Structural and mechanical properties of stainless steel formed under conditions of layer-by-layer fusion of a wire by an electron beam

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 4 2021 114 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Химический состав исходного материала Chemical composition of the raw material Fe,% (balance) С , % Mn, % Si, % Cr, % Ni, % P, % S, % 64,82…69,37 0,03 1,4…2,1 0,65…1,0 19,5…21,0 9,0…11,0 0,03 0,02 Томографические исследования за контролем микро - и макродефектности полученных образ - цов проведен на компьютерном рентгеновском микротомографе « Орел - МТ ». Данный аппарат оборудован рентгеновской трубкой XWT 160-TC и детекторной панелью PaxScan-2520V с систе - мой контроля позиционирования . Сканирова - ние образцов осуществлялось при следующих параметрах : ускоряющее напряжения – 130 кВ , сила тока – 27 мкА , разрешение – 11,3 мкм , ко - личество проекций – 1200 ед ., шаг съемки – 0,3, медный фильтр – 2 мм . Томографическая рекон - струкция осуществлялась с помощью програм - много продукта Nrecon software, разработанного Брюкермикро - КТ . После реконструкции томо - граммы сегментировались с целью получения двух моделей : самого материала образца и вну - тренней пористости . Кроме этого исследовались морфологические свойства отдельных пор : объ - ем , характерный диаметр и степень сферично - сти . Сегментирование и анализ производились в программе CTanalyser ( Брюкермикро - КТ ). Микроструктурные исследования осущест - вляли с помощью металлографического микро - скопа Axio Observer производства Carl Zeiss с увеличениями до 1000 крат . Микроскоп осна - щен программным обеспечением для количе - ственного анализа фазового и структурного со - става сплавов . Металлографические шлифы в поперечном и продольном сечении готовились путем шлифования на шлифовальных шкурках с различной величиной зерна абразива . Финиш - ную полировку проводили на сукне с примене - нием водной суспензии окиси хрома . Контроль микроструктуры проводили после травления микрошлифа раствором концентрированных азотной HNO 3 и соляной HCl кислот , взятых в соотношении 1:3 по объему . Рентгеноструктурные исследования образ - цов с целью определения параметров элемен - тарных ячеек соединений и фазового состава проведены на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-7000S, расположенном в На - учно - образовательном инновационном центре « Наноматериалы и нанотехнологии » Томского политехнического университета ( Инженерная школа новых производственных технологий ) при ускоряющем напряжении и силе тока , равных 40,0 кВ и 30,0 мА соответственно . Источником рентгеновского излучения Cu K α ( длина волны 1.5406 Å) выступил Cu- анод . Диапазон измере - ния составил от 10 до 80 градусов , скорость ска - нирования – 2,0 градус / мин с шагом – 0,02 гра - дуса . Идентификация структурного состояния осуществлялась методом Ритвельда . В качестве эталонных решеток использовались кристалло - графические данные базы COD. Распределение твердости по высоте об - разцов получены с использованием автомати - ческого комплекса на базе микротвердомера «Duramin-5» при величине нагрузки индентиро - вания 25 г (245,17 мН ) и шагом 250 мкм от ниж - него края образца и между отпечатками . Проведение измерений твердости по вы - соте заготовки осуществлялось на установке NanoIndenter G200 ( отделение материаловеде - ния , ИШНПТ , НИ ТПУ ). Индентирование на данной установке проводится пирамидой Бер - ковича с постоянной заданной величиной на - грузки , схемой и шагом между точками инден - тирования . Величина наибольшего усилия при наноиндентировании составила 250 мН с шагом между участками 100 мкм при отступе от под - ложки 50 мкм с целью исключения краевых эф - фектов измерения твердости . Проведены механические испытания по сжатию на испытательной установке Instron со - гласно ГОСТ 25.503–97. Нагружение осущест - влялось вдоль наиболее протяженной стороны образцов со скоростью 5 мм / мин . В процессе испытаний на сжатие образцов AISI 308LSi их разрушения не произошло , де - формация проходила преимущественно по пла - стическому механизму . Результаты и обсуждение В данной работе на спроектированной и из - готовленной на базе Томского политехническо - го университета электронно - лучевой установке