Elevated Temperature Baseplate Effect on Microstructure, Mechanical Properties, and Thermal Stress Evaluation by Numerical Simulation for Austenite Stainless Steel 316L Fabricated by Direct Energy Deposition

Abstract

V této studii byl zkoumán vliv depozice materiálu při zvýšené teplotě základní desky na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti a výsledky byly porovnány s unikátní tepelnou historií získanou pomocí numerické simulace. Dosažené numerické výsledky dobře korelovaly s experimentálními výsledky a to jak u mikrostruktury a tak u mechanických vlastností. Numerické výsledky odhalily významný pokles teplotního gradientu a 40% pokles teplotního napětí, které vzniká v důsledku depozice materiálu na základovou desku se zvýšenou teplotou. Snížené tepelné napětí a teplotní gradient měly za následek zhrubnutí zrna, což následně vedlo ke snížení tvrdosti a pevnosti v tahu, a to zejména ve spodní oblasti v blízkosti základní desky. Nebyl zjištěn žádný významný vliv na tažnost. Bylo zjištěno, že zvýšení teploty základní desky způsobuje nižší výslednou heterogenitu v tvrdosti materiálu a také v tahových vlastnostech a to ve směru stavby materiálu. Předložená práce demonstruje komplexní pochopení vlivu předehřívání základní desky na tepelné namáhání, mikrostrukturu a mechanické vlastnosti a jejich vzájemné korelace.