Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия

Д. А. Шатагин, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: shatagin.da@nntu.ru
Д. А. Рябов, старший преподаватель, научный сотрудник кафедры материаловедения, технологии материалов и термической обработки металлов (МТМиТОМ), эл. почта: riabov.da@nntu.ru
А. А. Хлыбов, профессор, заведующий кафедрой МТМиТОМ, докт. техн. наук, эл. почта: hlybov_52@mail.ru
А. А. Соловьев, инженер кафедры МТМиТОМ, эл. почта: solovev.aa@nntu.ru

В настоящее время уделяют все большее внимание аддитивным технологиям со стороны реального производства. Это обусловлено уникальными возможностями по созданию сложных, крупногабаритных заготовок с функционально-градиентными свойствами, особенно изделий из слоистых композиционных биметаллических материалов. К наиболее востребованным системам материалов относят биметаллы типа «низколегированная углеродистая сталь — коррозионностойкая хромоникелевая сталь», получившие широкое распространение в энергетической, военной и аэрокосмической отраслях промышленности. Одним из способов получения таких изделий является технология электродугового выращивания (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM). Однако, несмотря на большой научный задел, состав, структура и свойства биметаллических композитов, произведенных методом WAAM, изучены недостаточно. В связи с этим выполнено исследование влияния технологических параметров технологии WAAM на состав и структуру слоистого биметаллического композита Св-08Г2С – Св-07X25Н13. Экспериментальные образцы для исследований изготавливали методом WAAM при различных стратегиях и удельных энергиях печати. Изучена микроструктура шлифов, выполнен химический анализ различных зон композита. Показано, что режимы WAAM и стратегия наплавки во многом определяют структуру и фазовый состав основных слоев и переходных зон биметаллического композита. Структура стали Св-08Г2С в композите представлена ферритом и ферритно-цементитной смесью (перлит), а стали Св-07Х25Н13 — различными соотношениями аустенита, δ-феррита, карбидов и интерметалллидных фаз. Установлено, что распределение химических элементов на различных участках входящей в биметаллический композит стали Св-08Г2С стабильно и не зависит от параметров наплавки методом WAAM для стали Св-07Х25Н13. Для стали Св-07Х25Н13 распределение химических элементов существенно зависит от режима наплавки методом WAAM.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-79-10204 «Разработка научно-технологических основ синтеза слоистых полиметаллических композиционных материалов, получаемых методом аддитивного электродугового выращивания, для эксплуатации в условиях низких температур».

1. Kabaldin Y., Shatagin D., Ryabov D., Solovyov A. et al. Microstructure, phase composition, and mechanical properties of a layered bimetallic composite ER70S-6-ER309LSI obtained by the WAAM method // Metals. 2023. Vol. 13. 851. DOI: 10.3390/met13050851
2. Herzog D., Seyda V., Wycisk E., Emmelmann C. Additive manufacturing of metals // Acta Mater. 2016. Vol. 117. P. 371–392.
3. Bai X., Colegrove P., Ding J., Zhou X. et al. Numerical analysis of heat transfer and fluid flow in multilayer deposition of PAW-based wire and arc additive manufacturing // Int. J. Heat Mass Transf. 2018. Vol. 124. P. 504–516.
4. Хлыбов А. А., Рябов Д. А., Соловьев А. А., Аносов М. С. и др. Влияние пластической деформации на структуру и свойства стали 20ХГCА, полученной методом аддитивного электродугового выращивания // Научные проблемы водного транспорта. 2023. № 75. С. 95–107. DOI: 10.37890/jwt.vi75.382.
5. DebRoy T., Wei H. L., Zuback J. S., Mukherjee T. et al. Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties // Prog. Mater. Sci. 2018. Vol. 92. P. 112–224.
6. Коржик В. Н., Хаскин В. Ю, Ткачук В. И., Пелешенко С. И. и др. Трехмерная печать металлических объемных изделий сложной формы на основе сварочных плазменно-дуговых технологий // Автоматическая сварка. 2016. № 5-6. С. 127–134.
7. Каблов Е. Н. Настоящее и будущее аддитивных технологий // Металлы Евразии. 2017. № 1. С. 2–6.
8. Gordon J. V., Haden C. V., Nied H. F., Vinci R. P. et al. Fatigue crack growth anisotropy, texture and residual stress in austenitic steel made by wire and arc additive manufacturing // Mater. Sci. Eng. A. 2018. Vol. 724. P. 431–438.
9. Chen X., Li J., Cheng X., He B. et al. Microstructure and mechanical properties of the austenitic stainless steel 316L fabricated by gas metal arc additive manufacturing // Mater. Sci. Eng. A. 2017. Vol. 703. P. 567–577.
10. Herderick E. Additive manufacturing of metals: a review // Mater. Sci. Technol. Conf. Exhib 2011. Vol. 2. P. 1413–1425.
11. Frazier W. E. Metal additive manufacturing: A review // J. Mater. Eng. Perform. 2014. Vol. 23. P. 1917–1928.
12. Yu H., Yang J., Yin J., Wang Z. et al. Comparison on mechanical anisotropies of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy and 304 stainless steel // Mater. Sci. Eng. A. 2017. Vol. 695. P. 92–100.
13. Chandrasekaran S., Hari S., Amirthalingam M. Wire arc additive manufacturing of functionally graded material for marine risers // Mater. Sci. Eng. A. 2020. Vol. 792. 139530.
14. Spalek N., Brunow J., Braun M., Rutner M. WAAM-fabricated laminated metal composites // Metals. 2021. Vol. 11. 1948.
15. Lo K. H., Shek C. H., Lai J. K. L. Recent developments in stainless steels // Mat. Sci. Eng. R. 2009. Vol. 65. P. 39–104.
16. Финогеев Д. Ю., Решетникова О. П. Аддитивные технологии в современном производстве деталей точного машиностроения // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2020. № 3 (86). С. 63–71.
17. Olshanskaya T., Trushnikov D., Dushina A., Ganeev A. et al. Microstructure and properties of the 308LSI austenitic steel produced by plasma-MIG deposition welding with layer-by-layer peening // Metals. 2022. Vol. 12. 82.
18. Astafurov S., Astafurova E. Phase composition of austenitic stainless steels in additive manufacturing: A review // Metals. 2021. Vol. 11. 1052.