电弧增材制造308L奥氏体不锈钢在高温下的拉伸性能

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Elevated temperature tensile properties of wire arc additively manufactured 308L austenitic stainless steel

气电弧增材制造制备的308L不锈钢微观结构以奥氏体为主伴生δ铁素体，其沿build方向的铁素体分数（FN=2.30-4.80）和力学性能呈现取向依赖性，600℃时因动态应变时效（DSA）导致强度下降（水平取向YS=240±10 MPa，垂直248±9 MPa）和断裂模式转变（从韧窝断裂过渡到混合脆韧断裂），为高温部件应用提供数据支撑

　　

摘要

电弧增材制造（WAAM）是一种制造中大型奥氏体不锈钢部件的有前景的方法，这些部件在航空航天、压力容器和热交换器等行业中至关重要。本研究探讨了通过气体金属弧焊（GMAW）基WAAM工艺制造的SS308L不锈钢的微观结构特征和拉伸性能。拉伸试验在室温（RT，25°C）、300°C和600°C的原始构建条件下进行。其微观结构主要由奥氏体晶粒组成，其中分布着δ-铁素体相。沿从上到下的构建方向，铁素体含量（以铁素体数量FN表示）介于2.30到4.80之间，中间区域的铁素体含量为3.60 FN。水平方向的样品（WAAM 308L-H）具有更高的抗拉强度，而垂直方向的样品则具有更高的延展性。拉伸结果表明，随着测试温度的升高，强度逐渐降低，并且在600°C时观察到显著的动态应变老化（DSA）现象。垂直和水平试样之间的锯齿状断裂行为差异可能归因于构建方向导致的微观结构差异。WAAM 308L在600°C时的屈服强度（YS）、抗拉强度（UTS）和延伸率（EL）分别为：水平方向（WAAM 308L-H）为（240 ± 10）MPa、（442 ± 16）MPa和（54 ± 2.00）%；垂直方向（WAAM 308L-V）为（248 ± 9）MPa、（412 ±19）MPa和（75 ± 2.80）%。断裂表面显示，在室温（RT）和300°C时为韧性凹陷断裂，而在600°C时转变为具有晶间裂纹的韧性-脆性混合断裂。该研究探讨了WAAM制造的308L不锈钢在高温条件下的适用性和局限性，为其在耐热结构和工业部件中的应用提供了重要见解。