热处理工艺对激光3D打印成型CX不锈钢组织与性能的影响

为了探究热处理温度对激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备的CX不锈钢微观组织和性能的影响,在不同温度(430、480和530℃)下对激光3D打印CX不锈钢进行热处理,并采用XRF、XRD、SEM等方法对样品进行化学成分、组织及性能的分析。结果表明:在SLM打印过程中,导致粉末中Al元素烧损率达19.2%;热处理工艺不影响激光3D打印成型不锈钢的密度,热处理前后样品密度均为7.72 g∙cm^(-3)、致密度达到99%;随着热处理温度升高,CX不锈钢的屈服强度和抗拉强度均有提高,当热处理工艺为480℃×10 h(炉冷)时,屈服强度为796.5 MPa、拉伸强度为1301.5 MPa、硬度为45.2 HRC,相比较打印态,分别提高了60.3%、19.0%和21.4%;断裂伸长率则先提高后降低,经480℃×10 h(炉冷)处理后断裂伸长率为16.0%,相较于打印态,提高了12.9%。SEM结果显示,断口为解理断裂和韧窝形貌,属于脆性-韧性混合断裂模式。微观组织分析结果表明:热处理后试样显微组织中的细小树突结构逐渐消失,转而变为粗大的马氏体组织,并且伴随着少量奥氏体的出现;随着热处理温度升高,马氏体转变为边界清晰且粗大的板条状。经热处理后可获得致密度良好、综合力学性能优异的CX不锈钢,为CX不锈钢能运用到更多的应用场景中提供了参考。

热处理对选区激光熔化马氏体不锈钢腐蚀行为及组织的影响

采用光学显微镜、电子背散射衍射技术、透射电镜和电化学测试等研究了热处理对选择性激光熔化(SLM)制备的Corrax (CX)不锈钢微观组织和腐蚀行为的影响。首先对SLM CX不锈钢进行了900℃固溶处理1 h,随后在不同温度(430~630℃)下时效处理3 h。结果表明,热处理后SLM CX试样的相对密度达到99%以上,具有较好的致密化效果。电化学测试结果表明,时效温度的选择对SLM CX试样的耐腐蚀性影响较大,试样表面的腐蚀痕迹得到一定程度的改善。530℃时效试样的相对密度最大(99.72%),耐蚀性最好,腐蚀电位最高(-0.1851±0.013 V),腐蚀电流密度最小(0.1203±0.011μA·cm^(-2))。热处理后SLM CX试样的耐蚀性受相对密度、晶粒尺寸、晶界特征分布以及NiAl颗粒沉淀析出的协同影响。

离焦量对激光选区熔化CX马氏体时效不锈钢成形性能研究

为研究激光选区熔化(SLM)工艺成形CX马氏体时效不锈钢时的成形质量与力学性能,基于单熔道实验确定了CX马氏体时效不锈钢SLM成形的工艺窗口。在此基础上,分析了离焦量对SLM成形CX马氏体时效不锈钢试样致密度、硬度和表面粗糙度的影响规律。结合拉伸实验和微观组织观察,研究了热处理前后试样力学性能的变化规律。结果表明:在低离焦量时,激光能量密度过高,熔池不稳定性增加,球化现象明显,试样致密度和硬度降低,表面粗糙度升高,拉伸断口呈准解理断裂特征;随离焦量增大,适宜的能量密度和光斑尺寸有利于相邻熔道间和层间形成良好的冶金结合,力学性能得到改善;当离焦量过大时,激光能量密度和穿透深度降低,层间存在未熔金属粉末,试样致密度和力学性能下降。当离焦量为3.5 mm时,试样横截面与纵截面硬度最高为35.94 HRC和36.82 HRC,表面粗糙度最低为7.315μm,拉伸断口转变为韧性断裂,抗拉强度最高为1218 MPa。同时,经固溶时效热处理后,试样力学性能显著提高,抗拉强度最高为1746 MPa,相比打印态试样提高了43.35%。