ОАО «Тверской вагоностроительный завод» (Тверь, Россия)
Н. А. Штейнер, инженер, shteiner_na@tvz.ru
Тверской государственный технический университет (Тверь, Россия)
Л. Е. Афанасьева, доцент кафедры «Технология металлов и материаловедение», канд. физ.-мат. наук, ludmila.a@mail.ru
Проведено исследование микроструктуры и механических свойств нержавеющей стали аустенитного класса, полученной по технологии прямого лазерного выращивания. Изготовление образцов осуществляли на роботизированном лазерном технологическом комплексе, оснащенном волоконным лазером мощностью 4 кВт и порошковым питателем. В качестве присадочного материала использовали порошок системы легирования Fe-Cr-Ni-Mo марки EuTroLoy 16316D.04. Размер частиц порошка 53–150 мкм. Показано, что сталь, полученная по технологии прямого лазерного выращивания, обладает высокодисперсной дендритной структурой с величиной дендритного параметра (расстоянием между осями второго порядка) 5,45 мкм. В пределах одного поля зрения микроскопа встречаются дендриты разной ориентации в пространстве. Чаще всего это два взаимно перпендикулярных направления: в плоскости слоя и в направлении выращивания образца. Благодаря уникальной микроструктуре сталь обладает более высокой твердостью по Виккерсу 239–243 HV и прочностью (условный предел текучести σ0,2 = 518 МПа, временное сопротивление σв, = 746 МПа) по сравнению с аналогичной сталью, полученной по традиционной технологии, но уступает ей в пластичности. Загрязненность неметаллическими включениями определялась на шести нетравленых микрошлифах площадью ~ 60 мм2 каждый. Выявлено несколько одиночных неметаллических включений темно-серого цвета округлой формы в размерном диапазоне 30–350 мкм. Показано, что при испытаниях на растяжение образцов неметаллические включения являются местом начала разрушения и могут снижать механические свойства нержавеющей стали.
Авторы благодарны Мелешину Павлу Александровичу, начальнику отдела лазерных технологий ООО «ТермоЛазер» (г. Владимир) за предоставленные образцы.
1. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Мисюров А. И. Аддитивные технологии. – М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2025. – 340 с.
2. Ivanov S., Mendagaliev R., Samoilov S. (et al). Temperature dependence of tensile mechanical properties and work hardening behavior in direct laser deposited austenitic stainless steel 316L // Materials Today Communications. 2024. Vol. 39. P. 108613. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2024.108613
3. Туричин Г. А., Земляков Е. В., Климова О. Г. и др. Прямое лазерное выращивание – перспективная аддитивная технология для авиадвигателестроения // Сварка и Диагностика. 2015. № 3. С. 54–57.
4. Косырева Т. В., Фомина О. В., Ильин А. В., Кордонец С. М. Перспективы развития аддитивного производства в судостроении // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2026. Т. 56. № 1. С. 144–158.
5. Afanasieva L. E., Pavlov I. S. Microstructure of the deposited NiCrBSiC coating after laser polishing // Letters on Materials. 2022. V. 12. № 4. P. 287–291. DOI: 10.22226/2410-3535-2022-4-287-291
6. Афанасьева Л. Е., Измайлов В. В., Новоселова М. В. Влияние структурного фактора на трибологические характеристики титанового сплава, полученного по технологии селективного электронно-лучевого плавления // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2025. Вып. 17. С. 544–553. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.544
7. Doan Tat K., Le V.T., Duong Van N. Prediction models and multi-objective optimization of the single deposited tracks in laser direct metal deposition of 316L stainless steel //Manufacturing Review. 2024. Vol. 11. № 14. P. 1–15. DOI: 10.1051/mfreview/202401
8. Бобырь В. В., Князюк Т. В., Мухамедзянова Л. В. Исследование влияния параметров прямого лазерного выращивания на структуру и свойства высокопрочной нержавеющей стали марки 08X14НДЛ // Вопросы материаловедения. 2024. № 4. (120). С. 59–68. DOI: 10.22349/1994-6716-2024-120-4-59-68
9. Guo P., Zou B., Huang C., Gao H. Study on microstructure, mechanical properties and machinability of efficiently additive manufactured AISI 316L stainless steel by high-power direct laser deposition // Journal of Materials Processing Technology. 2017. V. 240. P. 12–22. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.09.005
10. Mehrabi O., Sabri H., Ghanbary E. (et al). A comparative study of continuous-wave versus pulsed-wave laser emission in direct laser metal deposition of SS316L thin walls //Scientific Reports. 2026. Vol. 16. P. 16545. https://doi.org/10.1038/s41598-026-44565-7
11. Revilla R. I., De Graeve I. Microstructural features, defects, and corrosion behaviour of 316L stainless steel clads deposited on wrought material by powder-and laser-based direct energy deposition with relevance to repair applications // Materials. 2022. Vol. 15. № 20. P. 7181.
12. Mianji Z., Kholopov A. A., Binkov I. I., Kiani A. Numerical simulation of thermal behavior and experimental investigation of thin walls during direct metal deposition of 316L stainless steel powder // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. 2021. Vol. 8. № 4. P. 426–442. DOI: 10.1007/s40516-021-00155-1
13. Самойлов С. П., Чернявский А. О., Иванов С. Ю. Об анизотропии механических свойств заготовок, полученных прямым лазерным выращиванием из нержавеющей стали 316L // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2025. Т. 91. № 10. С. 81–87. DOI: 10.26896/1028-6861-2025-91-10-81-87
14. ГОСТ 5632-2014. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. — Введ. 01.01.2015.
15. ГОСТ 1497-2023. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 01.07.2024.
16. ГОСТ 1778-2022. Металлопродукция из сталей и сплавов. Металлографические методы определения неметаллических включений. — Введ. 01.06.2023.
17. Афанасьева Л. Е., Сахаров К. А., Измайлов В. В., Новоселова М. В. Неоднородность износостойкости аустенитной коррозионно-стойкой стали, полученной селективным лазерным плавлением // Черные металлы. 2023. № 6. С. 41–46.
18. ГОСТ 5949-2018. Металлопродукция из сталей нержавеющих и сплавов на железоникелевой основе коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных. Технические условия. — Введ. 01.02.2019.