INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF THE PARAMETERS OF THE DEPOSITION MODE ON THE HARDNESS OF 12CR18NI10TI STEEL AFTER DIRECT LASER CULTIVATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Using the direct laser cultivation method at the ILIST-L installation, samples of stainless steel grade 12X18H10T were obtained at a laser radiation power of 1100 ‒ 1500 W with a wall thickness of 10 mm for the case of horizontal and vertical directions of growing samples relative to the larger side. The hardness and microhardness of the samples were studied, and their dependences on the growing regime were revealed. It has been established that the most rational mode, in which uniformity and a high level of properties are achieved, is the mode with a power of 1400 watts. The vertical growing direction, which causes more intense cooling of the samples, allows for an average of 5 to 15 % higher microhardness than the horizontal growing direction. An increase in power from 1100 to 1400 W reduces this difference to zero, but a further increase in power to       1500 W increases the differences by up to 15 % due to a decrease in the microhardness of horizontally grown samples. Regardless of the direction of cultivation, in the entire range of power values (from 1100 to 1500 W), the hardness of 12X18H10T grade steel in the near‒surface areas has values reduced by 15 ‒ 17 % compared to the central region of the samples. The study of the effect of the parameters of the layer deposition mode on the hardness and microhardness of manufactured products made of 12X18H10T grade steel by direct laser cultivation provides the basis for choosing the laser power and understanding its effect on the mechanical properties of stainless steel in different growing directions.

About the authors

Ksenya E. Eremitskaya

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: ksenyaeremitskaya@gmail.com
SPIN-code: 5155-6867
Russian Federation

Ekaterina A. Nosova

Samara National Research University

Email: nosova.ea@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0002-5490-3235
SPIN-code: 7286-4426

Andrey V. Balyakin

Samara National Research University

Email: balaykinav@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0002-1558-1034
SPIN-code: 2614-5059

References

  1. Федоров В.Б. Актуальность метода прямого лазерного выращивания в аддитивном производстве. Технологии обработки. Международный журнал гуманитарных и естественных 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 методом прямого лазерного выращивания из титанового порошка ВТ-6. Известия высших 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 intricately shaped aerospace components. CIRP J ournal 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 пластичности. 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) biomedical 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. Коррозионностойкие стали в аддитивном производстве. Известия вузов. Черная металлургия. 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 processing parameters, manufacturing defects, post-processing, feedstock, and microstructure. 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 механических характеристик образцов из нержавеющей 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 стального трека. Обработка металлов: технология, 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 выращивания 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 mechanical properties and pitting corrosion behavior of additively manufactured 316L stainless steel by laser powder bed fusion (L-PBF). Optics & 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 microstructure of directed energy deposited stainless steel AISI 316l. Additive Manufacturing. 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 properties of large format stainless steel 316L fabricated via directed energy deposition. Additive Manufacturing. 2020;34:1–11.
  27. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101205

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Журнал «Вестник Сибирского государственного индустриального университета»

Свидетельство о регистрации: ПИ № ФС77-77872 от 03.03.2020 г.

Журнал имеет международный стандартный номер сериального издания ISSN 2304-4497 (Print) и подписной индекс в каталоге «Урал-Пресс» – 41270

Учредитель:

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Адрес редакции:

654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, г. Новокузнецк, Центральный район, ул. Кирова, зд. 42, Сибирский государственный индустриальный университет, каб. 483гт, тел. 8-950-270-44-88

Ответственный за выпуски: Запольская Е.М. 

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк, Россия

Исключительные авторские права на статьи принадлежат авторам ©

Обработка персональных данных

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).