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 116 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ а б Рис . 4. Снимки поверхности поперечного шлифа полученных аддитивным методом образцов AISI 308LSi: продольное сечение ( а ), поперечное сечение ( б ) Fig. 4. Surface of the sections of WAAM-obtained AISI 308LSi steel specimens: longitudinal section ( a ), cross section ( б ) В процессе последовательного послойного электронно - лучевого сплавления проволоки каждый последующий слой формируется пу - тем сплавления металла с предыдущим слоем при нагревании части металла до температуры плавления . При таком режиме сплавления не было выявлено явных границ раздела между слоями . При этом было установлено , что раз - ные части заготовки характеризуются неодно - родностью фазового состава и разными меха - ническими свойствами . Внутри столбчатых зерен как в продольном , так и в поперечном направлении обнаружено формирование двухфазной структуры . Двухфаз - ность характеризуется аустенитной матрицей на основе γ -Fe с ГЦК - решеткой ( светлый цвет ) и включениями из высокотемпературного феррита на основе  -Fe с ОЦК - решеткой разной формы ( темный цвет ). Анализ микроструктуры позво - лил выделить три характерных морфологиче - ских типа включений из феррита : игольчатый , вермикулярный и зернистый ( рис . 5). Макроструктура полученных образцов имеет ориентированную в направлении выращивания столбчатую крупнозернистую форму . Эпитак - сиальный рост приводит к формированию зерен шириной от 70 до 230 мкм и протяженностью от 180 до 630 мкм . Микроструктура образовавших - ся зерен создает аустенитную матрицу , включа - ющую в себя игольчатую , зернистую и верми - кулярную форму δ - феррита . Макроскопические неоднородности в виде границ между наплавля - емыми слоями металла отсутствуют . Исследова - ния на другом масштабном уровне поверхности образцов методами сканирующей электронной микроскопии позволили выявить дефекты в виде остаточных газовых пор , возникших в про - цессе выращивания заготовки . Размер газовых пор в структуре металла колеблется в диапазоне 0,5…5,2 мкм ( рис . 4). В разных зернах форма и размер включений из  -Fe различна ( рис . 5, а ). Наблюдаются зер - на аустенита с игольчатым по форме ферритом и незначительным количеством зернистого фер - рита ( рис . 5, б ). Выявлены также зерна аустенита с вермикулярным ферритом и большим количе - ством зернистого феррита ( рис . 5, г ). Невысокое содержание углерода в исследуемой аустенитной стали при данном методе получения образцов не привел к образованию карбидов металлов , но способствовал формированию зернистого феррита с размером менее d = 1 мкм . Согласно литературным данным [15, 16] при данном хи - мическом составе аустенитной стали ( см . табли - цу ) следует , что кристаллизация начинается с образования  -Fe феррита из жидкого расплава по механизму перетектического превращения . Количество и форма включений феррита опре - деляется разной скоростью охлаждения слоев наплавляемой проволоки . При высокой скорости охлаждения нового слоя проволоки практически отсутствует диффузия основных легирующих элементов (Ni, Cr), приводящих к фазовому пре - вращению  -Fe в аустенит , размер и количество