Особенности протекания фазовых превращений при прямом лазерном выращивании высокопрочных бейнитно-мартенситных сталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Мендагалиев Руслан Валисович

• Мендагалиев Руслан Валисович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Мендагалиев Руслан Валисович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Структура бейнитно-мартенситных сталей

1.2 Аддитивное производство бейнитно-мартенситных сталей

1.2.1 Технология прямого лазерного выращивания

1.2.2 Образование дефектов в процессе аддитивного производства

1.2.3 Формирование структуры бейнитно-мартенситных сталей

1.2.4 Механические свойства бейнитно-мартенситных сталей

1.3 Традиционные способы получения бейнитно-мартенситных сталей

1.3.1 Холодная пластическая деформация

1.3.2 Горячая пластическая деформация

1.4 Фазовые превращения в стали 09ХН2МД

1.5 Анизотропия структуры и механических свойств при аддитивном производстве

1.6 Термическая обработка бейнитно-мартенситных сталей

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы и методы исследования

2.2 Технология и оборудование для прямого лазерного выращивания

2.3 Экспериментальное измерение термических циклов в ПЛВ

2.4 Методы исследования структуры и фазового состава материалов

2.5 Механические испытания

2.6 Численное моделирование температурных полей при ПЛВ

2.7 Термическая обработка высокопрочных бейнитно-мартенситных сталей

ГЛАВА 3. ПОДБОР ПАРАМЕТРОВ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ БЕЙНИТНО-МАРТЕНСИТНОЙ СТАЛИ

3.1 Подбор технологических параметров ПЛВ

3.2 Анизотропия свойств наплавленных образцов

60

Вывод по главе

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ПРЯМОМ ЛАЗЕРНОМ ВЫРАЩИВАНИИ БЕЙНИТНО-МАРТЕНСИТНОЙ СТАЛИ 09ХН2МД

4.1 Анализ и построение термокинетических диаграмм образцов ПЛВ

4.2 Измерение термических циклов в процессе прямого лазерного выращивания

4.3 Численное моделирование температурного поля при ПЛВ

4.4 Исследование структурно-фазовых превращений наплавленного металла на основе имитации процесса термического цикла ПЛВ

Вывод по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ 09ХН2МД, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

5.1 Подбор режимов термической обработки для образцов ПЛВ

5.2 Термическая обработка образцов с различной межпроходной температурой

5.3 Аттестации режимов термической обработки образцов ПЛВ

Вывод по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей развития судостроения и машиностроения является повышение качества изготавливаемых изделий и сокращение производственных циклов при получении конечного изделия. С развитием современных производственных технологий стало возможным получение изделий с использованием аддитивного производства (АП). Благодаря развитию АП стало возможным использование технологии послойной наплавки для применения в судостроении и машиностроении, например, при изготовлении изделий из высокопрочных хладостойких сталей.

Для АП характерно изготовление высокоточных заготовок с высоким показателем коэффициента использования материала и сокращения производственных циклов. Технология АП, в том числе прямое лазерное выращивание (ПЛВ), позволяет получать пространственные конструкции сложной формы с высокой производительностью процесса из широкого спектра материалов.

В отличие от традиционных технологий, таких как сварка или литье, процесс ПЛВ характеризуется высокой частотой повторения нагрева и охлаждения сопровождающимся процессом изменения структурно-фазового состояния металла. Также в процессе ПЛВ повторяющиеся циклы нагрева и охлаждения оказывают влияние на последующее изменение микроструктуры и свойства материала, что впоследствии влияет на анизотропию механических свойств.

При получении изделий из двухфазных сталей методом ПЛВ следует уделять внимание межпроходной температуре и автоподогреву, которые влияют на формирование структурно-фазового состояния и механических свойств. При контроле межпроходной температуры можно управлять структурно-фазовым составов в процессе наплавки, тем самым получая заданные механические свойства изделия.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности протекания фазовых превращений при прямом лазерном выращивании высокопрочных бейнитно-мартенситных сталей»

Актуальность проблемы

Одним из важных преимуществ технологии прямого лазерного выращивания является высокая производительность процесса и возможность получения заданной структуры и механических свойств. В процессе ПЛВ бейнитно-мартенситных сталей формируются структурные составляющие незавершенного превращения, за счет критических скоростей охлаждения и повторных нагревов. Структурные и фазовые превращения наряду с диффузионными процессами при ПЛВ являются более сложными, чем при традиционных технологиях, таких как сварка или литье. Температурное поле при аддитивном производстве вносит основной вклад в формирование структуры и фазового состава.

Помимо технологических параметров ПЛВ, основное влияние на получение конечной структуры и механических свойств оказывают временные параметры перемещения лазерного источника, а именно межпроходная температура и автоподогрев. При этом в существующих стандартах ГОСТ, ASTM и ISO данный параметр не регламентируется. В зависимости от геометрии изделия и траектории заполнения наплавленных слоев временная пауза всегда варьируется, что влияет на межпроходную температуру и конечные механические свойства изделия. Такие особенности формирования температурного поля в АП определяют свойства получаемых изделий, влияя на их надежность и работоспособность.

При увеличении производительности процесса ПЛВ из двухфазных сталей, наблюдается рост анизотропии механических свойств, что характерно для АП. Для снижения или устранения анизотропии свойств в полученных изделиях необходимо контролировать температурное поле в процессе наплавки, а также применять последующую термическую обработку. Данные методы позволяют полностью или частично устранить анизотропию и сохранить высокую производительность процесса получения крупногабаритных изделий. Учитывая вышеизложенное, физико-металлургические процессы в двухфазных сталях в процессе ПЛВ являются

более сложными и имеют многостадийную кинетику фазовых превращений. Данные процессы структурообразования обладают несомненным научным и практическим интересом для физического материаловедения и технологии аддитивного производства.

Исследования по теме диссертационной работы проводились в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 20-38-90205\20, тема: «Исследование процессов формирования структурной неоднородности и анизотропии хладостойких сталей при многократном воздействии лазерного источника» (2020-2022 гг.) и Федеральной целевой программы № 14.574.21.0175, тема: «Разработка технологии прямого лазерного выращивания и ремонтной лазерной порошковой наплавки высокопрочных деталей судового машиностроения, эксплуатируемых в условиях Арктики» (2017-2022 гг.).

Цель диссертационного исследования заключается в повышении механических свойств стали 09ХН2МД при прямом лазерном выращивании и выявлении особенностей протекания структурно-фазовых превращений и термической обработки.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

- Исследование влияния технологических параметров ПЛВ на формирование первичной структуры, ее неоднородности, макро- и микродефектов, а также анизотропии механических свойств.

- Теоретическое и экспериментальное исследование температурных полей при многократном воздействии лазерного излучения в процессе ПЛВ заготовок.

- Изучение кинетики структурно-фазового превращения в условии термоциклического воздействия лазерного излучения на материал путем построения термокинетических диаграмм, имитирующих термический цикл ПЛВ. Построение термокинетических диаграмм наплавленных образцов.

- Разработка режимов последующей термической обработки заготовок, полученных методом ПЛВ для устранения структурной неоднородности и

обеспечения комплекса механических свойств в различных направлениях для бейнитно-мартенситной стали, соответствующих требованиям нормативной документации и Российскому морскому регистру судоходства.

Научная новизна

1 . Впервые построены термокинетические диаграммы распада аустенита бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД, полученной технологией ПЛВ, и установлены закономерности формирования структурно-фазового состава.

2. Изучены физико-металлургические процессы формирования структурно-фазового состава заготовок при ПЛВ из бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД.

3. Определены зависимости структурообразования в сложных двухфазных сталях, полученных технологией ПЛВ.

4. Установлено соответствие численной модели для расчета термических циклов бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД, полученной методом ПЛВ с использованием программы ANSYS APDL.

Практическая значимость

1. Разработаны режимы термической обработки изделий из бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД, полученных методом ПЛВ.

2. Разработан и аттестован раздел 11.3 «Металлические аддитивные продукты» в Российском морском регистре судоходства «Правила классификации и постройки морских судов», часть XIII «Материалы» механические свойства и режимы термической обработки для стали 09ХН2МД.

3. Получен патент №2724210 «Способ повышения механических свойств стали АБ2-1 (аналог 09ХН2МД), полученной методом прямого лазерного выращивания».

Положения, выносимые на защиту:

1 . Анализ дилатометрических кривых распада аустенита с различными скоростями охлаждения для стали 09ХН2МД, полученной методом ПЛВ.

Основные принципы формирования конечной микроструктуры и свойств в аддитивном производстве с применением моделирования процесса ПЛВ на закалочном дилатометре.

2. Формулировка выбора оптимальных параметров прямого лазерного выращивания и межпроходной температуры бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД.

3. Влияние межпроходной температуры на структуру, фазовый состав и механические свойства бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД в процессе ПЛВ.

4. Определение соответствия использования численной модели для расчета температурного поля бейнитно-мартенситной стали 09ХН2МД, полученной методом ПЛВ.

Степень достоверности и апробации результатов

Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждена сходимостью полученных экспериментальных и теоретических данных, а также их соответствию с литературными данными. Результаты по структуре, фазовому составу, механическим свойствам и термическим циклам были получены с использованием поверенного оборудования (дилатометр, рентгеновский дифрактометр, оборудование для механических испытаний, микротвердомер, оптический и электронный микроскоп и т.д.).

Результаты диссертационных исследований были представлены на научных конференциях: «Неделя науки СПбПУ» в 2018, «Неделя науки СПбГМТУ» в 2019 и 2021, «Пром-Инжиниринг» (Сочи, 2019), международная научная конференция «NM and TME-2019» СПбПУ, Material Science: Composites, Alloys and Materials Chemistry (MS-CAMC-2019) СПбПУ, «17th Nordic Laser Materials Processing Conference (NOLAMP)» (Норвегия, 2019) и на 3-ем Международном семинаре передовых производственных технологий «3rd International Workshop of Advanced

Manufacturing Technologies», который проходил в Сколковском институте науки и технологий (Москва, 2023).

Публикации

Результаты диссертационного исследования опубликованы в 17-и научных публикациях, в том числе, в международную базу данных SCOPUS входят 11 статей, ВАК 2 статьи. Получен 1 патент. Личный вклад автора заключался в постановке цели и задач диссертационной работы, подготовке и анализе образцов исследований, проведении структурного анализа с использованием оптической и электронной микроскопии, дифракции обратно рассеянных электронов, оценке фазовых переходов дилатометрическими методами анализа и проведении механических испытаний. Проведение полного комплекса анализа полученных экспериментальных и расчетных данных, получение зависимостей и закономерностей, их обобщение и сравнение с литературными данными.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 104 наименований. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка и 15 таблиц.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

С развитием современных производственных технологий стало возможным получать высокоточные заготовки с применением АП. Аддитивные технологии находят все большее применение в судостроении и машиностроении, в том числе для изготовления изделий из бейнитно-мартенситных сталей. На сегодняшний день наиболее распространенными материалами, используемыми в АП, а именно в ПЛВ являются однофазные стали, титановые и никелевые сплавы. Однако, применение высокопрочных двухфазных сталей еще находятся на стадии изучения в связи со сложной кинетикой структурно-фазовых превращений и получения заданных механических свойств в процессе ПЛВ.

1.1 Структура бейнитно-мартенситных сталей

С необходимостью создания новых типов судов, отвечающих высоким требованиям качества и надежности, требовало получения новых типов сталей, так дальнейшим этапом развития стали АК-25 явилась ее конверсия. Так в 1980-1990 гг. были разработаны стали типа АБ-1, АБ-2, АБ2-1 (09ХН2МД) и другие, изготавливаемые методом контролируемой горячей прокатки с пределом текучести 590 МПа и ударной вязкостью 98 Дж/см2 при температуре -40 °С [1, 2].

В стали 09ХН2МД при традиционной прокатке и последующей термической обработке формируется преимущественно бейнитные структуры с различными морфологиями (рисунок 1.1).

Бейнит гранулярный Бейнит реечный Мартенсит реечный

Рисунок 1.1 - Реализация принципов формирования структуры заданной морфологии при производстве заготовок из стали 09ХН2МД [1]

Формирование структурно-фазового состава в бейнитно-мартенситных сталях является важнейшим фактором для получения высоких механических свойств при пониженных температурах. Так в зависимости от морфологии стали 09ХН2МД достигаются высокие эксплуатационные свойства материала. Различная морфология стали 09ХН2МД полученная технологией горячего проката представлена на рисунке 1.2 а-е [3-5]. Реечный мартенсит (рисунок 1.2 а) представляет группу кристаллов неправильной формы. На границах реек мартенсита толщина 0,2-2 мкм, длина 0,8-10 мкм, а также присутствуют тонкие прослойки остаточного аустенита.

Структура высокотемпературного мартенсита (рисунок 1.2 б) содержит нефрагментированные области неправильной формы, примыкающих к колониям реечного мартенсита.

Нижний бейнит представляет собой области а-фазы неправильной формы с высокой плотностью дислокаций. Внутри зерен расположены дисперсные частицы цементита, ориентированные параллельно друг другу. Морфология нижнего бейнита представляет собой кристаллы иглообразной формы, подобные мартенситным.

Верхний бейнит (рисунок 1.2 г) характеризуется нефрагментированными областями с наличием крупной карбидной фазы по

границам бывших аустенитных зерен либо по границам а-фазы, при этом располагающимися только по одному кристаллографическому направлению. Кристаллы верхнего бейнита представляют собой пластинку а-фазы с выделениями цементита, подрастают затем за счет смежной с ними области, состоящей из мелких образований а-фазы, разделенных цементитными пластинками. Аналогичные области подрастания встречаются и в нижнем бейните, но гораздо реже, чем в верхнем, и имеют меньшую ширину.

Гранулярный бейнит (рисунок 1.2 д), состоит из равноосных зерен бейнитного феррита размером 2-10 мкм, в теле и по границам которых расположены аустенитно-мартенситные островки размером 0,5-3 мкм. Аустенитно-мартенситная фаза распадается при отпуске на дисперсную ферритно-карбидную смесь [3].

Структура игольчатого бейнита (рисунок 1.2 е) характеризуется ферритными рейками шириной 0,4-1 мкм и длиной до 10 мкм, разделенными параллельными малоугловыми границами. В закаленном состоянии на границах кристаллов образуется остаточный аустенит, а после отпуска формируются пластинчатые карбиды, которые снижают ударную вязкость. В то время как изолированные группы карбидных частиц 0,1-0,3 мкм при глобулярной форме и низкой плотности, обеспечивают высокую ударную вязкость при отрицательных температурах [3].

д) е)

Рисунок 1.2 - Структурные составляющие высокопрочных сталей: а) реечный мартенсит; б) высокотемпературный мартенсит; в) нижний бейнит; г) верхний бейнит; д) бейнитный феррит; е) игольчатый бейнит [3-5]

1.2 Аддитивное производство бейнитно-мартенситных сталей

Как было отмечено ранее, новым этапом развитием АП стала возможность получать крупногабаритные высокоточные изделия с заданной структурой и механическими свойствами. Существует ряд методов АП при которых можно получать детали, в том числе из бейнитно-мартенситных сталей. Наиболее распространенные технологии для получения сталей из порошковых сплавов является технология ПЛВ и селективное лазерное плавление (СЛП), а также электро-дуговое выращивание (ЭДВ) с применением проволочного материала в качестве исходного.

Применение технологии СЛП для получения крупногабаритных изделий ограничено объемом камеры, а также необходимостью большого количества исходного металлического порошка, который должен полностью

заполнять рабочее пространство [6]. Преимуществом данной технологии является получение небольших изделий с малой шероховатостью и высокой точностью. ЭДВ является перспективной технологией для получения крупногабаритных заготовок из металлической проволоки. Данная технология получила свою популярность за счет высокой производительности, которая составляет от 4 до 9 кг/ч [7]. Однако конечное изделие имеет высокую шероховатость поверхности, что требует постобработку в виде фрезерования. Высокие перегревы изделия в процессе наплавки требует последующей термической обработки. Кроме того, в отличие от технологии ПЛВ при использовании технологии ЭДВ есть ограничение в получении криволинейных траекторий и тонкостенных изделий [8].

Основным преимуществом технологии ПЛВ среди всех методов аддитивного производства является оптимальные соотношения точности получения изделия, качества поверхности и производительности процесса, которое может варьироваться от 1 до 2,5 кг/ч [9].

Получение высокопрочных двухфазных сталей аддитивными методами производства является актуальной задачей. Поскольку получаемая микроструктура отличается от структуры, полученной традиционным методом литья и прокатки. Формирование структурно-фазовых превращений высокопрочных двухфазных сталей, а именно в стали 09ХН2МД в процессе АП еще находятся на стадии изучения.

1.2.1 Технология прямого лазерного выращивания

При ПЛВ металлический порошок в порошковом питателе подается струей аргона через сопло в зону воздействия лазерного излучения, создавая ванну расплава. Под воздействием лазерного излучения и подаваемого металлического порошка формируется наплавленный валик. В процессе послойной наплавки, слои подвергаются многократным циклам нагрева и

охлаждения, что приводит к последующему изменению структуры, определяющей свойства конечного изделия.

Перемещение технологического инструмента позволяет получать изделия практически любой формы, при которой трехмерный объект создается с помощью стратегии послойной наплавки на основе CAD модели. Данная технология является уникальной, поскольку деталь возможно изготовить с высоким показателем коэффициента использования материала (КИМ) при минимальной требующийся постобработке и возможности повторного использования исходного металлического порошка [10, 11].

Получение изделий из металлического порошка происходит в защитной среде аргона, содержание кислорода <500 ppm (рисунок 1.3 а). Таким образом, размер изделия ограничен только рабочей зоной камеры и используемого робота. Лазерная головка, оснащенная соплом для подачи газопорошковой струи, размещается на пяти координатном работе, область построения изделия находится на двухосевом вращательном столе. Такая реализация позиционера и робота позволяет наплавлять изделия любой формы (рисунок 1.3 б).

а)

6)1

Рисунок 1.3 - а) Установка прямого лазерного выращивания, ИЛиСТ^ СПбГМТУ; б) процесс выращивания изделия - полусфера, материал сталь 09ХН2МД

Существует ряд экспериментальных и теоретических исследований, описывающих процессы распада аустенита при классическом термическом воздействии [12, 13] и при обычных условиях сварки [14]. Кинетика превращения в АП как правило рассматривалась только с точки зрения протекания термических циклов [15, 16].

Протекание термических циклов в АП обусловлено формированием фазовых превращений в процессе наплавки материала. В свою очередь сложность фазовых превращений во многом зависит от исходного состава наплавляемой стали. На сегодняшний день хорошо изучены однофазные стали, где формирование структуры не претерпевает комплексные фазовые превращения, а лишь формируется нетипичная структура для традиционных методов производства, обусловленная быстрыми скоростями нагрева и охлаждения.

На сегодняшний день получение сложных двухфазных сталей методом ПЛВ мало изучено. Как правило структура таких сталей является метастабильной, что обуславливает неполное структурное превращение. Это объясняет тот факт, что обработка двухфазных сталей новыми аддитивными технологиями со сложным термическим циклом требует ряд комплексных исследований и сертификации.

Хорошо известно, что скорость охлаждения вносит существенное влияние на размер зерна после затвердевания, при этом более высокая скорость охлаждения обычно способствует формированию более мелкого размера зерна. Влияние скорости охлаждения Тот затвердевшего размера зерна d во время литья можно описать следующим уравнением 1.1.

где

^ - плотность зародышевых частиц; Т - скорость охлаждения; Q - фактор ограничения роста;

ДТп - критическое переохлаждение, необходимое для зародышеобразования; а Ь' - константа подгонки.

Меньший размер зерен исходного аустенита в готовом тонкостенном образце по сравнению с литым аналогом указывает на то, что это уравнение все еще справедливо для АП.

Как было отмечено выше, влияние температурного поля на формирование структурно-фазовых составляющих вносит существенный вклад. Меняя стратегию заполнения можно получать различную температуру наплавляемого материала. Например, при выращивании инструментальной стали, были получены образцы с различным тепловложением [17]. При оценки температурного поля и влияния этих условий была спрогнозирована получаемая структура с разным размером зерен после термоциклирования (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Результаты моделирования термоциклирования: а) распределение температуры в разных слоях образцов ПЛВ. Температурное поле б) образец 1; в)

образец 2; г) образец 3

Так варьируя стратегией заполнения можно контролировать постоянную температуру образца, следовательно, управляя кинетикой структурообразования.

При экстремальных перепадах термоциклирования возможно получать высокопрочные материалы путем аддитивного производства без необходимости энергоемкой и длительной термической обработки [18]. Как правило, процесс фазовой эволюции во время процесса ПЛВ можно разделить на две стадии: затвердевание и твердофазное превращение за счет аккумулирования тепла от верхних слоев (рисунок 1.5).

а) б)

Рисунок 1.5 - а) Фазовая диаграмма W - Бе; б) схематическая диаграмма процесса

охлаждения во время одинарного и многослойного ПЛВ, иллюстрирующая затвердевание и твердофазное превращение. Накапливается тепло при нанесении нескольких слоев; таким образом, скорость охлаждения снижается и возникает

перитектоидная реакция

В работе [19] показано, что расчет температурных полей и скорости охлаждения методом конечных элементов и их сравнение с экспериментальными данными позволяет быстро прогнозировать микроструктуру, формирующуюся при АП. Данное исследование демонстрирует разную структуру на разно-отдаленных участках образца, что также будет влиять на формирование упрочняющих фаз в образце. Кроме того, замечено, что более грубая ячеистая структура преобладает в нижней

зоне наплавки, за счет высокого теплоотвода в подложку, а расстояния между первичными дендритными плечами уменьшается к верхней зоне (рисунок 1.6). Однако процесс моделирования рассматривал исследование однофазной аустенитной стали 316L.

Bottom Middle Top

Location

Рисунок 1.6 - Микроструктура образцов 316L с большим увеличением в местах выращивания на разной высоте в поперечном сечении половинной длины при разных скоростях сканирования. Мощность лазера 700 Вт, скорость подачи порошка 4 г/мин, длина дорожки 30 мм [19]

В процессе наплавки из бейнитной стали в образцах могут формироваться ферритные зерна, аустенит и цементит. Также в образцах может присутствовать структурная неоднородность и сегрегация химических элементов, что присуще аддитивным методам [20-22].

Поведение бейнитного превращения впервые наблюдалось с использованием дифракции нейтронов в моменте наплавки методом угловой дисперсии бейнитной стали. Результаты нейтронных экспериментов согласуются с результатами дилатометрии, где было установлено, что уширение аустенитного пика происходит после начала бейнитного превращения [23]. Контроль фазовых превращений при получении

крупногабаритных изделий нейтронными методами нереализуем на практике из-за сложности метода анализа. Отмеченное приводит к поиску более простых и точных методов контроля формирования структуры в процессе ПЛВ.

Наиболее эффективным описанием кинетики образования бейнита и его превращения являются дилатометрические исследования и компьютерное моделирование. Было установлено, что кинетику превращения аустенита в бейнит в зависимости от температуры при охлаждении можно рассчитать путем численного интегрирования дифференциального уравнения изменения доли бейнита в зависимости от времени. Данный метод является более целесообразном и реализуемым по сравнению с применением дифракции нейтронов [24].

1.2.2 Образование дефектов в процессе аддитивного производства

В процессе получения крупногабаритных изделий при АП с использованием взаимодействия лазерного излучения с частицами порошка [25, 26] возникает локальное плавление [27] и испарение исходного материала [28]. Степень испарения зависит от характеристик лазера (длина волны, мощность, скорость сканирования и т. д.) и свойств порошкового материала (поглощение лазера, теплопроводность и т. д.) [29]. Отмеченное создаёт условия для возникновения неравновесных микроструктур, включая дефекты, остаточные напряжения [30] и сегрегацию элементов [31]. Учет формирования таких сложных микроструктур, возникающих в результате взаимодействия лазера с металлом, помогает улучшить качество деталей АМ и способствует более широкому внедрению АП в промышленное применение.

Образование пор в АП является наиболее распространенным дефектом и действует как места зарождения коррозионных питтингов [32]. Образование газовых пор в АП (рисунок 1.7) может быть вызвано низким

качеством порошка или наличием газовых примесей в частицах [33]. Газ, захваченный внутри порошкового материала или внутри ванны расплава, известен как основной источник образования сферических пор. Таким образом, сферические поры встречаются повсеместно в образцах, полученных АП, независимо от выбора параметров обработки. Негативное влияние сферических пор на локализованную коррозию менее выражено из-за их сферической геометрии [34].

а)

ЛУ V,/ [ мщш

¥ ья

Йм Щ

Щ «¡¿адз». '-яд 1/Л я 1 н

¡ШшМЫг я Жгя

■ ■ ц Ар я к Н'? V, ЯШ ИИШмЯМН ШШш ш т ¡и*

щ шН №

ШЯ щ

ЯР

б)

-

■Шфг. р ■:

Рисунок 1.7 - а, б) Микроструктура стали 316L полученная методом ПЛВ с газовой

пористостью

Вторым распространенным дефектом в АП являются несплавления, обычно образующиеся в результате неполного плавления порошка при неправильно подобранных параметрах процесса наплавки. Это приводит к уменьшению плотности материала. Кроме того, увеличение шага между валиками также сильно сказывается на образовании несплавлений (рисунок 1.8) [35]. Такой вид дефектов может негативно влиять на коррозионные и механические свойства изделия, что впоследствии вносит вклад на анизотропию свойств наплавленных материалов [36].

Рисунок 1.8 - Сталь 316L полученная методом ПЛВ с дефектом несплавление:

а) макроструктура; б) микроструктура

Образование трещин в АП также является распространенным дефектом, как и в традиционных технологиях. Наличие трещин в первую очередь вызвано металлургическими особенностями используемых сплавов. Также для АП характерны кристаллизационные трещины, которые как правило образуются в определенном интервале температур. Углеродистые сплавы также подвержены образованию горячих (рисунок 1.9) и холодных трещин. Для предотвращения образования горячих трещин определяют эквивалент углерода, который справедлив и для метода ПЛВ. В аустенитных нержавеющих сталях на образование трещин также может влиять содержание ферритной фазы, который регламентируется в разных отраслях промышленности [37].

Рисунок 1.9 - Макроструктура стали 316L: а, б) горячие трещины

Химический состав порошка определяет структуру и фазовый состав рассматриваемых систем. Как правило, отклонения от требуемого состава и содержания легирующих элементов могут привести не только к изменению требуемых свойств, но и к возникновению дефектов процесса АП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мендагалиев Руслан Валисович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В. В. Рыбин. Высокопрочные стали для магистральных трубопроводов / В. В. Рыбин, В. А. Малышевский, Е. И. Хлусова [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2009. - № 3 (59). - С. 127-137.

2. Роль российской науки в создании отечественного подводного флота / Рос. акад. наук ; под общ. ред. А. А. Саркисова. - М. : Наука, - 2008. - 656 с., [28] л. ил. - Библиогр. : - C. 633-644.

3. И. В. Горынин. Экономнолегированные стали с наномодифицированной структурой для эксплуатации в экстремальных условиях / И. В. Горынин, В. В. Рыбин, В. А. Малышевский [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2008. - № 2 (54). - С. 7-19.

4. Е. И. Хлусова. Влияние легирования на структуру и свойства высокопрочной хладостойкой стали после термической и термомеханической обработки / Е. И. Хлусова, С. А. Голосиенко, Г. Д. Мотовилина, У. А. Пазилова // Вопросы материаловедения. - 2007. - № 1 (49). - С. 20-32.

5. V. Rybin. Structure and properties of low alloyed low carbon steel after thermo-mechanical treatment with accelerated cooling / V. Rybin, E. Khlusova, E. Nesterova, M. Mikhailov // Вопросы материаловедения. - 2007. - No. 4 (52). -P. 329-340.

6. Saad Waqar. Evolution of residual stress behavior in selective laser melting (SLM) of 316L stainless steel through preheating and in-situ re-scanning techniques / Saad Waqar, Kai Guo, Jie Sun // Optics & Laser Technology. - 2022. - Vol. 149. - Article 107806.

7. Sian I. Evans. A review of WAAM for steel construction - Manufacturing, material and geometric properties, design, and future directions / Sian I. Evans, Jie Wang, Jian Qin, Yongpeng He, Paul Shepherd, Jialuo Ding // Structures. -2022. - Vol. 44. - P. 1506-1522.

8. Fangyong Niu, Weiming Bi, Kaijun Zhang, Xiong Sun, Guangyi Ma, Dongjiang Wu, Additive manufacturing of304 stainless steel integrated component

by hybrid WAAM and LDED / Fangyong Niu, Weiming Bi, Kaijun Zhang, Xiong Sun, Guangyi Ma, Dongjiang Wu // Materials Today Communications. - 2023. -Vol. 35. - Article 106227.

9. Rudolf Korsmik. The approaches to design and manufacturing of large-sized marine machinery parts by direct laser deposition / Rudolf Korsmik, Igor Tsybulskiy, et al. //Procedia CIRP. - 2020. - Vol. 94. - P. 298-303.

10. S. A. Shalnova. Effect of recycled powder content on the structure and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy produced by direct energy deposition / S. A. Shalnova, Y. O. Kuzminova, et al. // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 893. - Article 162264.

11. M. Ansari. Opportunities and challenges in additive manufacturing of functionally graded metallic materials via powder-fed laser directed energy deposition: A review / M. Ansari, E. Jabari, E. Toyserkani // Journal of Materials Processing Technology. - 2021. - Vol. 294. - Article 117117.

12. Bhadeshia, H. K. D. H. Bainite in steels: transformation, microstructure and properties. London: The Institute of Materials, University of Cambridge. -2001. - P. 454.

13. Matsuda H. Avrami theory for transformation from non-uniform austenite grain structures / Matsuda H. and Bhadeshia H.K.D H. // Materials Science and Technology. - 2003. - Vol. 19. - P. 1330-1334.

14. Н.Н. Прохоров Физические процессы в металлах при сварке. т.2, Москва, Металлургия. - 1976. - C. 600.

15. Hailong Cheng. Recent research progress on additive manufacturing of high-strength low-alloy steels: Focusing on the processing parameters, microstructures and properties / Hailong Cheng, Xinchun Luo, Xin Wu // Materials Today Communications. - 2023. - Vol. 36. - Article 106616.

16. Aravind Babu. Local control of microstructure and mechanical properties of high-strength steel in electric arc-based additive manufacturing / Aravind Babu, Amin Ebrahimi, Kuo-Hao Wu, Ian M. Richardson, Marcel J.M.

Hermans // Journal of Materials Research and Technology. - 2023. - Vol. 26. - P. 1508-1526.

17. Xuan Zhao. The effect of thermal cycling on direct laser-deposited gradient H13 tool steel: Microstructure evolution, nanoprecipitation behaviour, and mechanical properties / Xuan Zhao, Yaohui Lv, Shiyun Dong, Shixing Yan, Peng He, Xiaoting Liu, Yuxin Liu, Tiesong Lin, Binshi Xu // Materials Today Communications. - 2020. - Vol. 25. - Article 101390.

18. Hui Chen. Additive manufacturing of W-Fe composites using laser metal deposition: Microstructure, phase transformation, and mechanical properties / Hui Chen, Lei Ye, Yong Han, Chao Chen, Jinglian Fan // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 811. - Article 141036.

19. Yuze Huang. Rapid prediction of real-time thermal characteristics, solidification parameters and microstructure in laser directed energy deposition (powder-fed additive manufacturing) / Yuze Huang, Mohammad Ansari, Hamed Asgari, Mohammad Hossein Farshidianfar, Dyuti Sarker, Mir Behrad Khamesee, Ehsan Toyserkani // Journal of Materials Processing Technology. - 2019. - Vol. 274. - Article 116286.

20. Bo Zhang. Microstructural investigation and mechanical performance of laser cladding repaired bainite steel with AerMet100 steel / Bo Zhang, Bei He, Huaming Wang // Surface and Coatings Technology. - 2022. - Vol. 440. - Article 128498.

21. Jeong Min Park. Nano-scale heterogeneity-driven metastability engineering in ferrous medium-entropy alloy induced by additive manufacturing / Jeong Min Park, Peyman Asghari-Rad, Alireza Zargaran, Jae Wung Bae, Jongun Moon, Hyeonseok Kwon, Jungho Choe, Sangsun Yang, Ji-Hun Yu, Hyoung Seop Kim // Acta Materialia. - 2021. - Vol. 221. - Article 117426.

22. M. Shamsujjoha. Tailoring microstructure of wire arc additively manufactured C-Mn-Si steel with post process heat treatment / M. Shamsujjoha, J. Licavoli, B. Lin, E. Harma, R. Patterson, T. Timmermann, M. Groeneveld, L.

McLeod, P. Sanders // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 825. -Article 141921.

23. Minseo Koo, Pingguang Xu, Yo Tomota, Hiroshi Suzuki, Bainitic transformation behavior studied by simultaneous neutron diffraction and dilatometric measurement / Minseo Koo, Pingguang Xu, Yo Tomota, Hiroshi Suzuki //Scripta Materialia. - 2009. - Vol. 61. - Iss. 8. - P. 797-800.

24. S.M.C. van Bohemen. The kinetics of bainite andmartensite formation in steels during cooling / S.M.C. van Bohemen, J. Sietsma // Materials Science and Engineering: A. - 2010. - Vol. 527. - Iss. 24-25. - P. 6672-6676.

25. Frazier, W.E. Metal Additive Manufacturing: A Review / Frazier, W.E. // J. of Materi Eng and Perform. - 2014. - Vol. 23. - P. 1917-1928.

26. W. J. Sames. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing / W. J. Sames, F. A. List, S. Pannala, R. R. Dehoff, S. S. Babu // International Materials Reviews. - 2016. - Vol. 61 (5). - P. 315-360.

27. Saad A. Khairallah. Laser powder-bed fusion additive manufacturing: Physics of complex melt flow and formation mechanisms of pores, spatter, and denudation zones / Saad A. Khairallah. Andrew T. Anderson, Alexander Rubenchik, Wayne E. King// Acta Materialia. - 2016. - Vol. 108. P. 36-45.

28. F. Verhaeghe. A pragmatic model for selective laser melting with evaporation / F. Verhaeghe, T. Craeghs, J. Heulens, L. Pandelaers // Acta Materialia. - 2009. - Vol. 57. - Iss. 20. - P. 6006-6012.

29. Brown, M.S. Fundamentals of Laser-Material Interaction and Application to Multiscale Surface Modification / Brown, M.S., Arnold, C.B. // Laser Precision Microfabrication. - 2010. - Vol. 135.

30. Wu, A.S. An Experimental Investigation into Additive Manufacturing-Induced Residual Stresses in 316L Stainless Steel / Wu, A.S., Brown, D.W., Kumar, M. et al. //Metall Mater Trans A. - 2014. - Vol. 45. - P. 6260-6270.

31. Yuan Zhong. Additive manufacturing of 316L stainless steel by electron beam melting for nuclear fusion applications / Yuan Zhong, Lars-Erik Rannar,

Leifeng Liu, Andrey Koptyug, Stefan Wikman, Jon Olsen, Daqing Cui, Zhijian Shen // Journal of Nuclear Materials. - 2017. - Vol. 486. - P. 234-245.

32. Michael A. Melia. Corrosion properties of 304L stainless steel made by directed energy deposition additive manufacturing / Michael A. Melia, Hai-Duy A. Nguyen, Jeffrey M. Rodelas, Eric J. Schindelholz // Corrosion Science. - 2019. -Vol. 152. - P. 20-30.

33. Majid Laleh. Two and three-dimensional characterisation of localised corrosion affected by lack-of-fusion pores in 316L stainless steel produced by selective laser melting / Majid Laleh, Anthony E. Hughes, Sam Yang, Jianli Li, Wei Xu, Ian Gibson, Mike Y. Tan // Corrosion Science. - 2020. - Vol. 165. - Article 108394.

34. Hui Wang. Investigation of pore formation mechanisms induced by spherical-powder delivery in directed energy deposition using in situ high-speed X-ray imaging / Hui Wang, Frank E. Pfefferkorn, Sarah J. Wolff // Additive Manufacturing Letters. - 2022. - Vol. 3. - Article 100050.

35. A. Vildanov. Using a Trial Sample on Stainless Steel 316L in a Direct Laser Deposition Process / A. Vildanov, K. Babkin, R. Mendagaliyev, A. Arkhipov, G. Turichin //Metals. - 2021. - Vol. 11. - Article 1550.

36. A. Carrozza. A comparative analysis between material extrusion and other additive manufacturing techniques: Defects, microstructure and corrosion behavior in nickel alloy 625 / A. Carrozza, S. Lorenzi, F. Carugo, S. Fest-Santini, M. Santini, G. Marchese, G. Barbieri, F. Cognini, M. Cabrini, T. Pastore // Materials & Design. - 2023. - Vol. 225. - Article 111545.

37. Ганеев, А. А. Оптимизация химического состава коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9ТЛ для отливок трубопроводной арматуры / А. А. Ганеев, А. К. Рамазанов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2021. - Т. 19, № 2. - С. 32-39.

38. Гривняк И. Свариваемость сталей. Пер. с чешского под ред. Макарова Э.Л. - М. : Машиностроение. - 1985. - C. 237.

39. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. - М. : Машиностроение. - 1981. - C. 248.

40. Taegyu Lee. Novel solid-state metal powder surface modification process for additive manufacturing of metal matrix composites and alloys / Taegyu Lee, Wonjong Jeong, SeungHyeok Chung, Kang Pyo So, Ho Jin Ryu // Applied Surface Science. - 2023. - Vol. 615. - Article 156364.

41. Taegyu Lee. Effects of TiC on the microstructure refinement and mechanical property enhancement of additive manufactured Inconel 625/TiC metal matrix composites fabricated with novel core-shell composite powder / Taegyu Lee, Wonjong Jeong, SeungHyeok Chung, Ho Jin Ryu // Journal of Materials Science & Technology. - 2023. - Vol. 164. - P. 13-26.

42. M. Gushchina. Features of the Powder Application in Direct Laser Deposition Technology / M. Gushchina, O. Klimova-Korsmik, G. Turichin // New Advances in Powder Technology. - 2023. - Vol. 136.

43. R. Mendagaliyev. Microstructure and Mechanical Properties of Laser Metal Deposited Cold-Resistant Steel for Arctic Application / R. Mendagaliyev, G.A. Turichin, O.G. Klimova-Korsmik, O.G. Zotov, A.D. Eremeev // Procedia Manufacturing. - 2019. - Vol. 36. - P. 249-255.

44. R.V. Mendagaliyev. The influence of a protective environment during direct laser deposition on the formation of structure and properties of steel F690W (09CrNi2MoCu) / R.V. Mendagaliyev, A.A. Voropaev, O.G. Klimova-Korsmik, N.V. Lebedeva, A. Unt//Materials Today: Proceedings. - 2020. - Vol. 30 (3). - P. 712-717.

45. R. Mendagaliyev. Effect of Process Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of Direct Laser Deposited Cold-Resistant Steel 09CrNi2MoCu for Arctic Application / R. Mendagaliyev, S. Y. Ivanov, S. G. Petrova // Key Engineering Materials. - 2019. - Vol. 822. - P. 410-417.

46. R.V. Mendagaliev. Influence of the thermal cycle on microstructure formation during direct laser deposition of bainite-martensitic steel / R.V. Mendagaliev, S.Y. Ivanov, K.D. Babkin, N.V. Lebedeva, O.G. Klimova-Korsmik,

G.A. Turichin // Materials Chemistry and Physics. - 2023. - Vol. 300. - Article 127523.

47. R.V. Mendagaliyev. Direct laser deposition of cold-resistant steels for Arctic shelf development / R.V. Mendagaliyev, G.G. Zadykyan, A.O. Davletshin, T. Mukashev, M. Rashkovets // Materials Today: Proceedings. - 2020. - Vol. 30 (3). - P. 707-711.

48. Mendagaliyev R. Structure and Mechanical Properties of Shipbuilding Steel Obtained by Direct Laser Deposition and Cold Rolling / Mendagaliyev R, Zotov O, Korsmik R, Zadykyan G, Lebedeva N, Klimova-Korsmik O // Materials. -2021. - 14 (23). - Article 7393.

49. В. М. Счастливцев. Влияние режимов термомеханической обработки на структуру и механические свойства листового проката из низкоуглеродистых низколегированных сталей / В. М. Счастливцев, Т. И. Табатчикова, И. Л. Яковлева [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2005. -№ 3(43). - С. 13-23.

50. В. М. Счастливцев. Влияние термомеханической обработки на структуру и механические свойства судостоительной стали типа 09ХН2МДФ / В. М. Счастливцев, Т. И. Табатчикова, И. Л. Яковлева [и др.] // Вопросы материаловедения. - 2008. - № 1(53). - С. 20-32.

51. Wen Hao Kan. Effect of in-situ layer-by-layer rolling on the microstructure, mechanical properties, and corrosion resistance of a directed energy deposited 316L stainless steel / Wen Hao Kan, Derui Jiang, Matthew Humbert, Xiang Gao, Vijay Kumar Bhatia, Gwënaëlle Proust, Yuman Zhu, Peter Hodgson, Aijun Huang // Additive Manufacturing. - 2022. - Vol. 55. - Article 102863.

52. Shawkat Imam Shakil. Noah Robert Smith, Samuel Paul Yoder, Brenden Edward Ross, Dylan James Alvarado, Amir Hadadzadeh, Meysam Haghshenas, Post fabrication thermomechanical processing of additive manufactured metals: A review, Journal of Manufacturing Processes. - 2022. - Vol. 73. - P. 757-790.

53. L. Lemarquis. Cold-rolling effects on the microstructure properties of 316L stainless steel parts produced by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) / L. Lemarquis, P.F. Giroux, H. Maskrot, B. Barkia, O. Hercher, P. Castany // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 15. - P. 4725-4736.

54. Tao Zhang. Effect of rolling force on tensile properties of additively manufactured Inconel 718 at ambient and elevated temperatures / Tao Zhang, Huigui Li, Hai Gong, Yunxin Wu, Abdulrahaman Shuaibu Ahmad, Xin Chen // Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 884. - Article 161050.

55. lexander M. Arsenkin. Structural nonuniformity: Impact on the cold resistance of low carbon microalloyed steel for building constructions / lexander M. Arsenkin, Konstantin V. Grigorovich, Pavel D. Odesskii, Yaroslav I. Tabakov, Mark V. Zheleznyi, Tatyana V. Shibaeva // Results in Materials. - 2020. - Vol. 8. -Article 100141.

56. Bassini E. Assessment of the Hardening Behavior and Tensile Properties of a Cold-Rolled Bainitic-Ferritic Steel / Bassini E, Sivo A, Ugues D // Materials. - 2021. - Vol. 14 (21) - Article 6662.

57. Tao Zhang. Hybrid wire - arc additive manufacture and effect of rolling process on microstructure and tensile properties of Inconel 718 / Tao Zhang, Huigui Li, Hai Gong, Jialuo Ding, Yunxin Wu, Chenglei Diao, Xiaoyong Zhang, Stewart Williams // Journal of Materials Processing Technology. - 2022. - Vol. 299. - Article 117361.

58. Yanan Hu. Influence of in situ micro-rolling on the improved strength and ductility of hybrid additively manufactured metals / Yanan Hu, Ni Ao, Shengchuan Wu, Yukuang Yu, Haiou Zhang, Weijian Qian, Guangping Guo, Mingbo Zhang, Guilan Wang // Engineering Fracture Mechanics. - 2021. - Vol. 253. - Article 107868.

59. Jianglong Gu. Micropore evolution in additively manufactured aluminum alloys under heat treatment and inter-layer rolling / Jianglong Gu, Shouliang Yang, Minjie Gao, Jing Bai, Yuchun Zhai, Jialuo Ding // Materials & Design. - 2020. - Vol. 186. - Article 108288.

60. Dennis Michl. Ring Rolling of Pre-forms Made by Wire-arc Additive Manufacturing / Dennis Michl, Benjamin Sydow, Markus Bambach // Procedia Manufacturing. - 2020. - Vol. 47. - P. 342-348.

61. Yuehan Liu. Reveal the hot deformation behaviour and microstructure evolution in additively manufactured 316L stainless steel / Yuehan Liu, Chi Zhang, Yaping Wang, Xin Xu, Hongbin Zhu, Jun Jiang // Materials Science and Engineering: A. - 2022. - Vol. 861. - Article 144290.

62. Зисман, А. А. Выявление бывших аустенитных зерен и анализ кинетики метадинамической рекристаллизации аустенита низкоуглеродистой стали в условиях горячей прокатки / А. А. Зисман, Т. В. Сошина, Е. И. Хлусова // Письма о материалах. - 2012. - Т. 2, № 1 (5). - С. 3-8.

63. Зисман А.А. Исследование рекристаллизации аустенита стали 09ХН2МД в условиях горячей прокатки методом релаксации напряжений / Зисман А.А., Сошина Т.В., Хлусова Е.И. // Вопросы материаловедения. -2012. - № 70.

64. Зисман А.А. Построение и использование карт структурных изменений при горячей деформации аустенита низкоуглеродистой стали 09ХН2МДФ для оптимизации промышленных технологий / Зисман А.А., Сошина Т.В., Хлусова Е.И. // Вопросы материаловедения. - 2013. - №1 (73). - С. 37-48.

65. Семичева Т. Г. Процессы карбидообразования и хрупкость при отпуске судостроительной стали / Семичева Т. Г., Хлусова Е. И., Шерохина Л.Г. // Вопросы Материаловедения. - 2005. - №2 (42). - С. 69-78.

66. Matthieu Marteleur. Ductile fracture of high strength steels with morphological anisotropy, Part I: Characterization, testing, and void nucleation law / Matthieu Marteleur, Julien Leclerc, Marie-Stéphane Colla, Van-Dung Nguyen, Ludovic Noels, Thomas Pardoen // Engineering Fracture Mechanics. -2021. - Vol. 244. - Article 107569.

67. Н. В. Малахов. Структурная неоднородность и методы ее снижения для повышения качества конструкционных сталей / Н. В. Малахов, Г. Д.

Мотовилина, Е. И. Хлусова, А. А. Казаков // Вопросы материаловедения. -2009. - № 3 (59). - С. 52-64.

68. Горынин, В. И. Анизотропия сопротивляемости хрупкому разрушению низкоуглеродистых сталей с полосчатой структурой / В. И. Горынин // Вопросы материаловедения. - 2008. - № 3 (55). - С. 89-95.

69. S.M. Kelly. Microstructural evolution in laser-deposited multilayer Ti-6Al-4V builds: Part II. Thermal modeling / S.M. Kelly, S.L. Kampe // Metall. Mater. Trans. A. - 2004. - Vol. 35 (6). - P. 1869-1879.

70. Zhuqing Wang. Effect of processing parameters on microstructure and tensile properties of austenitic stainless steel 304L made by directed energy deposition additive manufacturing / Zhuqing Wang, Todd A. Palmer, Allison M. Beese // Acta Materialia. - 2016. - Vol. 110. - P. 226-235.

71. Y. Kok. Anisotropy and heterogeneity of microstructure and mechanical properties in metal additive manufacturing: A critical review / Y. Kok, X.P. Tan, P. Wang, M.L.S. Nai, N.H. Loh, E. Liu, S.B. Tor // Materials & Design. - 2018. - Vol. 139. - P. 565-586.

72. Xinni Tian. Isotropic and improved tensile properties of Ti-6Al-4V achieved by in-situ rolling in direct energy deposition / Xinni Tian, Yuman Zhu, Chao Voon Samuel Lim, James Williams, Rod Boyer, Xinhua Wu, Kai Zhang, Aijun Huang// Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 46. - Article 102151.

73. Venkatesh Pandian. Understanding the mechanism of columnar-to-equiaxed transition and grain refinement in additively manufactured steel during laser powder bed fusion / Venkatesh Pandian, Narayana Samy, Moritz Schäfle, Frederike Brasche, Ulrich Krupp, Christian Haase // Additive Manufacturing. -2023. - Vol. 73. - Article 103702.

74. Santanu Paul. A Discrete Dendrite Dynamics Model for Epitaxial Columnar Grain Growth in Metal Additive Manufacturing with Application to Inconel / Santanu Paul, Jian Liu, Seth T. Strayer, Yunhao Zhao, Soumya Sridar, Michael A. Klecka, Wei Xiong, Albert C. To // Additive Manufacturing. - 2020. -Vol. 36. - Article 101611.

75. Som Dixit. Investigating build orientation-induced mechanical anisotropy in additive manufacturing 316L stainless steel / Som Dixit, Shunyu Liu, Heather A. Murdoch, Pauline M. Smith // Materials Science and Engineering: A. -2023. - Vol. 880. - Article 145308.

76. Xinyu Zhang. Anisotropy in microstructure and mechanical properties of additively manufactured Ni-based GH4099 alloy / Xinyu Zhang, Yongfeng Liang, Feng Yi, Han Liu, Qingjun Zhou, Zhenyu Yan, Junpin Lin // Journal of Materials Research and Technology. - 2023. - Vol. 26. - P. 6552-6564.

77. V.A. Popovich. Functionally graded Inconel 718 processed by additive manufacturing: Crystallographic texture, anisotropy of microstructure and mechanical properties / V.A. Popovich, E.V. Borisov, A.A. Popovich, V.Sh. Sufiiarov, D.V. Masaylo, L. Alzina // Materials & Design. - 2017. - Vol. 114. - P. 441-449.

78. Kun Chang. On the texture and mechanical property anisotropy of Ti6Al4V alloy fabricated by powder-bed based laser additive manufacturing / Kun Chang, Xu Wang, Enquan Liang, Ren Zhang // Vacuum. - 2020. - Vol. 181. -Article 109732.

79. Lei Wang. Eliminating Mg-RE alloy the anisotropy of mechanical properties after wire arc additive manufacturing via Al refinement / Lei Wang, Xianrui Hou, Rui Fan, Zhengtao Liu, Yicheng Feng // Materials Letters. - 2023. -Vol. 353. - Article 135271.

80. 54. Yiwei Sun. Thermal and mechanical properties of selective laser melted and heat treated H13 hot work tool steel / Yiwei Sun, Jialong Wang, Menglin Li, Yuxuan Wang, Changhao Li, Ting Dai, Menglong Hao, Hui Ding // Materials & Design. - 2022. - Vol. 224. - Article 111295.

81. Bistrova, Y.A. Research of mechanical properties of cold resistant steel 09CrNi2MoCu after direct laser deposition / Bistrova, Y.A., Shirokina, E.A., Mendagaliev, R., Gushchina, M.O., Unt, A // Test Engineering and Management. -2019. -Vol. 82. - P. 418-424.

82. Bellamkonda Prasanna Nagasai. Effect of welding processes on mechanical and metallurgical characteristics of carbon steel cylindrical components made by wire arc additive manufacturing (WAAM) technique / Bellamkonda Prasanna Nagasai, Sudersanan Malarvizhi, Visvalingam Balasubramanian // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. -2022. - Vol. 36. - P. 100-116.

83. Mingcai Pan. Microstructure and mechanical properties of the laminated heterostructured material with 316L stainless steel/18Ni300 maraging steel fabricated by WAAM / Mingcai Pan, Junqiang Xu, Ningning Liang, Yong Peng, Qi Zhou, Kehong Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2023. -Vol. 881. - Article 145300.

84. Ikumu Watanabe. Heterogeneous microstructure of duplex multilayer steel structure fabricated by wire and arc additive manufacturing / Ikumu Watanabe, Ta-Te Chen, Sachiko Taniguchi, Houichi Kitano // Materials Characterization. - 2022. - Vol. 191. - Article 112159.

85. Laibo Sun. Anisotropic mechanical properties and deformation behavior of low-carbon high-strength steel component fabricated by wire and arc additive manufacturing / Laibo Sun, Fengchun Jiang, Ruisheng Huang, Ding Yuan, Chunhuan Guo, Jiandong Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2020. - Vol. 787. - Article 139514.

86. Wei Chen. Heterogeneous microstructure and anisotropic mechanical properties of reduced activation ferritic/martensitic steel fabricated by wire arc additive manufacturing / Wei Chen, Haibo Cao, Libin Zhu // Nuclear Materials and Energy. - 2022. - Vol. 33. - Article 101261.

87. YiBo Xiong. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of directed energy deposition-Arc 300M steel / YiBo Xiong, DongXu Wen, ZhiZhen Zheng, ChaoYuan Sun, Jing Xie, JianJun Li // Materials Characterization. - 2023. - Vol. 198. - Article 112756.

88. Anders E.W. Jarfors. On the nature of the anisotropy of Maraging steel (1.2709) in additive manufacturing through powder bed laser-based fusion

processing / Anders E. W. Jarfors, Taishi Matsushita, Dimitrios Siafakas, Roland Stolt //Materials & Design. - 2021. - Vol. 204. - Article 109608.

89. O. Zinovieva. Elastic properties of additively manufactured steel produced with different scan strategies / O. Zinovieva, V. Romanova, A. Zinoviev, O. Nekhorosheva, R. Balokhonov // International Journal of Mechanical Sciences. - 2023. - Vol. 244. - Article 108089.

90. Голосиенко С.А. Влияние структуры, сформированной при закалке, на свойства высокопрочной хладостойкой стали после отпуска / С.А. Голосиенко, Г.Д. Мотовилина, Е.И. Хлусова // Вопросы материаловедения. -2008. - № 1 (53). - С. 32-44.

91. Мишуринская, Е. В. Влияние температуры отпуска на структуру и свойства бейнитно-мартенситной стали после закалки / Е. В. Мишуринская // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. - 2023. - № 1(5). - С. 6-18.

92. ГОСТ Р 57556-2017 Материалы для аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний. - М.: Стандартинформ. - 2017. -С. 7.

93. ГОСТ Р 57910-2017. Материалы для аддитивных технологических процессов. Методы контроля и испытаний металлических материалов сырья и продукции. - М. : Стандартинформ. - 2017. - С. 3.

94. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - М. : Издательство стандартов. - 1976. - С. 33.

95. ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. - М. : Издательство стандартов. - 1987. - С. 29.

96. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. - М.: Стандартинформ. - 1984. - С. 22.

97. ГОСТ 9454-78. Металлы Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах - М.: Издательство стандартов. - 1978. - С. 9.

98. Mohamad Bayat. A review of multi-scale and multi-physics simulations of metal additive manufacturing processes with focus on modeling strategies / Mohamad Bayat, Wen Dong, Jesper Thorborg, Albert C. To, Jesper H. Hattel // Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 47. - Article 102278.

99. Chen J. Deciphering the transformation pathway in laser powder-bed fusion additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy / Chen J, Fabijanic D, Zhang T, Lui EW, Brandt M, Xu W. // Additive Manufacturing. - 2022. - Vol. 58. - Article 103041.

100. Xu W. In situ tailoring microstructure in additively manufactured Ti-6Al-4V for superior mechanical performance / Xu W, Lui EW, Pateras A, Qian M, Brandt M. //Acta Materialia. - 2017. - Vol. 125. - P. 390-400.

101. Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке/ В.А. Кархин. - 2-е изд., перераб. И доп. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та. - 2015. - C. 572.

102. Gouge M. Thermo-mechanical modeling of additive manufacturing / Gouge M, Michaleris P. // Butterworth-Heinemann. - 2017.

103. Р.В. Мендагалиев. Структура и механические свойства судостроительной стали, полученной методом прямого лазерного выращивания и горячей прокатки / Р.В. Мендагалиев, О.Г. Зотов, С.Ю. Иванов, О.Г. Климова-Корсмик, Н.В. Лебедева, А.А. Куклина // Вопросы материаловедения. - 2023. - № 3(115). - С. 17-26.

104. А. Д. Ахметов. Гибридная лазерно-дуговая сварка судостроительной стали А36 повышенной прочности с использованием различных металлопорошковых проволок / А. Д. Ахметов, Р. С. Корсмик, И. А. Цибульский Р.В. Мендагалиев, Д.А. Наугольный // Тяжелое машиностроение. - 2023. - № 10. - С. 10-15.