Тверской государственный технический университет, Тверь, Россия:

Л. Е. Афанасьева, доцент кафедры «Технология металлов и материаловедение» (ТМиМ), канд. физ.-мат. наук, эл. почта: ludmila.a@mail.ru
К. А. Сахаров, магистрант кафедры «ТМиМ»
В. В. Измайлов, профессор кафедры прикладной физики, докт. техн. наук
М. В. Новоселова, доцент кафедры прикладной физики, канд. техн. наук

Приведено исследование износостойкости коррозионностойкой стали аустенитного класса марки 03Х17Н14М3, изготовленной по технологии селективного лазерного плавления. Большой температурный градиент в ходе процесса селективного лазерного плавления приводит к формированию анизотропной микроструктуры. Зерна обладают сильно развитой субструктурой, состоящей из столбчатых дендритов, ориентация которых в синтезируемом материале является важным фактором, влияющим на свойства. Измерения микротвердости HV при внедрении индентора на глубину несколько микрометров выявили анизотропию: в плоскости слоя микротвердость на 27 % выше, чем в поперечном сечении. Твердость индентирования HIT в плоскости слоя и в поперечном сечении при увеличении глубины внедрения индентора до десятков микрометров не отличается, т. е. анизотропия твердости становится незаметной. Испытания на изнашивание выявили значительную неоднородность износостойкости исследуемого материала. В плоскости слоя износостойкость в среднем на 20 % выше, чем в поперечном сечении. Результаты проведенных исследований могут быть востребованы при разработке технологий послойного синтеза деталей с повышенной износостойкостью контактных поверхностей.

Авторы выражают благодарность канд. техн. наук Л. В. Беляеву за помощь в изготовлении образцов.

1. Смуров И. Ю., Тарасова Т. В., Назаров А. П., Котобан Д. В. Оборудование и технология селективного лазерного плавления. — М. : МГТУ СТАНКИН, 2015. — 142 с.
2. Афанасьева Л. Е., Новоселова М. В., Измайлов В. В., Барчуков Д. А. Исследование триботехнических свойств поверхностей, полученных воздействием концентрированных потоков энергии. — Тверь : Тверской государственный технический университет, 2022. — 164 с.
3. Попович А. А., Суфияров В. Ш., Борисов Е. В. и др. Анизотропия механических свойств изделий, изготовленных методом селективного лазерного плавления порошковых материалов // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2016. № 3. С. 4–11.
4. Зельдович В. И., Хомская И. В., Фролова Н. Ю. и др. Структура и механические свойства аустенитной коррозионностойкой стали, полученной методом селективного лазерного плавления // Физика металлов и металловедение. 2021. Т. 122. № 5. С. 527–534.

5. Сметкин А. А., Оглезнева С. А., Калинин К. В., Ханипов Э. Ф. Структура и свойства коррозионностойкой стали, полученной селективным лазерным плавлением // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. № 1. С. 91–97.
6. Афанасьева Л. Е., Раткевич Г. В., Иванова А. И., Новоселова М. В., Зоренко Д. А. Микроморфология поверхности и структура коррозионностойкой стали, полученной селективным лазерным плавлением // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2018. № 11. С. 41–47.
7. Zhao C., Bai Y., Zhang Y., Wang X., Xue J. M., Wang H. Influence of scanning strategy and building direction on microstructure and corrosion behavior of selective laser melted 316L stainless steel // Materials & Design. 2021. Vol. 209. 109999.
8. Yang Y., Zhu Y., Khonsari M. M., Yang H. Wear anisotropy of selective laser melted 316L stainless steel // Wear. 2019. Vol. 428. P. 376–386.
9. Guan K., Wang Z., Gao M., Li X., Zeng X. Effects of processing parameters on tensile properties of selective laser melted 304 stainless steel // Materials & Design. 2013. Vol. 50. P. 581–586.
10. Перлович Ю. А., Исаенкова М. Г., Доброхотов П. Л. и др. Неоднородность кристаллографической текстуры и механических свойств пластин из аустенитной стали 316L, полученных методом селективного лазерного плавления порошка // Металлы. 2019. № 1. С. 48–54.
11. Hitzler L., Hirsch J., Heine B., Merkel M., Hall W., Öchsner A. On the anisotropic mechanical properties of selective laser-melted stainless steel // Materials. 2017. Vol. 10, Iss. 10. 1136.
12. Stern F., Kleinhorst J., Tenkamp J., Walther F. Investigation of the anisotropic cyclic damage behavior of selective laser melted AISI 316L stainless steel // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2019. Vol. 42, Iss. 11. P. 2422–2430.
13. Ni X. Q., Kong D. C., Wen Y., Zhang L. et al. Anisotropy in mechanical properties and corrosion resistance of 316L stainless steel fabricated by selective laser melting // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. 2019. Vol. 26. P. 319–328.
14. ГОСТ 5632–2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. — Введ. 01.01.2015.
15. ГОСТ 25281–82. Металлургия порошковая. Метод определения плотности формовок. — Введ. 01.01.1983.
16. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. — Введ. 01.01.1977.
17. ГОСТ Р 8.748–2011. Металлы и сплавы. Измерение твердости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании. Часть 1. Метод испытаний. — Введ. 01.05.2013.
18. Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. — 368 с.
19. ГОСТ 27674–88. Трение изнашиванием и смазка. Термины и определения. — Введ. 01.01.1989.
20. Малыгин Г. А. Пластичность и прочность микро- и нанокристаллических материалов // Физика твердого тела. 2007. Т. 49. № 6. С. 961–982.
21. Рыбакова Л. М., Куксенова Л. И. Структура и износостойкость металла. — М. : Машиностроение, 1982. — 212 с.