Effects of heat treatment on microstructural evolution in additively-manufactured parts of various heights from maraging steel

Abstract

Díly vyrobené 3D tiskem je nutné pro dosažení požadovaných mechanických vlastností podrobit tepelnému zpracování. S rozvojem additive manufacturing do různých oblastí průmyslu dochází k tisku stále složitějších součástí, které mají vedle komplikovaného tvaru také různou výšku tisku. Případně je na platformě tištěno několik součástí s různou výškou. Díky rozdílné výšce tisku vzniká na jednotlivých dílech výrazný přechod, který je charakteristický prudkým nárůstem tvrdosti. Tento skok by mohl být problematický z hlediska mechanických vlastností. Pro experimentální program byla použita maragingová ocel MS1. Metodou DMLS byl na platformě s ostatními díly vytištěn vzorek s výrazně vyšší výškou. Na vzorku bylo provedeno metalografické hodnocení a měření tvrdostního profilu před i po tepelném zpracování. Výsledky prokázaly, že na výškově odlišném vzorku dochází ke skokovému poklesu tvrdosti až o 40 HV10. Rozpouštěcí žíhání na teplotě 820 °C vedlo k odstranění přechodu vzniklého koncentrovaným tiskem pouze jednoho dílu, a to jak z hlediska mikrostruktury, tak mechanických vlastností.

Parts made by 3D printing must be subjected to heat treatment to achieve the required mechanical properties. With the development of additive manufacturing in various areas of industry, more and more complex components are being printed, which, in addition to their complicated shape, also have differ-ent printing heights. Sometimes, builds of different heights are created on a single build platform. When there is height difference, the step region is characterized by a steep increase in hardness. It may lead to problems related to mechanical properties. MS1 tool steel was chosen as the material for this experi-ment. Using DMLS (Direct Metal Laser Sintering), a build with considerably greater height was created on the build platform together with other parts. Metallographic examination of the printed part was carried out and its hardness profiles were measured prior to as well as after heat treatment. The drop in hardness in the build of different height was up to 40 HV10. Solution annealing at 820°C removed the transition produced by building a single part, both in terms of microstructure and mechanical proper-ties.