Микроструктурная характеристика и свойства мартенситно-стареющей стали, наплавленной селективным лазерным плавлением, при различных направлениях построения

Почти полностью плотная мартенситно-стареющая сталь марки 300 была изготовлена методом селективного лазерного плавления (SLM) с оптимизированными параметрами лазера. Различные термические обработки были тщательно применены на основе определённых температур фазовых превращений. Микроструктуры, характеристики выпадения фаз, остаточные напряжения и свойства как изготовленных, так и термообработанных SLM-образцов были систематически охарактеризованы и проанализированы. Наблюдаемая субмикронная зеренная структура (в среднем 0,31 μm) указывает на чрезвычайно высокую скорость охлаждения до 10^7 K/s. В мартенситной матрице чётко присутствуют массивные игольчатые нанопресипитаты Ni3X (X = Ti, Al, Mo), что объясняет старение и упрочнение. Межфазные соотношения между осадками и матрицей выявлены методами электронной микроскопии и подробно описаны. Механизмы упрочнения объясняются механизмом изгиба Орована и упругой деформацией из-за когерентности. Механическая анизотропия, зависящая от ориентации построения и вызванная «покомпонентным эффектом», также исследована в исходных и термообработанных образцах. Результаты показывают, что термообработки не только вызывают упрочнение, но и существенно снимают остаточные напряжения и в небольшой степени уменьшают механическую анизотропию. Кроме того, всесторонне охарактеризованы ударная вязкость по Шарпи, трибологические свойства и коррозионная стойкость изготовленных и термообработанных деталей и систематически сопоставлены с традиционно произведёнными мартенситно-стареющими сталями в качестве руководства для промышленного применения.