ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА СТРУКТУРУ ТА МІКРОТВЕРДІСТЬ СТАЛІ 316L, ОТРИМАНОЇ СЕЛЕКТИВНИМ ЛАЗЕРНИМ ПЛАВЛЕННЯМ ТА ЗА ТРАДИЦІЙНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ

Анотація

Завдяки унікальному комплексу властивостей сталь 316L здобула популярність у виготовленні деталей за технологією селективного лазерного плавлення. Нами проведено порівняльне дослідження сталі аустенітного класу 316L, виготовленої двома способами: традиційним відповідно до ASTM A276/A276M-17 Cond. A, в стані після прокатування та відпалу при 1050 °С з охолодженням у воді; за технологією селективного лазерного плавлення у вихідному стані (після друку). Зразки піддавали термічній обробці за відомими та дослідними режимами, призначеними для знаття залишкових напружень (900 °С, охолодження у воді) та для стабілізації геометричних розмірів (427 °С, охолодження на повітрі). Мікроструктуру сталі вивчено за допомогою оптичного (AxioMat 200M) та електронного (TESCAN) мікроскопів. Для дослідження структури використано реактив Каллінга з різною тривалістю взаємодії з шліфом (10, 30 та 60 с) для виявлення різних структурних елементів та спадковості. Розрахунок фазових діаграм проведено в програмному комплексі JmatPRO з використанням термодинамічних баз даних. Мікротвердість структурних складових визначено на мікротвердомірі Zwick/Roell EMCO-TEST з навантаженням 50 г (розмір контрольованої області 2,4 мм ´ 2,4 мм). За результатами моделювання термокінетичної діаграми розпаду сталі 316L із урахуванням фактичного хімічного складу та даних металогра-фічного аналізу встановлено, що всі дослідні зразки після виготовлення та наступної термічної обробки складаються з аустеніту незалежно від швидкості охолодження та способу виробництва. Розмір аустенітного зерна в зразках, виготовлених за традиційною технологією, складає 40 ± 10 мкм у стані поставки, 43,2 ± 8 мкм після нагріву до 427 °C та 56,2 ± 4 мкм після нагріву до 900 °C. У стані поставки зразки мали виражену різнозернистість за діаметральним перерізом. Після нагріву до 427 °C різнозернистість зберіглась, а після нагріву до 900 °C значно зменшилась. Мікротвердість зразків складає 208–248 HV0,5 в стані поставки; 250–270 HV0,5 після нагріву до 427 °C та 180–190 HV0,5 після нагріву до 900 °C. Карти розподілу мікротвердості показали, що після нагріву до 427 °C неоднорідність значень зберігається, хоча вони й збільшуються. Після нагріву до 900 °C зразок має більш однорідний розподіл мікротвердості, однак її абсолютні значення  зменшуються. В зразках сталі 316L, виготовлених за технологією селективного лазерного плавлення, після нагріву до 427 та 900 °C спадково зберігається первинна дугоподібна структура. Але після нагріву до 900 °C смуги дугоподібної структури стають більш тонкими, зменшується контраст між границею та основним тілом треку (результат одного проходу лазерного променю по шару металевого порошку). Після селективного лазерного плавлення мікротвердість зразків складає 239–251 HV0,5 (в повздовжньому перерізі) та 286–317 HV0,5 (в поперечному перерізі), після нагріву до 427 °C — 218–248 HV0,5 (в повздовжньому перерізі) та 213–254 HV0,5 (в поперечному перерізі); після нагріву до 900 °C — 183–208 HV0,5 (в повздовжньому перерізі) та 187–220 HV0,5 (в поперечному перерізі). Після нагріву до 900 °C розподіл мікротвердості в обох напрямках стає рівномірним, що може вказувати на рекристалізацію структури зі збереженням спадкового зв’язку (підвищена мікротвердість спостерігалась в області перетину шарів).