不锈钢是制造领域材料的中流砥柱，在增材制造领域的发展也值得期待，例如，根据3D科学谷《洞悉双相钢3D打印对汽车增材制造的意义》一文，为了实现汽车轻量化，高强度钢大量应用于汽车车身、底盘、悬架和转向零件上。其中，双相钢是以相变为基础的新型高强度钢，在微观组织上，双相钢是以较软的铁素体加硬相马氏体所构成。在力学性能上，同时具有高的强度和加工硬化指数、低屈强比的特点。双相钢能满足汽车多种结构件的使用，包括用作车身结构件-为结构复杂的冲压件以及非车身结构件-主要包括悬挂件、底盘和车轮等。
本期，通过节选近期国内科研机构不锈钢增材制造方面的实践与研究的多个闪光点，3D科学谷与谷友一起来领略的这一领域的研究近况。
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固溶温度对电弧增材马氏体时效钢组织和性能的影响
柏关顺1段梦伟2明珠1彭勇2张明朗1王伟1王克鸿2
中国兵器科学研究院宁波分院2. 南京理工大学材料科学与工程学院
摘要：
研究了固溶温度对电弧增材制造马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。
结果表明：经过固溶和时效处理后，电弧增材制造马氏体时效钢枝晶间偏析区域形成了逆变奥氏体。随着固溶温度升高，时效处理后产生的逆变奥氏体面积分数减少，尺寸减小，这是由于固溶温度升高加快了枝晶间合金元素的扩散，从而降低了枝晶间奥氏体稳定化元素的偏析程度。与堆积态相比，经过固溶和时效处理后电弧增材制造马氏体时效钢强度大幅增加的同时断后伸长率几乎不变。这是由于单个逆变奥氏体晶粒内从心部到边缘机械稳定性梯度分布、不同逆变奥氏体晶粒之间机械稳定性存在差异，在拉伸应变增加过程中，不同机械稳定性的逆变奥氏体晶粒从边缘到心部依次发生形变诱导马氏体相变，产生“广谱的”相变诱导塑性效应，协调塑性变形。固溶温度增加，时效处理后的电弧增材制造马氏体时效钢强度和断后伸长率略微降低，这是由于固溶温度增加导致逆变奥氏体面积分数和机械稳定性降低，延长加工硬化阶段的能力下降，造成强度降低；同时逆变奥氏体面积分数降低在拉伸载荷下产生的相变诱导塑性效应减弱，导致断后伸长率略微降低。
热处理工艺对选区激光熔化成型18Ni300马氏体时效钢微观组织演变及力学性能的影响
吴文伟1,2向超2张涛2邹志航2孙勇飞1,2刘金鹏2张涛1韩恩厚2,3
广州大学物理与材料科学学院2. 广东腐蚀科学与技术创新研究院3. 华南理工大学材料科学与工程学院
摘要：
近年来，18Ni300马氏体时效钢在增材制造随形冷却模具中得到广泛应用，而热处理工艺是决定打印件组织性能否满足服役要求的重要因素。本工作研究了直接时效和固溶时效2种典型热处理工艺对选区激光熔化成型18Ni300马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响。
结果表明：打印态、直接时效态和固溶时效态试样中均存在奥氏体，且与马氏体基体存在经典Nishiyama-Wassermann取向关系。打印态试样元素分布均匀，存在明显的熔池结构和胞状组织，胞状组织由位错缠结形成，在晶界处存在少量长条状的奥氏体。直接时效处理后胞状组织和熔池结构发生部分溶解，Ni在部分晶界和胞壁处富集，具有较高含量的奥氏体。固溶时效处理后获得近全马氏体组织，元素分布均匀，胞状组织和熔池结构基本消失，Ni在部分晶界处富集，存在微量奥氏体。打印态试样的奥氏体无明显化学成分偏析，为残余奥氏体；而直接时效态和固溶时效态试样的奥氏体存在Ni富集，为逆转奥氏体。直接时效和固溶时效处理使Ni在部分晶界和胞壁处富集，Ni富集促进逆转奥氏体生成并使其稳定存在。打印态试样屈服强度为(1090±1.5) MPa，直接时效和固溶时效处理后基体析出大量棒状…
电弧熔丝增材制造碳钢与高强钢钢板的疲劳裂纹扩展速率
郑元鹏1,2陈涛1,2邵振伟3黄诚4
同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室2. 同济大学建筑工程系3. 福建省产品质量检验研究院4. 帝国理工学院土木与环境工程系
摘要：
对电弧熔丝增材制造（Wire arc additive manufacturing， WAAM）碳钢与高强钢钢板开展疲劳裂纹扩展速率（Fatigue crack growth rate， FCGR）试验。从采用平行路径打印方法生产的名义厚度为8 mm和3 mm的WAAM碳钢钢板以及名义厚度为3 mm的WAAM高强钢钢板上以三种不同角度切取材料加工制成紧凑拉伸（Compact-tension， CT）试件，开展应力比R为0.1的常幅加载疲劳试验。以Paris公式描述疲劳裂纹扩展速率，拟合并总结得出WAAM碳钢与高强钢钢板的Paris公式常数C与m均值与特征值。使用扫描电子显微镜观察试件的疲劳断面，从微观角度分析两种WAAM钢板宏观上疲劳裂纹扩展速率差异的原因。与规范推荐值以及文献中其他钢材的疲劳裂纹扩展速率相对比，讨论指出两种WAAM钢板的疲劳裂纹扩展速率与普通钢材相近，其中WAAM高强钢钢板的疲劳裂纹扩展速率优于WAAM碳钢，并且低于规范推荐的常用均值，这样的现象与其在微观层面上的断面特点相关；疲劳裂纹扩展速率受加载角度的影响不明显；平行路径与振荡路径打印的碳钢钢板疲劳裂纹扩展速率接近，而平行路径打印的高强钢与振荡路径打印相比在疲劳裂纹扩展速率上更为稳定均一。
316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量数值分析
刘伟1岳祚林2,3徐超2,4李素丽2
陕西国防工业职业技术学院智能制造学院2. 西安科技大学机械工程学院3. 陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司4. 西安泰辉机械科技有限公司
摘要：
针对316L不锈钢焦耳热3D打印成形中的变形问题，采用控制变量的方法，根据不同速度、不同压力和不同电流的变化，总结出不同参数的改变对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量的影响规律。改变参数后分别截取每一组参数中每一层的第一步和最后一步变形量作为参考数据。结果表明：当电流增大时，变形量也增大；当速度减小时，变形量也随之减小；当压力增大时，变形量也增大。通过对316L不锈钢焦耳热3D打印过程变形量分析，可以准确、有效地总结出材料在各种情况下的变形分布情况，为其在实际生产中的应用提供依据。
激光选区熔化3D打印透气钢的透气机理研究
张亮亮1王敏杰1李红霞1刘建业2王金海2牛留辉2
大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室2. 广东汉邦激光科技有限公司
摘要：
基于激光选区熔化(SLM)工艺快速熔融和分层打印的制备方式，采用理论分析与实验相结合研究了激光3D打印透气钢的透气机理。构建透气钢透气性能理论模型，分析其透气系数与打印工艺参数的关系，并采用SLM工艺3D打印具有微米级孔隙结构的透气钢，研究打印工艺参数对透气钢孔隙特征和透气性的影响规律，验证理论模型的有效性，以期优化透气钢3D打印制备工艺。结果表明，通过控制扫描间距可以有效调整透气钢的孔隙率和孔径尺寸，有利于形成网格状分布的规则孔隙结构，透气钢的孔隙率为5.91%～19.97%，孔径尺寸为39.18μm～138.67μm。基于气体渗透试验测试了透气钢具有良好的透气性，透气系数随扫描间距增大呈明显升高趋势，测量结果为2.48×10-12 m2～4.05×10-12 m2，说明形成的连通孔隙结构为气体穿透提供有力基础。通过对比分析透气系数计算结果与试验结果，验证了理论模型用于预测透气系数的有效性。
大型钢结构多向钢节点电弧增材制造工艺
汪阳1余圣甫1权利2汪能2陈胜元2
华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室2. 湖北鸿路钢结构有限公司
摘要：
多向钢节点作为连接大型钢结构的关键构件，承载钢结构建筑各方向的力，对其安全性起至关重要的作用。基于七向钢节点结构特点，文中研究了电弧增材制造钢结构建筑的七向钢节点，采用分区成形、平曲面切片及摆动填充的路径规划方法，将其分为直臂圆管区、相贯区和支管延长区3个区域，相贯区包括两管相贯、三管相贯和四管相贯3种类型。直臂圆管区和支管延长区采用摆动工艺进行堆积，两管相贯、三管相贯和四管相贯区分别采用曲面切片的路径规划进行堆积。对堆积完成的构件进行成形精度检测、微观组织的观测和力学性能的测量。结果表明，七向钢节点构件成形尺寸偏差为±1.32 mm，成形精度较高。微观组织为铁素体和珠光体，构件的抗拉强度和屈服强度相对于同成分铸件分别提高了约30%和105%，电弧增材制造的七向钢节点满足使用要求。
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