Магнитные свойства циклически деформированной растяжением стали 09Г2С, изготовленной с помощью селективного лазерного сплавления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены испытания на малоцикловую усталость в упругопластической области деформаций образцов из стали 09Г2С, изготовленных на лазерном 3D-принтере методом селективного лазерного сплавления (СЛС-сталь). Измерены предельные петли гистерезиса и полевые зависимости обратимой магнитной проницаемости. Установлено, что нормализация при 980 °С (1 ч) снижает предел прочности СЛС-стали 09Г2С в 2 раза (σВ = 502 МПа) и увеличивает относительное удлинение почти в 6 раз (δ = 34,6 %), приближая эту сталь к литой стали 09Г2С. Магнитные свойства (Нс, Br, µmax) литой и СЛС-нормализованной стали до и после циклических испытаний схожи. Основные изменения этих свойств как литой, так и СЛС-стали наблюдаются на начальном этапе малоцикловых испытаний, дальнейшее увеличение количества циклов (вплоть до разрушения испытуемых образцов) не приводит к их существенному изменению. Характер изменения магнитоупругого поля Hσ, определенного из экспериментальных полевых зависимостей обратимой магнитной проницаемости, во время малоцикловых испытаний для литой и СЛС-сталей кардинально различается: для литой стали 09Г2С магнитоупругое поле Hσ практически не меняется с увеличением числа циклов, тогда как для стали 09Г2С, изготовленной с помощью селективного лазерного сплавления, на первых циклах испытаний наблюдается резкое возрастание величины Hσ на 30 %, что скорее всего связано с возрастанием остаточных механических напряжений.

Об авторах

А. Н Сташков

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: stashkov@imp.uran.ru
Екатеринбург, Россия

А. П Ничипурук

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Екатеринбург, Россия

Е. А Щапова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Екатеринбург, Россия

Н. В Гордеев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Екатеринбург, Россия

И. В Вшивцев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Екатеринбург, Россия

Н. В Казанцева

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Ковалев А.В. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М., 2005.
  2. Yusuf S.M., Cutler S., Gao N. Review: The Impact of Metal Additive Manufacturing on the Aerospace Industry // Metals. 2019. V. 9. P. 1286.
  3. Gisario A., Kazarian M., Martina F., Mehrpouya M. Metal Additive Manufacturing in the Commercial Aviation Industry: A Review // Journal of Manufacturing Systems. 2019. V. 53. P. 124-149.
  4. Bhavar V., Kattire P., Patil V., Khot S., Gujar K., Singh R. A Review on Powder Bed Fusion Technology of Metal Additive Manufacturing / Additive Manufacturing Handbook. CRC Press, 2017.
  5. Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., Brooks M., Pitot J., Lopez E., Leary M., Berto F., du Plessis A. Metal Additive Manufacturing in Aerospace: A Review // Materials & Design. 2021. V. 209. P. 110008.
  6. Ничипурук А.П., Сташков А.Н., Щапова Е.А., Казанцева Н.В., Макарова М.В. Структура и магнитные свойства стали 09Г2С, полученной методом селективного лазерного сплавления // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. Вып. 11. С. 1719-1724.
  7. Masoomi M., Shamsaei N., Winholtz R.A., Milner J.L., Gnäupel-Herold T., Elwany A., Mahmoudi M., Thompson S.M. Residual stress measurements via neutron diffraction of additive manufactured stainless steel 17-4 PH // Data in Brief. 2017. V. 13. P. 408-414.
  8. Ronneberg T., Davies C.M., Hooper P.A. Revealing relationships between porosity, microstructure and mechanical properties of laser powder bed fusion 316L stainless steel through heat treatment // Materials and Design. 2020. V. 189. P. 108481.
  9. Park J.M., Choe J., Kim J.G., Bae J.W., Moon J., Yang S., Kim K.T., Yu J.H., Kim H.S. Superior tensile properties of 1%C-CoCrFeMnNi high-entropy alloy additively manufactured by selective laser melting // Materials Research Letters. 2020. V. 8. P. 1-7.
  10. Zhu Z.G., An X.H., Lu W.J., Li Z.M., Ng F.L., Liao X.Z., Ramamurty U., Nai S.M.L., Wei J. Selective laser melting enabling the hierarchically heterogeneous microstructure and excellent mechanical properties in an interstitial solute strengthened high entropy alloy // Materials Research Letters. 2019. V. 7. No. 11. P. 453-459.
  11. Elangeswaran Chola, Cutolo Antonio, Muralidharan Gokula Krishna, Vanmeensel Kim, Van Hooreweder Brecht. Microstructural analysis and fatigue crack initiation modelling of additively manufactured 316L after different heat treatments // Materials and Design. 2020. V. 194. P. 108962.
  12. Cui Luqing, Jiang Fuqing, Deng Dunyong, Xin Tongzheng, Sun Xiaoyu, Taherzadeh Mousavian Reza, Lin Peng Ru, Yang Zhiqing, Moverare Johan. Cyclic response of additive manufactured 316L stainless steel: The role of cell structures // Scripta Materialia. 2021. V. 205. P. 114190.
  13. Li Yajing, Yuan Yutong, Wang Dexin, Fu Sichao, Song Danrong, Vedani Maurizio, Chen Xu. Low cycle fatigue behavior of wire arc additive manufactured and solution annealed 308 L stainless steel // Additive Manufacturing. 2022. V. 52. P. 102688.
  14. Murav′eva Olga, Murav′ev Vitaly, Volkova Ludmila, Kazantseva Nataliya, Nichipuruk Alexander, Stashkov Alexey. Acoustic properties of low-carbon 2% Mn-doped steel manufactured by laser powder bed fusion technology // Additive Manufacturing. 2022. V. 51. P. 102635.
  15. Огнева М.С., Ничипурук А.П., Сташков А.Н. Локальное определение поля наведенной магнитной анизотропии и уровня остаточных механических напряжений в деформированных растяжением объектах из малоуглеродистых сталей // Дефектоскопия. 2016. № 11. С. 3-9.
  16. Stashkov A.N., Schapova E.A., Nichipuruk A.P., Korolev A.V. Magnetic incremental permeability as indicator of compression stress in low-carbon steel // NDT & E International. 2021. V. 118. P. 102398.
  17. Stashkov A.N., Schapova E.A., Afanasiev S.V., Stashkova L.A., Nichipuruk A.P. Estimation of residual stresses in plastically deformed eutectoid steel with different perlite morphology via magnetic parameters // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2022. V. 546. P. 168850.
  18. Wertheim G.K., Butler M.A., West K.W., Buchanan D.N. Determination of the Gaussian and Lorentzian content of experimental line shapes // Review of Scientific Instruments. 1974. V. 45 (11). P. 1369-1371.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023