POSTECH и VF Space: печатная сталь 316L показала предел текучести до 2 раз выше катаной
Блоки из стали 316L, выращенные лазерным плавлением проволоки, показали предел текучести 444–514 МПа против около 256 МПа у катаной; авторы связали это с дельта-ферритом.
Исследователи POSTECH под руководством профессора Ким Хёнсопа (кафедры экологичных материалов и материаловедения) совместно с компанией VF Space, работающей в области 3D-печати металлом, установили, что нержавеющая сталь 316L, выращенная лазерным плавлением металлической проволоки, имеет предел текучести до примерно 2 раз выше, чем у обычного изделия, сообщает kpinews.kr. Результат объявлен 9 числа. Работа опубликована в онлайн-версии журнала Materials Science and Engineering: A. kpinews.kr
kpinews.krkpinews.krОткрыть источник ↗
В этом процессе проволоку плавят лазером и накладывают слой за слоем. Метод позволяет эффективно делать крупные детали, но как меняется внутренняя структура такого металла и насколько он прочен, до конца не выяснено. Авторы отмечают, что это нужно знать для промышленного применения.
Образцы и испытания на растяжение
VF Space на металлическом 3D-принтере расплавила проволоку из стали 316L диаметром 1 мм и построила блок размером 4 см по каждой стороне. Сталь 316L устойчива к коррозии даже в морской воде и широко применяется в кухонной утвари, медицинских приборах, судах и химическом оборудовании.
Команда POSTECH разрезала блок в трёх взаимно перпендикулярных направлениях и растягивала образцы с двух концов. Внутреннее строение изучали электронной микроскопией, синхротронным излучением и компьютерным моделированием. kpinews.kr
kpinews.krkpinews.krОткрыть источник ↗
Предел текучести, то есть точка, с которой металл перестаёт возвращаться к исходной форме и начинает изгибаться, составил около 444–514 МПа в зависимости от направления. Это на 70–101% выше, чем около 256 МПа у обычного катаного изделия, а в самом прочном направлении примерно вдвое. Металл также растягивался на 37–46% до разрушения.
Дельта-феррит как причина
Авторы связывают прочность с мелкой микроструктурой, называемой дельта-ферритом, равномерно распределённой по металлу. Металл изгибается, когда дислокации, нарушения в расположении атомов, скользят по нему. Дельта-феррит образовался при быстром лазерном плавлении и затвердевании и перекрыл пути, по которым движутся дислокации.
Часть этой структуры имеет сотообразную форму, что не даёт силе сосредоточиться в одном месте и позволяет металлу выдерживать нагрузку равномерно. kpinews.kr
kpinews.krkpinews.krОткрыть источник ↗
Команда считает, что связь между процессом, внутренней структурой и прочностью может стать рецептом настройки процесса под нужные характеристики, и ожидает применения в крупных деталях для судов и промышленных установок.
