Austenite Reversion Behavior of Maraging Steel Additive-manufactured by Laser Powder Bed Fusion

Abstract

This study was set to fundamentally investigate the characteristics of austenite reversion occurring in maraging steels additive-manufactured by laser powder bed fusion (L-PBF). The maraging steel samples manufactured under different L-PBF process conditions (laser power P and scan speed v) were subjected to heat treatments at 550 o C for various durations, compared with the results of the austenitized and water-quenched sample with fully martensite structure. The L-PBF manufactured samples exhibited the martensite structure (including localized austenite (γ) phases) containing submicron-sized cellular structures. Enriched alloy elements were detected along the cell boundaries, whereas such cellar structure was not found in the water-quenched sample. The localized alloy elements can be rationalized by the continuous variations in the γ-phase composition in solidification during the L-PBF process. The precipitation of nanoscale intermetallic phases and the following austenitic reversion occurred in all of the experimental samples. The L-PBF manufactured samples exhibited faster kinetics of the precipitation and austenite reversion than the water-quenched sample at elevated temperatures. The kinetics changed depending on the L-PBF process condition. The enriched Ni element (for stabilizing γ phase) localized at cell boundaries would play a role in the nucleation site for the formation of γ phase at 550 o C, resulting in enhanced austenite reversion in the L-PBF manufactured samples. The variation in the reaction kinetics depending on the L-PBF condition would be due to the varied thermal profiles of the manufactured samples by consecutive scanning laser irradiation operated under different P and v values.

Aspectos da transformação austenítica de um aço >i<maraging>/i< 18Ni fabricado por manufatura aditiva: mecanismo de reversão e seu impacto nas propriedades mecânicas

“…Análise de EDS da liga 18Ni fabricada por FSL para estudo do presente trabalho mostrando em: a) mapa composicional de Ni; b) mapa de Fe.. Neste trabalho, a liga produzida também resultou numa fina dispersão de elementos segregados, não havendo uma homogeneidade microestrutural, como mostrado na Figura 5-4. Isso também fora reportado por outros autores, e, ademais, há uma possível correlação do nível de segregação dentro da região clara observada no MEV, em função do parâmetro de fabricação, sendo que para velocidades de varredura menores e potências maiores do laser, uma maior concentração de soluto é visualizada em ensaios de EDS (TAKATA et al, 2023), o que faz sentido uma vez que o super-resfriamento constitucional é maior para menores gradientes térmicos.…”

“…O presente estudo mostrou a evolução da austenita em tratamentos isotérmicos (610 °C/10 min, 30min e 650 °C/10 min) e tratamento ciclado para analisar ciclo após ciclo A Figura 5-21 mostra o início da nucleação e crescimento com sua evolução ao longo do tempo para um tratamento isotérmico. Essa imagem mostra, similar ao reportado na literatura, que a formação inicial da austenita reversa na liga processada por FSL ocorre nos contornos da poça de fusão e nos contornos celulares e colunares da estrutura FSL (TAKATA et al, 2023). As imagens de mapa de fase mostram também uma formação de austenita mais recorrente no fundo da poça de fusão.…”