Сотрудники лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля, лаборатории механики полимерных композиционных материалов и лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях Института физики прочности и материаловедения СО РАН провели исследование структуры, механических свойств и особенностей деформационного поведения вертикальных стенок, напечатанных методом проволочно-дуговой аддитивной технологии при различных режимах тепловложения. Результаты работы опубликованы в журнале Metals.

3D-печать была выполнена проволокой OK Autrod 13.14 на подложке из жаропрочной стали 12Х1МФ в режиме стандартной дуговой сварки (GMAW) и в режиме coldArc со сниженным тепловложением.

Материалы, изготовленные аддитивным методом, демонстрируют на 40–45 % более высокую прочность и на 50–70 % более низкую пластичность по сравнению с материалом подложки. Структура напечатанных изделий неоднородна по высоте и характеризуется сниженной микротвёрдостью в границах слоёв. Эти области были изучены с помощью оптической микроскопии и цифровой корреляции изображений.

Повышение прочности и снижение пластичности напечатанных материалов, по сравнению с феррито-перлитной подложкой, связано с присутствием границ слоёв, высокой скоростью охлаждения и образованием более твёрдых фаз (смеси игольчатого и аллотриоморфного феррита).

Основное различие между режимами 3D-печати заключается в меньшей аккумуляции тепла для стенки в режиме coldArc. Это приводит к более быстрому охлаждению стали и формированию более дисперсной и твердой структуры.

Сделан вывод, что основными факторами, влияющими на условия формирования структуры (мартенситной, бейнитной или ферритной), высоту и качество поверхности стенки, а также механические свойства напечатанного изделия является скорость охлаждения и уровень подвода тепла.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН (проекты FWRW-2021-0009 и FWRW-2021-0010). Публикация: I.V. Vlasov, A.I. Gordienko, A.V. Eremin, V.M. Semenchuk, A. E. Kuznetsova. Structure and Mechanical Behavior of Heat-Resistant Steel Manufactured by Multilayer Arc Deposition // Metals 2023, 13, 1375. https://doi.org/10.3390/met13081375.

Источник: ИФПМ СО РАН.