Особенности градиентного материала на основе нержавеющей хромоникелевой стали и сплава Х20Н80, изготовленного методом электронно-лучевой 3D-печати

Основная проблема аддитивно изготовленных хромоникелевых аустенитных нержавеющих сталей, затрудняющая их использование и отличающая их от литых однофазных аналогов, – формирование двухфазной γ-аустенит/δ-феррит дендритной микроструктуры. Причинами формирования двухфазной структуры являются неравновесные условия кристаллизации, сложная термическая история и обеднение расплава по аустенитообразующим элементам (никелю и марганцу). Поэтому дополнительное легирование никелем при аддитивном производстве сталей может стабилизировать аустенитную структуру в заготовке. В работе с использованием электронно-лучевого аддитивного производства с одновременной подачей двух проволок из аустенитной нержавеющей стали Fe-18,2Cr-9,5Ni-1,1Mn-0,7Ti-0,5Si-0,08C масс. % (АНС 08Х18Н10Т) и сплава 77,7Ni-19,6Cr-1,8Si-0,5Fe-0,4Zr масс. % (нихром, Х20Н80) были получены две градиентные заготовки с использованием различных стратегий подачи проволоки (первая стратегия – 4 слоя АНС/1 слой Х20Н80; вторая стратегия – 1 слой АНС/1 слой из смеси 80 % АНС + 20 % сплава Х20Н80). Установлено, что добавление нихрома в процессе электронно-лучевого аддитивного производства АНС 08Х18Н10Т подавляет образование в ней δ-феррита и способствует стабилизации аустенитной фазы за счет легирования никелем. Добавление нихрома через последовательно нанесенные 4 слоя АНС приводит к неоднородности структуры и химического состава в заготовке, низкой пластичности и преждевременному разрушению образцов при испытаниях на одноосное растяжение. Последовательное чередование слоев из АНС и из смеси проволок АНС + сплав Х20Н80 способствует равномерному перемешиванию компонент двух проволок и формированию более однородной структуры в градиентной заготовке, что приводит к увеличению пластичности образцов без преждевременного разрушения при механических испытаниях.