Comportamiento del envejecimiento de un acero inoxidable de endurecimiento por precipitación 12.2Cr-10Ni-1Mo-1Ti-0.6Al fabricado mediante fusión por lecho de polvo láser
Autores: Morri, Alessandro; Zanni, Mattia; Ceschini, Lorella; Fortunato, Alessandro; Pellizzari, Massimo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación
Fusión de polvo láser en cama
Moldeo por inyección de plástico
Canales de enfriamiento conformales
Estabilidad térmica
Sobreenvejecimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La combinación de aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación (PH-SS) y fusión de lecho de polvo láser (LPBF) permite la fabricación de herramientas para moldeo por inyección de plásticos con geometría optimizada y canales de enfriamiento conformales, con beneficios potenciales en términos de productividad, calidad de las piezas y duración de la herramienta. Además, la idoneidad del PH-SS fabricado por LPBF en la condición de construido (AB) para ser endurecido por envejecimiento directo (DA) permite una gran simplificación del tratamiento térmico en comparación con el tratamiento tradicional de recocido y envejecimiento (SA). Sin embargo, las herramientas de moldeo por inyección de plásticos experimentan ciclos térmicos severos durante su servicio, lo que puede llevar a un sobreenvejecimiento del PH-SS y, por lo tanto, acortar la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, se requiere una estabilidad térmica adecuada para garantizar una vida útil y fiabilidad adecuadas de la herramienta. El objetivo del presente trabajo es investigar el comportamiento de envejecimiento y sobreenvejecimiento de un PH-SS comercialmente disponible (AMPO M789) fabricado por LPBF en la condición AB y después de un tratamiento de recocido para evaluar el efecto de la condición del tratamiento térmico en la microestructura y la respuesta de envejecimiento y sobreenvejecimiento, con el objetivo de evaluar su viabilidad para aplicaciones de moldeo por inyección de plásticos. La microestructura AB presenta bordes de charcos de fusión, granos de martensita orientados y una subestructura de solidificación celular, y se retuvo durante el envejecimiento y el sobreenvejecimiento. Por otro lado, una estructura de martensita homogénea e isotrópica estaba presente después del recocido y el temple, sin bordes de charcos de fusión, estructura celular o granos orientados. Los resultados indican que no hay diferencia significativa entre las muestras AB y las tratadas por recocido y temple en términos de comportamiento de envejecimiento y sobreenvejecimiento y dureza máxima (en el rango de 580-600 HV), a pesar de las microestructuras considerablemente diferentes. El sobreenvejecimiento se atribuyó tanto al crecimiento de los precipitados de endurecimiento como a la reversión de martensita a austenita (hasta ~11 vol.%) tras una exposición prolongada a alta temperatura. Basado en los resultados, se proponen pautas para ayudar en la selección del procedimiento de tratamiento térmico más adecuado.
Descripción
La combinación de aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación (PH-SS) y fusión de lecho de polvo láser (LPBF) permite la fabricación de herramientas para moldeo por inyección de plásticos con geometría optimizada y canales de enfriamiento conformales, con beneficios potenciales en términos de productividad, calidad de las piezas y duración de la herramienta. Además, la idoneidad del PH-SS fabricado por LPBF en la condición de construido (AB) para ser endurecido por envejecimiento directo (DA) permite una gran simplificación del tratamiento térmico en comparación con el tratamiento tradicional de recocido y envejecimiento (SA). Sin embargo, las herramientas de moldeo por inyección de plásticos experimentan ciclos térmicos severos durante su servicio, lo que puede llevar a un sobreenvejecimiento del PH-SS y, por lo tanto, acortar la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, se requiere una estabilidad térmica adecuada para garantizar una vida útil y fiabilidad adecuadas de la herramienta. El objetivo del presente trabajo es investigar el comportamiento de envejecimiento y sobreenvejecimiento de un PH-SS comercialmente disponible (AMPO M789) fabricado por LPBF en la condición AB y después de un tratamiento de recocido para evaluar el efecto de la condición del tratamiento térmico en la microestructura y la respuesta de envejecimiento y sobreenvejecimiento, con el objetivo de evaluar su viabilidad para aplicaciones de moldeo por inyección de plásticos. La microestructura AB presenta bordes de charcos de fusión, granos de martensita orientados y una subestructura de solidificación celular, y se retuvo durante el envejecimiento y el sobreenvejecimiento. Por otro lado, una estructura de martensita homogénea e isotrópica estaba presente después del recocido y el temple, sin bordes de charcos de fusión, estructura celular o granos orientados. Los resultados indican que no hay diferencia significativa entre las muestras AB y las tratadas por recocido y temple en términos de comportamiento de envejecimiento y sobreenvejecimiento y dureza máxima (en el rango de 580-600 HV), a pesar de las microestructuras considerablemente diferentes. El sobreenvejecimiento se atribuyó tanto al crecimiento de los precipitados de endurecimiento como a la reversión de martensita a austenita (hasta ~11 vol.%) tras una exposición prolongada a alta temperatura. Basado en los resultados, se proponen pautas para ayudar en la selección del procedimiento de tratamiento térmico más adecuado.