исследование влияния параметров прямого лазерного вы-ращивания на микроструктуру изделий из стали 316L. Сталь. 2016;12:71–75.

20. Zhang A., Wu W., Wu M., Liu Y., Zhang Y., Wang Q. Influence of laser power on mechan-ical properties and pitting corrosion behavior of additively manufactured 316L stainless steel by laser powder bed fusion (L-PBF). Op-tics & Laser Technology. 2024;176:1–17.

21. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.110886

22. Tan Z.E., Pang J.H.L., Kaminski J., Pepin H. Characterisation of porosity, density, and mi-crostructure of directed energy deposited stainless steel AISI 316l. Additive Manufactur-ing. 2019;25:286–296. https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.014

23. Jardin R.T., Tuninetti V., Tchuindjang J.T., Duchêne L., Hashemi N., Tran H. S., Carrus R., Mertens A., Habraken A. M. Optimizing laser power of directed energy deposition process for homogeneous AISI M4 steel microstructure. Optics & Laser Technology. 2023;163:1–11. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109426

24. Mukherjee M. Effect of build geometry and orientation on microstructure and properties of additively manufactured 316L stainless steel by laser metal deposition. Materialia (Elsevier). 2019;7:100359.

25. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100359

26. Feenstra D.R., Cruz V., Gao X., Molotnikov A., Birbilis N. Effect of build height on the prop-erties of large format stainless steel 316L fab-ricated via directed energy deposition. Additive Manufacturing. 2020;34:1–11.

27. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101205