SLM 스테인리스강에서 고온 진공로의 역할은 무엇인가요? 후처리 성능 최적화

고온 진공 및 분위기 열처리로는 선택적 레이저 용융(SLM)으로 형성된 스테인리스강 부품의 중요한 구조 교정 메커니즘 역할을 합니다. 이 로는 인쇄 공정에 내재된 급속 냉각으로 인해 발생하는 심각한 잔류 응력을 제거하는 역할을 합니다. 응력 완화 외에도 재료의 미세 구조를 정밀하게 조작하여(마르텐사이트와 오스테나이트 비율 균형) 합금이 의도한 강도와 인성을 발휘하도록 합니다.

SLM 인쇄의 급속 응고는 재료를 화학적으로 분리시키고 내부적으로 응력을 발생시킵니다. 열처리로는 매트릭스를 균질화하고 나노 강화상을 활성화하여 인쇄된 부품을 구조적으로 견고한 부품으로 변환하는 필수 도구입니다.

급속 응고의 결과 교정

잔류 응력 제거

SLM 공정은 매우 빠른 냉각 속도를 포함하며, 이는 금속 매트릭스에 잔류 응력을 고정시킵니다.

처리되지 않은 경우 이러한 응력은 변형 또는 조기 파손으로 이어질 수 있습니다. 고온 용체화 처리는 재료를 완화하여 인쇄 공정의 열 이력을 효과적으로 지웁니다.

화학적 분리 균질화

빠른 인쇄는 종종 강철 내 화학 원소의 불균일한 분포를 초래합니다.

로를 통해 정밀한 용체화 처리(예: 840°C 또는 1060°C 주변 온도)를 수행하여 이러한 분리를 용해합니다. 이를 통해 합금 원소의 균일한 분포를 보장하고 표준화된 미세 구조 기반을 구축합니다.

기계적 특성 엔지니어링

상 비율 제어

경도와 인성의 올바른 균형을 달성하려면 금속의 상 조성을 조작해야 합니다.

PH13-8Mo와 같은 합금의 경우 로 환경을 통해 마르텐사이트와 역 오스테나이트 비율을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 이 균형은 인장 강도와 함께 재료의 연성을 최적화하는 결정 요인입니다.

석출 경화 유도

이 합금의 강도는 종종 특정 미세 입자의 형성에 의해 결정됩니다.

노화 공정(예: 520°C)을 통해 로는 Ni3(Mo, Ti) 금속간 화합물과 같은 나노 강화상의 균일한 석출을 촉진합니다. 이러한 석출물은 전위 이동을 방해하여 기계적 강도를 크게 향상시킵니다.

열 환경의 중요 제어

표면 손상 방지

스테인리스강은 고온(650°C ~ 1050°C)에서 표면 화학 변화에 매우 민감합니다.

분위기 로는 아르곤과 같은 불활성 가스를 사용하여 표면 산화 또는 탈탄을 방지합니다. 이 보호는 내식성을 유지하는 데 중요하며, 특히 응력 부식 균열을 유발하는 입계 크롬 고갈과 같은 문제를 방지하는 데 중요합니다.

열팽창 관리

기본 금속과 형성되는 산화물 스케일 간의 상호 작용은 복잡합니다.

고정밀 로는 연구자가 열 주기를 시뮬레이션하고 제어할 수 있도록 합니다. 이를 통해 금속과 산화물 층 간의 열팽창 계수 불일치가 피로 조건에서 취성 균열 또는 벗겨짐을 유발할 수 있는 방법을 이해하는 데 도움이 됩니다.

절충점 이해

분위기 순도의 필요성

열처리는 기계적 특성을 개선하지만, 제어되지 않은 분위기는 부품을 손상시킬 수 있습니다.

진공 또는 아르곤 환경이 손상되면 고온에서 산화 및 스케일 성장이 가속화됩니다. 이는 표면 무결성을 손상시키고 피로 균열의 시작점을 도입할 수 있습니다.

강도와 내식성 균형

경도를 극대화하는 것과 내식성을 유지하는 것 사이에는 종종 충돌이 있습니다.

예를 들어, 강도를 높이기 위해 탄화물(Cr23C6 등)을 석출시키는 특정 노화 처리는 입계에서 크롬을 의도치 않게 고갈시킬 수 있습니다. 이는 재료가 염화물 유발 응력 부식 균열(SCC)에 더 취약하게 만들 수 있으므로 온도와 시간을 신중하게 선택해야 합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

• 주요 초점이 최대 강도 및 인성인 경우: 마르텐사이트 대 오스테나이트 비율을 최적화하고 나노상 석출을 유도하기 위해 정밀한 다단계 사이클링(용체화, 저온, 노화)이 가능한 로를 우선시하십시오.
• 주요 초점이 표면 무결성 및 내식성인 경우: 로가 탈탄을 방지하고 입계 크롬 고갈을 완화하기 위해 고순도 불활성 분위기(아르곤)를 제공하는지 확인하십시오.
• 주요 초점이 연구 및 고장 분석인 경우: 환경 피로를 시뮬레이션하고 산화물 스케일 동역학을 연구하기 위해 정밀한 열 사이클링 제어가 가능한 실험실 등급 로를 사용하십시오.

로는 단순한 가열 장치가 아니라 SLM 인쇄 부품의 잠재적 성능이 실현되거나 손실되는 환경입니다.

요약표:

열처리 단계	온도 범위(약)	주요 기능 및 영향
용체화 처리	840°C - 1060°C	잔류 응력을 제거하고 화학적 분리를 균질화합니다.
노화 공정	~520°C	강도를 위해 석출 경화(예: Ni3(Mo, Ti) 상)를 유도합니다.
상 제어	가변	마르텐사이트 대 오스테나이트 비율을 균형 맞춰 연성을 최적화합니다.
불활성 분위기	650°C - 1050°C	표면 산화 및 입계 크롬 고갈을 방지합니다.

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참고문헌

1. Changjun Wang, Jianxiong Liang. Effect of Yttrium on the Microstructure and Mechanical Properties of PH13-8Mo Stainless Steels Produced by Selective Laser Melting. DOI: 10.3390/ma15155441

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